目录
1.IP v4与IP v6
1.1 IP v4的概念与存在的问题
1.2 ipv6概述
1.3 对比IP v4，IP v6的优点
1.4 ipv4与ipv6的包头比较
1.5 IP v6的基本术语
1.6 IP v6地址表示
1.7 IP v6地址类型
1.8 IP v6单播地址
一.IP v4与IP v6
1.1 IP v4的概念与存在的问题
现在Internet 所采用的是TCP/IP协议族。IP 是TCP/IP协议族中网络层的协议，也是TCP/IP协议族的核心协议。目前，IP 协议的版本号是4.因此称为IPv4. IPv4 提供了Internet中系统之间主机到主机的通信，它发展至今已经有30多年了. IPv4 使用的地址位数为32位，即最多可以有2^32台计算机连到Internet上。近十年来由于互联网的蓬勃发展，IP 地址的需求量越来越大，使得IP地址的发放愈趋严格。各项资料显示，全球IPv4地址即将耗尽。
IPv4在实际使用中存在许多问题，首先， 是地址空间使用效率比较低.例如，当-个组织得到-一个A类地址时，就有1600 多万个地址被该组织独占，即便这个组织可能永远也不会有超过100万台计算机。典型的一个实例就是HP公司,由于该公司成功地合并了几个大公司，如Compaq. Digital.所以HP公司就顺理成章地合法拥有了好几个A类地址空间。还有一个事实是，当26个中国人分享一个IP地址的时候，平均每个美国人享有6个IP地址:在D类和E类地址中有好几百万个地址被浪费掉。虽然NAT等策略能够减轻所遇到的问题，但仍会使路由更加复杂。
其次，随着各种应用的出现，人们要求Internet必须能够适应实时的音频和视频的传输。这些类型的传输需要最小时延的策略和预留资源，但在IPv4的设计中并没有提供。
另外，由于受其诞生时代背景的影响，IPv4 对于移动特性并没有很好的支持。
对于某些应用，Internet 必须能够对数据进行加密和鉴别，但IPv4不提供数据的加密和鉴别。
1.2 ipv6概述
IPv6是下一版本的互联网协议，它的提出最初是因为随着互联网的迅速发展，Pv4定义的有限地址空间将被耗尽。为了扩大地址空间，计划通过IPv6重新定义地址空间.不过随着Pv6开始进入设计阶段，设计者们不再单纯地将目标定位在解决地址空间短缺的问题上，提供一个更为高效、更为安全并能更好地支持不同业务流和移动特性的新路由架构成为IPv6的最终目的。
1.3 对比IP v4，IP v6的优点
1.更大的地址空 间
Pv6最明显的特征是它巨大的地址空间。在IPv4中地址位为32位即总地址大小为4294967296.而在IPv6中，地址位大小为128位，它允许的地址空间为2^ 128 或340282366920938463463374607431768211456 (约 3.4x10^38)个可能的地址。在设计IPv4地址空间时，没有想到它会被用完，但随着Intemnet上主机的爆炸式增长，IPv4 地址空间即将耗尽，所以替代措施是必需的.
对于IPv6. 则很难想象地址空间会被耗尽。IPv6 的地址空间如此之大，以至于地球上的每平方米可分配的地址达6.5x10^23个，足够为地球上的每一粒砂子分配一 个独立的 Pv6地址.此外，将Pv6地址设计成大尺寸，也是为了能够再次细分Internet 的路由层次结构，以便更好地反映现代Internet的拓扑结构。
2.更高效的路由基础结构
现在基于Pv4的Internet, 其路由结构在主干上是平面的，换句话说，现在的internet主干网上的路由器，其路由表不能反映ISP之间的层次关系。地理上相邻的ISP之间所分配的P地址空间是不连续的，如一个从亚洲接入Internet骨干网的ISP所分配的地址空间，可能会与-个从欧洲接入Internet骨干网的ISP在地址空间上是连续的。这样的现实造成在骨干网上很难实现路由汇总.并使得internet骨干网上的路由表变得越来越大。最近的数据显示，骨干网上路由器的路由条目已经超过10万条，如此一来，路由的效率会越来越低，而骨干网路由器也越来越不堪重负。
IPv6从设计之初就考虑到了这个问题，IPv6 的地址分配将比IPv4更严格，并且这种分配从一开始就考虑到了ISP之间的层次关系，其效果是:在IPv6的骨干网路由器上很容易就能够实现路由条目的汇总，在IPv6骨干网路由器上的路由条目将大幅减少。因此，IPv6 会是一个更高效的路由基础架构。
3.更好的安全性
在像ntenet这样的公共媒体上实现专用通信需要安全服务保护数据在传输中免遭查看或修改。虽然存在用于为数据包提供安全传输的基于IPv4的标准(即 IPSec)，但是该标准只是可选的。而在IPv6中，IPSec 支持是一个协议要求， 该要求为设备、应用程序和服务的网络安全需求提供了基于标准的解决方案，并促进了不同的IPv6之间的互操作性。
4.移动性
移动Pv6允许IPv6节点成为移动的(任意改变在 IPv6网络上的位置)，同时仍然保持现有的连使用移动IPv6,移动节点始终通过一个永 久地址可达.连接是使用分配给移动节点的特定永久地址建立的，不管移动节点改变位置和地址多少次，该连接都得以保持。
5.更好的服务质量(QoS )
IPv6报头中使用了一个称为流标签(Flow Lable)的新字段，这个新字段用于定义如何处理和标识流量.同时，在IPv6的包头中还定义了一个流量类型(rafficType)字段，能够用来区分不同的业务流。流类型和流标签的组合能够为IPv6提供强大的QoS.
