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IPv6是下一代互联网协议,主要用于解决IPv4地址耗尽的问题。IPv4使用32位地址空间,只能提供约43亿个地址,而IPv6使用128位地址空间,可以提供340万亿亿亿个地址,几乎是无限的地址资源。
IPv6地址由128位组成,使用十六进制表示,用冒号分隔成8组,每组包含4位十六进制数字。为了简化表示,IPv6定义了两个压缩规则:第一,可以省略每组中的前导零;第二,连续的零组可以用双冒号表示,但在一个地址中只能使用一次。
IPv6定义了三种地址类型。单播地址用于一对一通信,包括全球单播地址和链路本地地址。多播地址用于一对多通信,允许一个发送方同时向多个接收方发送数据。任播地址用于一对最近通信,数据包会被路由到最近的接收方。这些不同的地址类型满足了各种网络通信需求。
IPv6报文头部包含8个主要字段:版本号、流量类别、流标签、载荷长度、下一个头部、跳数限制、源地址和目标地址。相比IPv4,IPv6头部设计更加简化,固定长度为40字节。IPv6还支持扩展头部的链式结构,可以根据需要添加额外的功能,如路由、分片、认证等。
IPv6支持三种地址配置方法。手动配置适用于服务器等需要固定地址的设备。无状态自动配置SLAAC是最常用的方法,主机通过接收路由器通告获取网络前缀,然后自动生成接口标识符,组合成完整的IPv6地址。有状态配置DHCPv6则由专门的服务器集中分配和管理地址。