IPv6互联网协议 (转帖)
2006-10-23 14:20
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IPv6是互联网协议的第六版；最初它在IETF的 IPng选取过程中胜出时称为互联网新一代网际协议(IPng)，IPv6是被正式广泛使用的第二版互联网协议。
现有标准IPv4只支持大概40亿(4×109)个网络地址，而IPv6支持3.4 ×1038个，这等价于在地球上每平方英寸有4.3×1020地址(6.7×1017地址/mm2)。(IPv5不是IPv4的继承，而是实验性的面向流的数据流协议，用来对声音，图像等提供支持。)
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IPv6的计划是建立未来互联网扩充的基础，其目标是取代IPv4，预计在2025年以前IPv4仍会被支持，以便给新协议的修正留下足够的时间。
虽然IPv6在1994年就已被IETF指定作为IPv4的下一代标准，然而在世界范围内使用IPv6部署的公众网[1]与IPv4相比还非常的少[2]。
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IPv6中可能的地址有2128 ≈ 3.4×1038个.也可以想象为1632个因为32位地址每位可以取16个不同的值(参考组合数学)。
在很多场合，IPv6地址由两个逻辑部分组成：一个64位的网络前缀和一个64位的主机地址，主机地址通常根据物理地址自动生成，叫做EUI-64(或者64-位扩展唯一标识)
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是一个合法的IPv6地址。
如果四个数字都是零，可以被省略。例如：
等价于
遵从这些规则，如果因为省略而出现了两个以上的冒号的话，可以压缩为一个，但这种零压缩在地址中只能出现一次。因此：
都使合法的地址，并且他们是等价的。但
是非法的。(因为这样会使得搞不清楚每个压缩中有几个全零的分组)
同时前导的零可以省略，因此：
等价于
如果这个地址实际上是IPv4的地址，后32位可以用10进制数表示；因此：
ffff:192.168.89.9 等价于 ::ffff:c0a8:5909, 但不等价于 ::192.168.89.9 和 ::c0a8:5909。
ffff:1.2.3.4格式叫做IPv4映像地址，是不建议使用的。而::1.2.3.4格式叫做IPv4一致地址。
IPv4 地址可以很容易的转化为IPv6格式。举例来说，如果IPv4的一个地址为135.75.43.52(十六进制为0x874B2B34)，它可以被转化为0000:0000:0000:0000:0000:0000:874B:2B34或者::874B:2B34。同时，还可以使用混合符号(IPv4-compatible address)，则地址可以为::135.75.43.52。
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IPv6封包的架构说明。
IPv6封包由两个主要部分组成：头部和负载。
包头是包的前40字节并且包含有源和目的地址，协议版本，通信类别(8位，包优先级)，流标记(20位，QoS服务质量控制)，负载长度(16位)，下一个头部(用于向后兼容性)，和跳段数限制(8位，生存时间)。后面是负载，至少1280字节长，或者在可变MTU(最大传输单元)大小环境中这个值为1500字节。负载在标准模式下最大可为65535字节，或者在扩展包头的"jumbo payload"选项进行设置。
IPv6曾有两个有着细微差别的版本; 在RFC 1883中定义的原始版本(现在废弃)和RFC 2460中描述的现在提议的标准版本。两者主要在通信类别这个选项上有所不同，它的位数由4位变为了8位。其它的区别都是微不足道的。
分段(Fragmentation)只在IPv6的主机中被处理。在IPv6中，可选项都被从标准头部中移出并在协议字段中指定，类似于IPv4的协议字段功能。
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AAAA模式是IPv6结构设计时的两种提议之一。另外一种正向解析为A6记录并且有一些其它的创新像二进制串标签和DNAME记录等。RFC 2874和它的一些引用中定义了这种模式。
AAAA模式只是IPv6域名系统的简单概括，A6模式使域名系统中检查更全面，也因此更复杂：
A6记录允许一个IPv6地址在分散于多个记录中，或许在不同的区域；举例来说，这就在原则上允许网络的快速重编号。
使用域名系统记录委派地址被DNAME记录(类似于现有的CNAME，不过是重命名整棵树)所取代。
一种新的叫做比特标签的类型被引入，主要用于反向解析。
2002年8月的RFC 3363中对AAAA模式给与了有效的标准化(在RFC 3364有着对于两种模式优缺点的更深入的讨论)。
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缺点：
需要在整个互联网和它所连接到的设备上建立对IPv6的支持
从IPv4访问时的转换过程中，在网关路由器(IPv6<-->IPv4)还是需要一个IPv4地址和一些NAT(=共享的IP地址)，增加了它的复杂性，还意味着IPv6许诺的巨大的空间地址不能够立刻被有效的使用。