1.4 ipv4与ipv6的包头比较/
在Pv4中，所有包头以32位为单位，即基本的长度单位是4字节。在IPV6中，包头以64位为单位，且包头的总长度是40字节。IPv6 协议对其包头定义了以下字段，
1.版本: 长度为4位，对于IPv6.该字段必须为6.
2.流量类型: 长度为8位，指明为该包提供了某种区分服务”。 FC 188中最初定义该字段只有4位，并命名为优先级字段 后来该字段的名称改为 类别”，在最新的PA6mheret草案中，称为业务流类别” .该字段的定义独立于Pv6.目前尚未在任何FC中定义。该字段的默认值是全0。
3.流标签: 长度为20位，用于标识属于同一业务流的包。一个节点可以同时作为多个业务流的发送源。流标签和源节点地址唯一标识 了一个业务流。
4.载荷长度: 长度为16位，其中包括包载荷的字节长度，即Pv6头后的包中包含的字节数。这意味着在计算载荷长度时包含了IPv6 扩展头的长度。
5.下一 报头:这个字段指出了IPv6头后所跟的头字段中的协议类型。与IPv4协议字段类似，下一报头字段可以用来指出高层是TCP还是UDP,但它也可以用来指明IPv6扩展头的存在。
6.跳数限制:长度为8位.每当一一个节点对包进行一 次转发之后，这个字段就会被减1.如果该字段达到0，这个包就将被丢弃。IPv4 中有一个具有类似功能的生存期字段，但与Pv4不同，人们不愿意在IPv6中由协议定义一个关于包生存时间的上限。这意味着对过期包进行超时判断的功能可以由高层协议完成。
7.源地址:长度为128位，指出了IPv6包的发送方地址。
8.目的地址:长度为128位，指出了IPv6 包的接收方地址。这个地址可以是一个单播、组播或任意点播地址。如果使用了选路扩展头(其中定义了一个包必须经过的特殊路由)，其目的地址可以是其中某一个中间节点的地址而不必是最终地址。
IP v6与IP v4相比，变化体现在以下五个方面
1.拓展地址
IP v4中用于指定一个网络接口的单播地址和用于指定一个或多个主机侦听的组播地址，在IP v6 中基本保持不变。
2.简化的包头
IP v6的基本包头有8个字段，而IP v4基本包头有12个字段，IP v6的包头是定长为40字节的，这不同于IP v4的包头可以边长，因此，分片和重组使用的字段被放在IP v6的拓展首部中，中间路由器根本不必去阅读这部分字段，提高了转发效率。
3.对拓展和选项都支持的改进
IP v6中的分段只发生在源节点上，因此需要考虑分段拓展的节点只有源节点和目的节点。源节点负责分段并创建分段拓展头。
4.流
流指的是从一个特定源发向一个特定目的地的包序列。流概念的引入使得中间传输IP v6包的路由器不需要通过查看包里面的内容再决定传输的方式，这在加密和一些别的应用中尤其有用。
5.身份验证和保密
在IP v4中，AH和ESP是可选项，在IP v6的设备中，对这些 特性的支持是必选项。
1.5 IP v6的基本术语
1.局域网段
局域网段是Pv6链路的一部分， 由单一-介质组成，以二层交换设备为边界。
2.链路
链路是以路由器为边界的一个或多个局域网段. Pv6已经定义了很多链路层技术，包括些典型的局域网技术(如以太网、令牌网和FDDI)，还包括些广域网技术(如点到点协议P帧中继和ATM).
