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计算机网络简明教程 第 10 章 下一代因特网的网际协议 第 10 章 下一代因特网的网际协议 10.1 解决 IP 地址耗尽的措施 10.2 IPv6 的基本首部 10.3 IPv6 的扩展首部 10.4 IPv6 的地址空间 10.4.1 地址的类型与地址空间 10.4.2 地址空间的分配 10.4.3 特殊地址 10.4.4 全球单播地址的等级结构 10.5 从 IPv4 向 IPv6 过渡 10.1 解决 IP 地址耗尽的措施 从计算机本身发展以及从因特网规模和网络传输速率来看，现在 IPv4 已很不适用。 最主要的问题就是 32 位的 IP 地址不够用。 要解决 IP 地址耗尽的问题，最根本的办法就是采用具有更大地址空间的新版本的 IP 协议 IPv6。 10.2 IPv6 的基本首部 IPv6 仍支持无连接的传送，所引进的主要变化如下 更大的地址空间。IPv6 将地址从 IPv4 的 32 位 增大到了 128 位。 灵活的首部格式。 改进的选项。 支持即插即用（即自动配置） 支持资源的预分配。 IPv6 首部改为 8 字节对齐 IPv6 数据报的首部 IPv6 将首部长度变为固定的 40 字节，称为基本首部(base header)。 将不必要的功能取消了，首部的字段数减少到只有 8 个。 取消了首部的检验和字段，加快了路由器处理数据报的速度。 在基本首部的后面允许有零个或多个扩展首部。 所有的扩展首部和数据合起来叫做数据报的有效载荷(payload)或净负荷。 IPv6 数据报的一般形式 10.3 IPv6 的扩展首部 IPv6 把原来 IPv4 首部中选项的功能都放在扩展首部中，并将扩展首部留给路径两端的源站和目的站的主机来处理。 数据报途中经过的路由器都不处理这些扩展首部（只有一个首部例外，即逐跳选项扩展首部）。 这样就大大提高了路由器的处理效率。 六种扩展首部 在 RFC 2460 中定义了六种扩展首部： 逐跳选项 路由选择 分片 鉴别 封装安全有效载荷 目的站选项 IPv6 的扩展首部 10.4 IPv6 的地址空间10.4.1 地址的类型与地址空间 IPv6 数据报的目的地址可以是以下三种基本类型地址之一： (1) 单播(unicast) 单播就是传统的点对点通信。 (2) 多播(multicast) 多播是一点对多点的通信。 (3) 任播(anycast) 这是 IPv6 增加的一种类型。任播的目的站是一组计算机，但数据报在交付时只交付其中的一个，通常是距离最近的一个。 结点与接口 IPv6 将实现 IPv6 的主机和路由器均称为结点。 IPv6 地址是分配给结点上面的接口。 一个接口可以有多个单播地址。 一个结点接口的单播地址可用来唯一地标志该结点。 冒号十六进制记法(colon hexadecimal notation) 每个 16 位的值用十六进制值表示，各值之间用冒号分隔。 68E6:8C64:FFFF:FFFF:0:1180:960A:FFFF 零压缩(zero compression)，即一连串连续的零可以为一对冒号所取代。 FF05:0:0:0:0:0:0:B3 可以写成： FF05::B3 点分十进制记法的后缀 0:0:0:0:0:0:128.10.2.1 再使用零压缩即可得出： ::128.10.2.1 CIDR 的斜线表示法仍然可用。 10.4.2 地址空间的分配 IPv6 的地址空间的分配见 2006 年 2 月发表的 RFC 4291。 10.4.3 特殊地址 未指明地址 这是 16 字节的全 0 地址，可缩写为两个冒号“::”。这个地址只能为还没有配置到一个标准的 IP 地址的主机当作源地址使用。 环回地址 即 0:0:0:0:0:0:0:1（记为 ::1）。 基于 IPv4 的地址 前缀为 0000 0000 保留一小部分地址作为与 IPv4 兼容的。 本地链路单播地址 前缀为 0000 0000 的地址 前缀为 0000 0000 是保留一小部分地址与 IPv4 兼容的，这是因为必须要考虑到在比较长的时期 IPv 4和 IPv6 将会同时存在，而有的结点不支持 IPv6。 因此数据报在这两类结点之间转发时，就必须进行地址的转换。 10.4.4 全球单播地址的等级结构 IPv6 扩展了地址的分级概念，使用以下三个等级： (1) 全球路由选择前缀，占 48 位。 (2) 子网标识符，占16 位。 (3) 接口标识符，占 64 位。 10.5