IPv6（Internet Protocol version 6）是互联网协议的第六版，用于替代 IPv4。它解决了 IPv4 地址枯竭的问题，并提供了更多的功能和改进。以下是 IPv6 的格式及相关概念的详细介绍：
1. IPv6 地址的基本格式
IPv6 地址是一个 128 位的二进制数，通常以 冒号分隔的十六进制表示法 来书写。一个完整的 IPv6 地址由 8 组 16 位的十六进制数组成，每组包含 4 个十六进制字符，例如：
2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334
规则：
- 每组 4 个十六进制字符之间用冒号
: 分隔。
- 十六进制字符包括
0-9 和 a-f（不区分大小写）。
2. IPv6 地址的简化规则
为了方便书写和阅读，IPv6 提供了一些简化的规则：
(1) 压缩零
(2) 省略前导零
3. IPv6 地址的分类
IPv6 地址根据用途可以分为以下几类：
(1) 单播地址（Unicast Address）
- 标识单个网络接口。
- 数据包会被发送到指定的单个设备。
- 常见类型：
- 全局单播地址（Global Unicast Address） ：类似于 IPv4 的公网地址，可以在全球范围内路由。例如：
2001:db8::1
- 链路本地地址（Link-Local Address） ：仅在本地链路内有效，通常以
fe80::/10 开头。例如：
fe80::1
(2) 组播地址（Multicast Address）
- 标识一组网络接口。
- 数据包会被发送到所有属于该组的设备。
- 组播地址以
ff00::/8 开头。例如：
ff02::1 # 所有节点的组播地址
ff02::2 # 所有路由器的组播地址
(3) 任播地址（Anycast Address）
- 标识一组网络接口，但数据包只会被发送到最近的一个设备（基于路由距离）。
- 任播地址与单播地址在形式上没有区别，但其语义不同。
4. 子网划分与前缀长度
IPv6 地址支持子网划分，使用前缀长度来指定网络部分和主机部分。
(1) 前缀长度
- IPv6 地址后跟一个斜杠
/ 和一个数字，表示前缀长度。
- 前缀长度指定了地址中网络部分的位数。
- 示例：
2001:db8::/32
这里的 /32 表示前 32 位是网络前缀，其余部分是主机部分。
(2) 常见前缀长度
/64：最常见的子网前缀长度，适用于大多数局域网。/48：通常分配给组织，用于进一步划分子网。/128：表示一个具体的单个地址。
5. 特殊地址
IPv6 中有一些特殊的地址，具有特定的用途：
(1) 未指定地址
- 表示“无地址”或“未知地址”。
- 地址为：
::/128
(2) 回环地址
- 类似于 IPv4 的
127.0.0.1，用于本地回环测试。
- 地址为：
::1/128
(3) 全零地址
6. IPv6 地址的分配
IPv6 地址的分配通常遵循以下原则：
- 全球唯一性 ：每个设备的全局单播地址在全球范围内是唯一的。
- 自动配置 ：
- SLAAC（ Stateless Address Autoconfiguration） ：设备通过接收路由器广告（Router Advertisement）自动生成地址。
- DHCPv6 ：通过 DHCPv6 服务器分配地址。
7. IPv6 地址示例
以下是一些常见的 IPv6 地址示例及其用途：
| 地址 | 描述 |
|---|
2001:db8::1 | 全局单播地址（示例地址，不可路由） |
fe80::1 | 链路本地地址 |
ff02::1 | 组播地址（所有节点） |
ff02::2 | 组播地址（所有路由器） |
::1 | 回环地址 |
:: | 未指定地址 |
8. 总结
IPv6 地址的格式和规则相比 IPv4 更加灵活和强大。它的主要特点包括：
- 更大的地址空间（128 位）。
- 支持简化的书写方式（压缩零和省略前导零）。
- 内置对自动配置和移动性的支持。
- 更好的安全性（内置 IPsec 支持）。