3.子网
在Pv6中，使用相同的64位IPv6地址前缀的一个或多个链路称为子网，这和IPv4中的子网有所不同。子网也被称为网段。一个子网可以被内部子网路由器分为几个部分。内部子网路由器能够为子网中的每个链路提供转发和配置功能
4.邻节点
邻节点是连接到同一链路上的节点。这是一个非 常重要的概念，因为Pv6的邻节点发现机制具有解析邻节点链路层地址的功能，并 可以检测和监视邻节点是否可以到达(关于邻节点发现机制的讨论超出本章内容讨论范围，若对这一主 题有兴趣，可查询相关文档)。
5.链路MTU
链路MTU是可以在一个链路 上发送的最大传输单元(MTU)。 对于一个采用多种链路层技术的链路来说，链路MTU是这个链路上存在的所有链路层技术中最小的链路MTU.
路径MTU ( PMTU)
在Pv4的网络中，需要使用特别的设置才能启用PMTU,才会让数据包在经过的路由器上不会有分片和重装的行为发生。而在IPv6网络中，默认情况下只会在源节点有分片的行为发生，在目标节点有重装的行为发生。PMTU 是从源节点到目标节点路径上所有链路的最小链路MTU,链路MTU是能够在这个链路上发送的最大长度的链路层有效载荷。
1.6 IP v6地址表示
IP v6 地址由8个16进制数构成，128为2进制表示，每一段用冒号进行分隔，每段占4位16进制数
压缩表示法：
上面的IPv6地址中有很多0，有的甚至一段中 都是0,表示起来比较麻烦，其实可以将不必要的0去掉，对于“不必要的0”，以上面的例子来看，在第二个段中的0410省掉的是开头的0.而不是结尾的0.所以在压缩表示后，这个段为410，这是IPv6地址表示中的一一个约定:对于-一个段中中间的0.如2001， 不做省略:对于一个段中全部数字为0的情况，保留-一个0.根据这些原则，上述地址可以表示成如下形式。2001:410:0:1:0:0:0:45ff
这仍然比较麻烦，为了更方便书写， FC 2373中规定当地址中存在一 个或多个连续力口的段时，为了缩短地址长度，可用一个：：(双冒号)表示，但一个Pv.6地址中只允许有一个：：需要注意的是，使用压缩表示时，不能将一个段内的有效的0也压缩掉。
1.7 IP v6地址类型
1.单播
单播地址用于从一个源到单个目标进行通信。一个但接口有一个单播地址标识符，发送给一个单播地址的包传递到该地址表示的接口上。
2.组播
组播地址用于表示多个接口。组播地址用于从一个源到多个目标进行通讯，数据会传送到多个接口。
3.任播
任博地址表示多个接口。使用适当的路由拓扑，地址到任博地址的数据包将被传送到单个接口，即该地址表示的接口中最接近的一个。
1.8 IP v6单播地址
1.单播地址
（1）TLA id是顶级 汇聚标识符，是由LANA来管理的，LANA负责将TLA ID分配给地区的Internet注册机构
（2）RES是未来拓展TLA ID或NLA ID的长度而保留的位。
（3）NLA ID 是下一级汇聚标识符
（4）SLA ID是站点汇聚标识符
（5）interfacc id IP v6地址的低64位表示接口id
2.本地单播地址
本地使用的单播地址分为链路本地地址和站点本地地址两种
（1）.链路本地地址，这是IP v6中的应用范围受限制的地址类型，只能在连接到同一本地链路的节点之间使用，不能再站点内的子网间路由。链路本地地址是由一个特定的前缀和接口id两部分组成，当一个节点启动IP v6协议栈时，节点的每个接口会自动配置一个链路本地地址。这种机制使得两个连接到同一链路的IP v6节点不需要做任何配置就可以通讯
链路上主机之间的通讯会使用链路本地地址。链路本地地址的范围时本地链路
2.站点本地地址
站点本地地址用于组织Internet上的同一站点内不同节点之间的通讯。站点本地地址是不可以从其他站点访问的，而且路由器也绝不能将站点本地通讯量转发到站点外。站点本地地址可以用作对全局地址的补充。