5-4 IPv6
5-4-2 IPv6地址分类
IPv6地址基础
IPv6地址128位采用冒号分隔的十六进制数(8组)，每组为4个十六进制数表示[笔者注：冒分十六进制]。
例如：8000:0000:0000:0000:0123:4567:89AB:CDEF
IPv6地址书写
书写规则
每个字段前面的0可以省去，例如
0123可以简写为123一个或多个全0字段，可以用2个冒号”
::“代替有效0位(即字段中间的0或末尾的0)不可以简写，双冒号只能出现一次
以上地址可简写为
8000::123:4567:89AB:CDEFIPv4兼容地址可以写为
::192.168.10.1
IPv6地址书写举例
合法写法举例
12AB:0000:0000:CD30:0000:0000:0000:0000/60
12AB::CD30:0:0:0:0/60(第一组全0用冒号简写)
12AB:0:0:CD30::/60(第二组全0用冒号简写)
非法简写举例
12AB:0:0:CD3/60（在每个16位的字段中可以省掉前面的0，但不能省掉后面的0)
12AB::CD3/60（这种写法展开为12AB:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0CD3，字段中间或末尾的0不能简写，而且这里把第2组全0字段都给省去了，不合法）
12AB::CD30/60（这种写法展开为12AB:0000:0000:0000:0000:0000:0000:CD30，字段中间或末尾的0不能简写，而且这里把第2组全0字段都给省去了，不合法）
例题
IPv6 地址分类
单播地址
IPv6中有三类单播地址，即可聚合全球单播地址、链路本地地址、站点本地地址【助记：1聚2恋3占】
| 地址类型 | 特点 | 二进制前缀 | 十六进制前缀 | 与IPv4的类比 | 示例 |
|---|---|---|---|---|---|
| 可聚合全球单播地址 | 全球范围内有效，相当于IPv4公用地址 | 001 | 2000::/3 | 公用地址 | 2001:0db8:85a3::8a2e:0370:7334 |
| 链路本地地址 | 用于同一链路的相邻节点通信，结合MAC地址自动生成 | 1111 1110 10 | fe80::/10 | 无直接类比 | fe80::1ff:fe23:4567:890a |
| 站点本地地址 | 最初设计用于类似IPv4的私有地址，但因其标准定义模糊（如“站点”范围不明确）和管理混乱，已被RFC废弃 | 1111 1110 11 | fec0::/10 | 私网地址 | fec0:0:0:0001::/64 |
| 唯一本地地址 | 专门用于私有网络内部，它通过伪随机生成的40位全局ID（Global ID）确保地址在组织内唯一，避免与其他私有网络冲突。用于组织内部通信，具有全局唯一性前缀（随机生成），但不会在互联网路由。 | FC00::/7（实际常用FD00::/8） | 私网地址 | fc00:0:0:0001::/64 |
注：唯一本地地址的出现解决了站点本地地址的局限性（如范围模糊、冲突风险），成为IPv6私有网络的标准化替代方案。实际应用中，唯一本地地址ULA已全面取代站点本地地址
引申内容：唯一本地地址（ULA）：
前缀为 fd00::/8（属于fc00::/7范围），专门用于私有网络内部，类似IPv4的私有地址（192.168.0.0/16）。它通过伪随机生成的40位全局ID（Global ID）确保地址在组织内唯一，避免与其他私有网络冲突。
用途：企业内网、VPN等场景，支持跨站点的互联且无需担心地址重复
以下是IPv6单播地址与IPv4地址的对应关系
| IPv6单播地址类型 | IPv4对应地址 | 主要用途 |
|---|---|---|
全局单播地址（2000::/3） |
公网地址（如203.0.113.1） |
全球互联网通信 |
链路本地地址（FE80::/10） |
链路本地地址（169.254.0.0/16） |
同一链路上的设备通信（如无路由器环境） |
站点本地地址（fec0::/10） |
私有地址（如10.0.0.0/8） |
最初设计用于类似IPv4的私有地址，但因其标准定义模糊（如“站点”范围不明确）和管理混乱，已被RFC废弃 |
唯一本地地址（FC00::/7） |
私有地址（如10.0.0.0/8） |
组织内部网络通信 |
环回地址（::1/128） |
127.0.0.1 |
本地回环测试 |
组播地址
IPv6中没有广播地址，广播功能被组播（多播）代替。
IPv6组播地址的格式前缀为1111 1111即FF00开头。
