2024年了你还不会IPV6？

1、地址长度

ipv4 ：32位二进制，可表示232个ip，约4.2*109个

ipv6 ：128位二进制，可表示2128个ip，约3.4*1038个

2、表示方法

ipv4 ：

• 点分十进制 表示法：X.X.X.X，每个X表示3个十进制数（或8个二进制位）
  • 11000000101010000100000000000001
  • 192.168.64.1

ipv6 ：

冒分十六进制 表示法：X:X:X:X:X:X:X:X，每个X表示4个十六进制数（或16个二进制位）

0位压缩 表示法：::表示连续一段0，只能使用一次

* 128个`0` ->`0:0:0:0:0:0:0:0` -> `::`
* `FF01:0:0:0:0:0:0:1101` -> `FF01::1101`

内嵌IPv4 表示法：X:X:X:X:X:X:d.d.d.d，兼容ipv4，每个X表示16个二进制位，每个d表示8个二进制位

* `::192.168.0.1` -> `::C0A8:4001` -> `0:0:0:0:0:0:C0A8:4001`

3、loopback 回环地址

ipv4 ：127开头的所有地址

• 127.0.0.1

ipv6 ：

• 0:0:0:0:0:0:0:1
• ::1

4、ip结构

ipv4 ：

ip：

10101000.01000000.00000001 -> 192.168.64.1
    
    

mask 掩码，由于掩码前20位都是1，ip可以表示为192.168.1/20

11111111.11110000.00000000 -> 255.255.240.0
    
    

• 网络地址（网络号）：用于标识一个网络，同一网络中的主机具有相同的网络号
  • 主机地址（主机号）全为0

网络地址（网络号） = ip&mask 按位与运算

    网络号：ip前20位  |  主机号：ip后12位
    11000000.10101000.01000000.00000001 ip
    11111111.11111111.11110000.00000000 mask
    ----------------------------------- &
    11000000.10101000.01000000.00000000 -> 192.168.64.0
    
    

• 主机地址（主机号）：用于标识网络中的具体主机，在同一网络中，不同主机的主机号不同
  • 网络地址（网络号）全为0

主机地址（主机号） = ip^网络地址（网络号） 按位异或运算

10101000.01000000.00000001
    11000000.10101000.01000000.00000000
    ----------------------------------- ^
    00000000.00000000.00000000.00000001 -> 0.0.0.1
    
    

此子网主机号范围为0.0.0.1~192.168.64.254（去除网络地址和广播地址，这其中还有一个网关地址）

ipv6 ：

• 网络前缀：n比特，相当于IPv4地址中的网络ID
• 接口标识：128-n比特，相当于IPv4地址中的主机ID

5、分类策略

ipv4 ：

• A类：1.0.0.0~127.255.255.255

  • 0.0.0.0：默认路由地址，表示未知或未指定的目的地，可以标识任意地址
  • 127.0.0.1~127.255.255.255：回环地址

• B类：128.0.0.0~191.255.255.255

  • 二进制前两个位固定为10
  • 169.254.0.0~169.254.255.255：链路本地地址

• C类：192.0.0.0~223.255.255.255

  • 二进制前三位固定为110

• D类：224.0.0.0~239.255.255.255

  • 组播地址( 多播地址)，不具备网络标识或主机标识
  • 224.0.0.2所有支持组播路由器的地址

• E类：240.0.0.0~255.255.255.255

  • 保留用于实验，不具备网络标识或主机标识

• 单播地址：用于标识单个网络接口的地址，A向B发送数据包，数据包的源地址和目的地址就是单播地址

  • 未指定地址：0.0.0.0/32
  • 环回地址：127.0.0.1/32
  • 全球单播地址：常见的192.168.xxx.xxx等在互联网可全局路由的地址
  • 链路本地地址：169.254.0.0~169.254.255.255
    • 当一台主机无法通过 DHCP 等方式获取到 IP 地址时，它可能会自动配置一个链路本地地址，以便在本地网络中进行通信

• 广播地址：用于将数据包发送到特定网络中的所有设备

  • ip网络号部分全部设为1就是广播地址

    网络号：ip前20位  |  主机号：ip后12位
    11000000.10101000.01000000.00000001 ip -> 192.168.64.1
    11111111.11111111.11110000.00000000 mask -> 255.255.240.0
    11111111.11111111.11110000.00000001 广播地址 -> 255.255.240.1
    
    

• 组播地址（多播地址）：用于将数据包发送到一组特定的设备，这些设备加入了同一个组播组。可以有效地减少网络流量，因为数据包只需要发送一次，就可以被多个感兴趣的接收者接收

ipv6 ：

• 单播地址：用于标识单个网络接口的地址，A向B发送数据包，数据包的源地址和目的地址就是单播地址

  • 未指定地址：::/128

  • 环回地址：::1/128

  • 全球单播地址：在互联网可全局路由的地址

    • 由前缀（Global routing prefix）、子网ID（Subnet ID）和接口标识（Interface ID）组成

  • 链路本地地址：以FE80::/10开头的地址

    • 自动配置在每个 IPv6 接口上，链路本地地址仅在本地链路范围内有效，用于同一链路上的设备之间进行通信

• 组播地址（多播地址）：用于将数据包发送到一组特定的设备，这些设备加入了同一个组播组。可以有效地减少网络流量，因为数据包只需要发送一次，就可以被多个感兴趣的接收者接收

• 任播地址：一组提供相同服务的主机共享的一个 IP 地址，当一个数据包发送到任播地址时，网络会将数据包路由到距离最近或最合适的一个主机

6、ip报文

ipv4 ：

• 报头长度不固定，最小为20字节，包含源ip、目的ip地址、协议类型、生存周期（TTL）等

ipv6 ：

• 报头长度固定为 40 字节，包含源ip、目的ip地址、扩展报头等

7、过度策略

由于 IPv4 已经广泛应用，而 IPv6 的推广需要一个过程，因此出现了多种过渡策略

• 双栈技术 ：设备同时支持 IPv4 和 IPv6 协议栈，可以根据需要选择使用不同版本的 IP 协议进行通信。
• 隧道技术 ：将 IPv6 数据包封装在 IPv4 数据包中进行传输，或者将 IPv4 数据包封装在 IPv6 数据包中进行传输，实现不同版本 IP 网络之间的通信。
• 协议转换技术 ：在 IPv4 和 IPv6 网络之间进行协议转换，实现不同版本 IP 网络之间的互访