IPv6地址结构详细解析

IPv6地址结构最早在RFC 1884 [i]中发表，目前RFC 1884已经被RFC 2373 [ii]取代，并对RFC 1884的内容作了很多澄清、更正和修改。

一、IPv6地址的表示形式

用文本方式表示的IPv6地址有三种规范的形式：

1）优先选用的形式是X:X:X:X:X:X:X:X，其中X是8个16位地址段的十六进制值。例如：

FEDC:BA98:7654:4210:FEDC:BA98:7654:3210

2001:0:0:0:0:8:800:201C:417A

每一组数值前面的0可以省略。如0008写成8。

2）在分配某种形式的IPv6地址时，会发生包含长串0位的地址。为了简化包含0位地址的书写，可以使用“::”符号简化多个0位的16位组。“::”符号在一个地址中只能出现一次。该符号也可以用来压缩地址中前部和尾部的0。举例如下：

FF01:0:0:0:0:0:0:101 多点传送地址

0:0:0:0:0:0:0:1 回送地址

0:0:0:0:0:0:0:0 未指定地址

可用下面的压缩形式表示：

1080::8:800:200C:417A 单点传送地址

FF01::101 多点传送地址

::1 回送地址

:: 未指定地址

3）在涉及 IPv4和IPv6节点混合的这样一个节点环境的时候，有时需要采用另一种表达方式，即X:X:X:X:X:X:D.D.D.D，其中X是地址中6个高阶16位段的十六进制值，D是地址中4个低阶8位字段的十进制值（按照IPv4标准表示）。例如：下面两种嵌入IPv4地址的IPv6地址（见本节后面）。

0:0:0:0:0:0:202.201.32.29 嵌入IPv4地址的IPv6地址 0:0:0:0:0:FFFF:202.201.32.30 嵌入IPv4地址的IPv6地址

写成压缩形式为：

::202.201.32.29

::FFFF.202.201.32.30

上面的表达形式，在实际中经常用到，尤其是压缩简化的形式。

二、地址空间

IPv4与IPv6地址最大的差别在于长度：IPv4地址长度是32位，而IPv6的地址长度是128位。这样IPv6就可以有2128个地址，大约的数目是1018个，准确的数字是 [i]340,282,366,920,938,463,374,607,431,768,211,456。这样的地址长度，即使考虑到以后向其他星球移民也够用了。

一个典型的IPv6地址由地址中的起始的多位表明，由这些起始报头位组成的可变长度域被称为格式前缀（Format Prefix ，FP）。根据这些格式前缀所做的地址分配如图

一个典型的IPv6地址由地址中的起始的多位表明，由这些起始报头位组成的可变长度域被称为格式前缀（Format Prefix ，FP）。根据这些格式前缀所做的地址分配如图 分 配 前缀（二进制） 占地址空间的比例

保留 未分配 为NSAP分配保留 为IPX分配保留 未分配 未分配 未分配 可聚集全球单点传送（单播）地址 未分配 未分配 未分配 未分配 未分配 未分配 未分配 未分配 未分配 未分配 链路本地单点传送（单播）地址 站点本地单点传送（单播）地址 组播（多点传送）地址 0000 0000 0000 0001 0000 001 0000 010 0000 0011 0000 1 0001 001 010 011 100 101 110 1110 1111 0 1111 10 1111 110 1111 1110 0 1111 1110 10 1111 1110 11 1111 1111 1/256 1/256 1/128 1/128 1/128 1/32 1/16 1/8 1/8 1/8 1/8 1/8 1/8 1/16 1/32 1/64 1/128 1/512 1/1024 1/1024 1/256

我们可以看到，IPv6最初只使用了大约15％的地址空间，其余的地址空间留做将来使用。值得注意的是保留地址和未分配地址是不一样的，保留地址占地址空间的1/256（FP＝0000 0000），是用做非指定地址、回送地址、和嵌入IPv4地址的IPv6地址。这几种地址的详情见本节后面以及本文的实验数据部分。

其它的保留地址是NSAP地址（FP＝0000 001），可以从ISO/OSI网络服务访问点 [i]（Network Service Access Point，NSAP）中获得。

同样，IPX地址也保留下来（FP＝0000 010），这些地址可以从Novell IPX [ii]（见参考文献19的4.6.10节）地址获得。

除了多点传送地址（FP＝1111 1111），格式前缀从001到111都需要EUI64 [iii]格式中具有64位的接口标识符。

三、地址类型

IPv6中地址有三种类型：单点传送（Unicast）、多点传送（Multicast）、任意点传送（Anycast）。也有文献称之为单播、组播、泛播地址。IPv6中不再有象IPv4 中那样的广播（broadcast）地址，它的功能由多点传送地址来实现。

l 单点传送地址：一个单接口标识符，送往单点传送地址的包将被传送到该地址所标识的接口上。

2 任意点传送地址：一组接口（一般不属于不同节点）的标识符。送往一个任意点传送地址的包将被传送到该地址所标识的接口之一（根据路由协议中的距离的计算方法而确定的“最近”的一个）。

3 多点传送地址：一组接口（一般不属于不同节点）的标识符。送往一个多点传送地址的包将被传送到该地址标识的所有接口上。