IPv6协议原理以及跟IPv4的差别

IPv6是由IETF设计的用来替代现行的IPv4协议的一种新的IP协议。目前，IPv4协议还是主流。但IPv4协议已经使用了30年，在这30年的应用中，IPv4获得了巨大的成功的同时，随着应用范围的扩大，地址匮乏等问题越来越明显。IPv6是为了解决IPv4所存在的一些问题和不足而提出的，同时它还在许多方面提出了改进。

1.报头

IPv6报头占40字节，相对于IPv4报头（变长的24字节）看似长。其实，IPv6报头的结构比IPv4简单， IPv6报头中去掉了了IPv4报头中许多不常用的域，放入了可选项和报头扩展，其可选项有更严格的定义。IPv6报头中有6个域和2个地址空间，相对于IPv4中的10个固定长度的域、2个地址空间和若干个选项的结构来说IPV6更简单。

2.地址

IPv6协议的地址长度是128位，全部可分配地址数为2的128次方（2^128）个，不再存在地址匮乏问题。同时，IPv6地址表示方式和IPv4也不同：IPv4地址表示为点分十进制格式，32位的地址分成4个8位分组，每个8位以十进制数显式，中间用点号分隔。而IPv6采用的是十六进制格式，既128位地址是以16位为一分组，每个16位分组写成4个十六进制数，中间用冒号分十六进制格式。当然IPv6的地址还有其他简化表示方法，此处不再赘述。

3.地址配置

有人问：IPV6这么多地址分配起来得多麻烦？其实是多虑了，IPv6协议支持地址自动配置，这是一种即插即用的机制。IPv6节点通过地址自动配置得到IPv6地址和网关地址。IPv6支持无状态地址自动配置和状态地址自动配置两种地址自动配置方式。它会给配置128位的地址带来很大的方便，特别是无状态地址自动配置。至于如何实现，简单一说：“即插即用”是指无需人为干涉，将一个节点插入IPv6网络并在网络中启动，IPv6使用了两种不同的机制来支持即插即用网络连接：启动协议（BOOTstrap Protocol，BOOTP）和动态主机配置协议（DHCP）。 这两种机制允许IP节点从特殊的BOOTP服务器或DHCP服务器获取配置信息。这些协议采用“状态自动配置”（Stateful Autoconfiguration），即服务器必须保持每个节点的状态信息，并管理这些保存的信息。

4.域名解析

IPv6中的DNS与IPv4的在体系结构上相同，都采用树型结构域名空间。IPv4和IPv6共同拥有统一的域名空间。IPv6可以自动发现提供解析服务的DNS，有两种方式：(1) 无状态的DNS服务器发现；(2) 有状态的DNS服务器发现。有状态的DNS服务器发现方式是通过类似DHCP的服务器把DNS服务器地址、域名和搜索路径等DNS信息告知节点。无状态DNS服务器自动发现有多种方式，有兴趣的朋友建议您找相关资料阅读，比如《IPV6技术白皮书》等。

4.网上邻居

任何设备单独工作是没意义的。同样，IPv6定义了邻居发现协议NDP，它使用一系列IPv6控制信息报文（ICMPv6）来实现相邻节点（同一链路上的节点）的交互管理，并在一个子网中保持网络层地址和链路层地址之间的映射。