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从零开始理解IPv6：设计下一代互联网协议

Content Introduction

本指南将IPv6作为一个全新的协议设计来讲解，涵盖128位地址、地址表示法、协议类型（TCPv6、UDPv6、ICMPv6）、地址作用域以及不依赖IPv4知识的实际实施。

Key Information

  • 1IPv6使用128位地址（16字节），提供2^128个可能地址
  • 2地址表示法：8组4位十六进制数字，用冒号分隔，使用::进行零压缩
  • 3三种主要协议：TCPv6（可靠）、UDPv6（快速）、ICMPv6（控制）
  • 4四种地址作用域：全局、唯一本地、链路本地和本地主机
  • 5节点可以同时拥有多个IPv6地址以用于不同作用域
  • 6无状态地址自动配置（SLAAC）允许自生成地址

Content Keywords

#IPv6地址格式

128位地址写作8组十六进制数字，用冒号分隔，支持零压缩

#IPv6协议

TCPv6用于可靠传输，UDPv6用于快速传输，ICMPv6用于网络控制

#地址作用域

全局（互联网）、唯一本地（私有）、链路本地（子网）、本地主机（自身）

#SLAAC

无状态地址自动配置 - 自生成唯一IPv6地址的机制

#IPv6子网划分

前64位用于网络标识，后64位用于接口寻址

Related Questions and Answers

Q1.为什么IPv6设计为128位地址而不是更小的尺寸？

A: 128位提供了巨大的地址空间（2^128个地址），确保全球所有设备都有几乎无限的唯一地址，而较小的尺寸会很快耗尽。

Q2.IPv6地址表示法和压缩是如何工作的？

A: IPv6地址使用8组4位十六进制数字，用冒号分隔。组中的前导零可以省略，连续的零组可以压缩为::（但每个地址只能使用一次）。

Q3.不同的IPv6协议各在什么情况下使用？

A: TCPv6用于可靠数据传输（如网页浏览），UDPv6用于快速、容错的通信（如视频流），ICMPv6用于网络管理和控制消息。

Q4.为什么IPv6节点需要同时拥有多个地址？

A: 节点维护不同作用域的地址：本地主机（::1）、链路本地（fe80::）、唯一本地（fc00::/7）和全局地址，允许在适当的网络边界内进行优化通信。

Q5.IPv6如何处理子网划分和网络组织？

A: 通常前64位标识网络（其中48位用于ISP路由，16位用于子网划分），后64位标识特定接口，从而实现慷慨的地址分配和高效的路由。

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