遗留的结构问题，例如在对IPv6 multihoming支持上一致性的匮乏。
工作：
6bone
ICMPv6
IPv6 multihoming
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在双协议栈节点间配置静态IPv6-in-IP通道。
6to4，一种自动的非对称的隧道机制。
这些隧道通过将IPv6包包装在IPv4包中，这些包头的协议字段值为41，因此叫做proto-41。类似的，ISATAP允许IPv6包在下层组织都是IPv4的网络中传输。它也使用协议号41。
当使用NAT（网络地址转换）设备的网络使用IPv6时，大多数并没有对proto-41进行正确的转发，可以使用Teredo协议在IPv4中基于UDP包装IPv6。还可以使用IPv6-to-IPv4和IPv6-to-IPv6代理，尽管它是在应用层的（例如HTTP）。
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ICANN在2004年7月20日发表声明，称DNS根服务器已经建立了对应日本(.jp)和韩国(.kr)的顶级域名服务器的AAAA记录，序列号为2004072000。对应法国的(.fr)IPv6记录会再晚一点时间加入。这就开放了IPv6的运作。
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IPv4
IP
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ipng (http://www.ietf.org/html.charters/OLD/ipngwg-charter.html) IP Next Generation (concluded)
ipv6 (http://www.ietf.org/html.charters/ipv6-charter.html) IP Version 6
ipv6mib (http://www.ietf.org/html.charters/OLD/ipv6mib-charter.html) IPv6 MIB (concluded)
multi6 (http://www.ietf.org/html.charters/multi6-charter.html) Site Multihoming in IPv6
v6ops (http://www.ietf.org/html.charters/v6ops-charter.html) IPv6 Operations
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RFC 1883 - Internet Protocol, Version 6 - old version
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IPv6 相关中文资源，比较丰富
linuxreviews.org:Why you want IPv6
http://www.iana.org/assignments/ipv6-address-space
CNET Asia Staff. (2003). Report: Japan, China, S. Korea developing next Net. Retrieved January 14, 2003. (http://news.com.com/2100-1032_3-5134110.html?tag=nefd_top)
http://www.moonv6.org/
取自"http://wiki.ccw.com.cn/IPv6"
现有标准IPv4只支持大概40亿(4×109)个网络地址，而IPv6支持3.4 ×1038个，这等价于在地球上每平方英寸有4.3×1020地址(6.7×1017地址/mm2)。(IPv5不是IPv4的继承，而是实验性的面向流的数据流协议，用来对声音，图像等提供支持。)
目录[隐藏]1 背景与目标 2 IPv6 编址 3 IPv6地址表示 4 IPv6 封包 5 IPv6和-{域名}-系统 6 IPv6部署与应用 7 转换机制 8 主要的IPv6公告 9 参看 10 相关的IETF工作组 11 相关读物 12 外部链接 |
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背景与目标
促使IPv6形成的主要原因是网络空间的匮乏。从1990年开始，因特网工程任务小组（Internet Engineering Task Force，简称IETF）开始规划IPv4的下一代协议，除要解决即将遇到的IP地址短缺问题外，还要发展更多的扩充功能，为此IETF小组创建IPng，以让后续工作顺利进行。1994年，各IPng领域的代表们于多伦多举办的IETF会议中正式提议IPv6发展计划，该提议直到同年的11月17日才被认可，并于1998年8月10日成为IETF的草案标准。IPv6的计划是建立未来互联网扩充的基础，其目标是取代IPv4，预计在2025年以前IPv4仍会被支持，以便给新协议的修正留下足够的时间。