IPv6中增加了新的名为任意播的地址，如下
任意播地址
表示一组接口的标识符，通常是路由距离最近的接口。
任意播地址不能用作源地址，而只能作为目标地址
任意播地址不能指定给IPv6主机，只能指定给IPv6路由器
特殊地址对比IPv4 vs IPv6
这张图片是一个关于 IPv4 地址和 IPv6 地址的对比表格。表格将 IPv4 和 IPv6 地址的不同类型和表示方法进行了对比。以下是表格内容的解析：
| 特性 | IPv4 地址 | IPv6 地址 |
|---|---|---|
| 表示方式 | 点分十进制表示 | 带冒号的十六进制表示，0 可以压缩 |
| 分类 | 分为 A、B、C、D、E 5 类 | 不分类 |
| 组播地址 | 224.0.0.0/4 | FF00::/8 |
| 广播地址 | 主机部分全为 1 | 任意播（限于子网内部） |
| 默认地址 | 0.0.0.0 | 不确定地址 :: |
| 回环地址 | 127.0.0.1 | 回环地址 ::1 |
| 公共地址 | - | 可聚合全球单播地址 FP=001 |
| 私有地址 | 10.0.0.0/8 172.16.0.0/12 192.168.0.0/16 |
站点本地地址 FEC0::/48 |
| 自动专用 IP 地址 | 169.254.0.0/16 | 链路本地地址 FE80::/48 |
| - | - | 6to4 隧道地址 2002::/16 |
说明：
表示方式：
- IPv4 使用点分十进制表示，例如
192.168.1.1。 - IPv6 使用带冒号的十六进制表示，例如
2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334，并且可以压缩连续的零，例如2001:db8:85a3::8a2e:370:7334。
- IPv4 使用点分十进制表示，例如
分类：
- IPv4 地址分为 A、B、C、D、E 五类。
- IPv6 地址不分类，但有多种类型的地址，如单播、组播、任播等。
组播地址：
- IPv4 的组播地址范围是
224.0.0.0/4。 - IPv6 的组播地址范围是
FF00::/8。
- IPv4 的组播地址范围是
广播地址：
- IPv4 的广播地址是主机部分全为 1 的地址。
- IPv6 没有广播地址，而是使用任意播地址，限于子网内部。
默认地址：
- IPv4 的默认地址是
0.0.0.0。 - IPv6 的不确定地址是
::。
- IPv4 的默认地址是
回环地址：
- IPv4 的回环地址是
127.0.0.1。 - IPv6 的回环地址是
::1。
- IPv4 的回环地址是
公共地址：
- IPv4 的公共地址是全球唯一的，用于互联网通信。
- IPv6 的可聚合全球单播地址以
2000::/3开头。
私有地址：
- IPv4 的私有地址范围包括
10.0.0.0/8、172.16.0.0/12和192.168.0.0/16。 - IPv6 的站点本地地址范围是
FEC0::/10。(几乎不怎么用，因为IPv6地址很多)
- IPv4 的私有地址范围包括
自动专用 IP 地址：
- IPv4 的自动专用 IP 地址范围是
169.254.0.0/16，DHCP失败后分配。 - IPv6 的链路本地地址范围是
FE80::/10，用在相邻节点之间。
- IPv4 的自动专用 IP 地址范围是
6to4 隧道地址：
- IPv6 的 6to4 隧道地址范围是
2002::/16，用于在 IPv4 网络中自动隧道传输 IPv6 数据包。
- IPv6 的 6to4 隧道地址范围是
例题
例题1
解析：
- IPv6数据包首部比IPv4更简单，故A选项错误。
- IPv6地址分为单播、组播和任意播，没有广播地址，故B选项错误。
- IPv6地址长度为128位，故C选项正确。
- 每个主机可以配置多个IPv6地址，比如IPv6私网地址，不一定全球唯一，故D选项错误。
例题2
例题3
解析：接口在启动IPv6时，自动给配置、链路本地单播地址。由链路本地单播地址前缀FE80::/64；其后64位是接口ID，接口ID是根据MAC地址生成的。
例题4
例题5
解析：IPv6组播地址前8位是11111111，即FF，IPv6组播地址的格式前缀为1111 1111即FF00开头
例题6
例题7
例题8
例题9
解析：IPv6的任意播地址：
表示一组接口的标识符，通常是路由距离最近的接口。
任意播地址不能用作源地址，而只能作为目标地址
任意播地址不能指定给IPv6主机，只能指定给IPv6路由器