2020-07-29 IP 基础知识“全家桶”——「 IPv6 基本认识」

IPv4 的地址是 32 位的,大约可以提供 42 亿个地址,但是早在 2011 年 IPv4 地址就已经被分配完了。

但是 IPv6 的地址是 128位的,这可分配的地址数量是大的惊人,说个段子 IPv6 可以保证地球上的每粒沙子都能被分配到一个 IP 地址

但 IPv6 除了有更多的地址之外,还有更好的安全性和扩展性,说简单点就是 IPv6 相比于 IPv4 能带来更好的网络体验。

但是因为 IPv4 和 IPv6 不能相互兼容,所以不但要我们电脑、手机之类的设备支持,还需要网络运营商对现有的设备进行升级,所以这可能是 IPv6 普及率比较慢的一个原因。

IPv6 的亮点

IPv6 不仅仅只是可分配的地址变多了,他还有非常多的亮点。

  • IPv6 可自动配置,即使没有 DHCP 服务器也可以实现自动分配IP地址,真是便捷到即插即用啊。

  • IPv6 包头包首部长度采用固定的值 40 字节,去掉了包头校验和,简化了首部结构,减轻了路由器负荷,大大提高了传输的性能。

  • IPv6 有应对伪造 IP 地址的网络安全功能以及防止线路窃听的功能,大大提升了安全性。

  • … (由你发现更多的亮点)


IPv6 地址的标识方法

  • IPv4 地址长度共32 位,是以每 8位作为一组,并用点分十进制的表示方式。

  • IPv6 地址长度是 128 位,是以每 16位作为一组,每组用冒号 「:」 隔开。

    IPv6 地址表示方法

如果出现连续的 0 时还可以将这些 0 省略,并用两个冒号 「::」隔开。但是,一个 IP 地址中只允许出现一次两个连续的冒号。

Pv6 地址缺省表示方


IPv6 地址的结构

IPv6 类似 IPv4,也是通过 IP 地址的前几位标识 IP 地址的种类。

IPv6 的地址主要有一下类型地址:

  • 单播地址,用于一对一的通信

  • 组播地址,用于一对多的通信

  • 任播地址,用于通信最近的节点,最近的节点是由路由协议决定

  • 没有广播地址

IPv6地址结构

IPv6 单播地址类型

对于一对一通信的 IPv6 地址,主要划分了三类单播地址,每类地址的有效范围都不同。

  • 在同一链路单播通信,不经过路由器,可以使用链路本地单播地址,IPv4 没有此类型

  • 在内网里单播通信,可以使用唯一本地地址,相当于 IPv4 的私有 IP

  • 在互联网通信,可以使用全局单播地址,相当于 IPv4 的公有 IP

IPv6 中的单播通信

IPv4 首部与 IPv6 首部

IPv4 首部与 IPv6 首部的差异如下图:


IPv4 首部与 IPv6 首部的差异

IPv6 相比 IPv4 的首部改进:

  • 取消了首部校验和字段。 因为在数据链路层和传输层都会校验,因此 IPv6 直接取消了 IP 的校验。

  • 取消了分片/重新组装相关字段。 分片与重组是耗时的过程,IPv6 不允许在中间路由器进行分片与重组,这种操作只能在源与目标主机,这将大大提高了路由器转发的速度。

  • 取消选项字段。 选项字段不再是标准 IP 首部的一部分了,但它并没有消失,而是可能出现在 IPv6 首部中的「下一个首部」指出的位置上。删除该选项字段是的 IPv6 的首部成为固定长度的 40 字节。

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