虽然IPv6在1994年就已被IETF指定作为IPv4的下一代标准，然而在世界范围内使用IPv6部署的公众网[1]与IPv4相比还非常的少[2]。
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IPv6 编址
从IPv4到IPv6最显着的变化就是网络地址的长度。RFC 2373 和RFC 2374定义的IPv6地址，就像下面章节所描述的，有128位长；IPv6地址的表达形式一般采用32个十六进制数。IPv6中可能的地址有2128 ≈ 3.4×1038个.也可以想象为1632个因为32位地址每位可以取16个不同的值(参考组合数学)。
在很多场合，IPv6地址由两个逻辑部分组成：一个64位的网络前缀和一个64位的主机地址，主机地址通常根据物理地址自动生成，叫做EUI-64(或者64-位扩展唯一标识)
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IPv6地址表示
IPv6地址为128位长但通常写作8组每组四个十六进制数的形式。例如：2001:0db8:85a3:08d3:1319:8a2e:0370:7344
是一个合法的IPv6地址。
如果四个数字都是零，可以被省略。例如：
2001:0db8:85a3:0000:1319:8a2e:0370:7344
等价于
2001:0db8:85a3::1319:8a2e:0370:7344
遵从这些规则，如果因为省略而出现了两个以上的冒号的话，可以压缩为一个，但这种零压缩在地址中只能出现一次。因此：
2001:0DB8:0000:0000:0000:0000:1428:57ab 2001:0DB8:0000:0000:0000::1428:57ab 2001:0DB8:0:0:0:0:1428:57ab 2001:0DB8:0::0:1428:57ab 2001:0DB8::1428:57ab
都使合法的地址，并且他们是等价的。但
2001::25de::cade
是非法的。(因为这样会使得搞不清楚每个压缩中有几个全零的分组)
同时前导的零可以省略，因此：
2001:0DB8:02de::0e13
等价于
2001:DB8:2de::e13
如果这个地址实际上是IPv4的地址，后32位可以用10进制数表示；因此：
ffff:192.168.89.9 等价于 ::ffff:c0a8:5909, 但不等价于 ::192.168.89.9 和 ::c0a8:5909。
ffff:1.2.3.4格式叫做IPv4映像地址，是不建议使用的。而::1.2.3.4格式叫做IPv4一致地址。
IPv4 地址可以很容易的转化为IPv6格式。举例来说，如果IPv4的一个地址为135.75.43.52(十六进制为0x874B2B34)，它可以被转化为0000:0000:0000:0000:0000:0000:874B:2B34或者::874B:2B34。同时，还可以使用混合符号(IPv4-compatible address)，则地址可以为::135.75.43.52。
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IPv6 封包
Image:IPv6 header rv1.pngIPv6封包的架构说明。
IPv6封包由两个主要部分组成：头部和负载。
包头是包的前40字节并且包含有源和目的地址，协议版本，通信类别(8位，包优先级)，流标记(20位，QoS服务质量控制)，负载长度(16位)，下一个头部(用于向后兼容性)，和跳段数限制(8位，生存时间)。后面是负载，至少1280字节长，或者在可变MTU(最大传输单元)大小环境中这个值为1500字节。负载在标准模式下最大可为65535字节，或者在扩展包头的"jumbo payload"选项进行设置。
IPv6曾有两个有着细微差别的版本; 在RFC 1883中定义的原始版本(现在废弃)和RFC 2460中描述的现在提议的标准版本。两者主要在通信类别这个选项上有所不同，它的位数由4位变为了8位。其它的区别都是微不足道的。
分段(Fragmentation)只在IPv6的主机中被处理。在IPv6中，可选项都被从标准头部中移出并在协议字段中指定，类似于IPv4的协议字段功能。
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IPv6和-{域名}-系统
IPv6地址在-{域名}-系统中为执行正向解析表示为AAAA记录(所谓4A记录)(类似的IPv4表示为A记录A records) ；反向解析在ip6.arpa (原先ip6.int)下进行，在这里地址空间为半字节16进制数字格式。这种模式在RFC 3596给与了定义。AAAA模式是IPv6结构设计时的两种提议之一。另外一种正向解析为A6记录并且有一些其它的创新像二进制串标签和DNAME记录等。RFC 2874和它的一些引用中定义了这种模式。
AAAA模式只是IPv6域名系统的简单概括，A6模式使域名系统中检查更全面，也因此更复杂：
A6记录允许一个IPv6地址在分散于多个记录中，或许在不同的区域；举例来说，这就在原则上允许网络的快速重编号。
使用域名系统记录委派地址被DNAME记录(类似于现有的CNAME，不过是重命名整棵树)所取代。
一种新的叫做比特标签的类型被引入，主要用于反向解析。
2002年8月的RFC 3363中对AAAA模式给与了有效的标准化(在RFC 3364有着对于两种模式优缺点的更深入的讨论)。
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IPv6部署与应用
2004年七月的ICANN声称互联网的根域名服务器已经经过改进同时支持IPv6和IPv4[3]。缺点：
需要在整个互联网和它所连接到的设备上建立对IPv6的支持
从IPv4访问时的转换过程中，在网关路由器(IPv6<-->IPv4)还是需要一个IPv4地址和一些NAT(=共享的IP地址)，增加了它的复杂性，还意味着IPv6许诺的巨大的空间地址不能够立刻被有效的使用。
遗留的结构问题，例如在对IPv6 multihoming支持上一致性的匮乏。
工作：
6bone
ICMPv6
IPv6 multihoming
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转换机制
直到IPv6获得广泛的使用和路由下部构造的支持之前，还是需要一种机制来在IPv4网中使用IPv6。需要做的是：在双协议栈节点间配置静态IPv6-in-IP通道。
6to4，一种自动的非对称的隧道机制。
这些隧道通过将IPv6包包装在IPv4包中，这些包头的协议字段值为41，因此叫做proto-41。类似的，ISATAP允许IPv6包在下层组织都是IPv4的网络中传输。它也使用协议号41。
当使用NAT（网络地址转换）设备的网络使用IPv6时，大多数并没有对proto-41进行正确的转发，可以使用Teredo协议在IPv4中基于UDP包装IPv6。还可以使用IPv6-to-IPv4和IPv6-to-IPv6代理，尽管它是在应用层的（例如HTTP）。
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主要的IPv6公告
在2003年，日本经济新闻（在2003年被CNET亚洲机构引用）报告中说日本、中国和韩国声称已经决定要在网络技术中寻求领先，将部分参与IPv6的开发并在2005年开始全面采用IPv6。ICANN在2004年7月20日发表声明，称DNS根服务器已经建立了对应日本(.jp)和韩国(.kr)的顶级域名服务器的AAAA记录，序列号为2004072000。对应法国的(.fr)IPv6记录会再晚一点时间加入。这就开放了IPv6的运作。
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参看
OSI模型IPv4
IP
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相关的IETF工作组
6bone (http://www.ietf.org/html.charters/OLD/6bone-charter.html) IPv6 Backboneipng (http://www.ietf.org/html.charters/OLD/ipngwg-charter.html) IP Next Generation (concluded)
ipv6 (http://www.ietf.org/html.charters/ipv6-charter.html) IP Version 6
ipv6mib (http://www.ietf.org/html.charters/OLD/ipv6mib-charter.html) IPv6 MIB (concluded)
multi6 (http://www.ietf.org/html.charters/multi6-charter.html) Site Multihoming in IPv6
v6ops (http://www.ietf.org/html.charters/v6ops-charter.html) IPv6 Operations
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相关读物
RFC 2460 - Internet Protocol, Version 6 - current versionRFC 1883 - Internet Protocol, Version 6 - old version
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外部链接
The IPv6 Portal... All the IPv6 NewsIPv6 相关中文资源，比较丰富
linuxreviews.org:Why you want IPv6
http://www.iana.org/assignments/ipv6-address-space
CNET Asia Staff. (2003). Report: Japan, China, S. Korea developing next Net. Retrieved January 14, 2003. (http://news.com.com/2100-1032_3-5134110.html?tag=nefd_top)
http://www.moonv6.org/
取自"http://wiki.ccw.com.cn/IPv6"
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