IPv6（互聯網協議）

　　 

IPv6是互聯網協議的第六版；最初它在IETF's IPng選取過程中勝出時稱為互聯網下一代協議(IPng)。IPv6準備取代現有 標準，IPv4。IPv4只支持大概40億(4 × 109)個網絡地址，而IPv6支持3.4 × 1038個。這等價于在地球上每平方英寸有4.3 × 1020地址(6.7 × 1017地址/平方米)。

預計在2025年以前IPv4都會被支持，以便給新協議的修正留下足夠的時間。 促使Ipv6形成的主要原因是網絡空間的匱乏，尤其是在高速發展的亞洲國家例如印度和中國。參考IPv4 address exhaustion這篇文章了解更多這方面的內容。但隨著NAT的引入這已經不是很大的問題?，F在推動IPv6發展的主要動力是 新的用途，像移動性，服務質量，機密性的擴展等。 IPv6是被正式廣泛使用的第二版互聯網協議。(IPv5不是IPv4的繼承，而是實驗性的面向流的數據流協議，用來對聲 音，圖像等提供支持。) IPv6的計劃是建立未來互聯網擴充的基礎。雖然IPv6十年前就已被IETF指定作為IPv4的下一代(在1994年)，在世界范圍 內使用IPv6部署的公眾網與IPv4相比還非常的少。

IPv6 編址
從IPv4到IPv6最顯著的變化就是網絡地址的長度。RFC 2373 和RFC 2374定義的IPv6地址，就像下面章節所描述的，有128位長；IPv6地址的表達形式一般采用32個十六進制數。 IPv6中可能的地址有2128 ≈ 3.4×1038個.也可以想象為1632個因為32位地址每位可以取16個不同的值(參考組合數學)。 在很多場合，IPv6地址由兩個邏輯部分組成：一個64位的網絡前綴和一個64位的主機地址，主機地址通常根據物理地址自動生成，叫做EUI-64(或者64-位擴展唯一標識)。

IPv6地址表示
IPv6地址為128位長但通常寫作8組每組四個十六進制數的形式。例如： 2001:0db8:85a3:08d3:1319:8a2e:0370:7344 是一個合法的IPv6地址。 如果四個數字都是零，可以被省略。例如： 2001:0db8:85a3:0000:1319:8a2e:0370:7344 等價于 2001:0db8:85a3::1319:8a2e:0370:7344 遵從這些規則，如果因為省略而出現了兩個以上的分號的話，可以壓縮為一個，但這種零壓縮在地址中只能出現一次。因此： 2001:0DB8:0000:0000:0000:0000:1428:57ab 2001:0DB8:0000:0000:0000::1428:57ab 2001:0DB8:0:0:0:0:1428:57ab 2001:0DB8:0::0:1428:57ab 2001:0DB8::1428:57ab 都使合法的地址，并且他們是等價的。但 2001::25de::cade 是非法的。(因為這樣會使得搞不清楚每個壓縮中有幾個全零的分組) 同時前導的零可以省略，因此： 2001:0DB8:02de::0e13 等價于 2001:DB8:2de::e13 如果這個地址實際上是IPv4的地址，后32位可以用10進制數表示；因此：

ffff:192.168.89.9 等價于 ::ffff:c0a8:5909, 但不等價于 ::192.168.89.9 和 ::c0a8:5909。
ffff:1.2.3.4格式叫做IPv4映射地址，是不建議使用的。而::1.2.3.4格式叫做IPv4一致地址。
IPv4 地址可以很容易的轉化為IPv6格式。舉例來說，如果IPv4的一個地址為135.75.43.52(十六進制為0x874B2B34)， 它可以被轉化為0000:0000:0000:0000:0000:0000:874B:2B34或者::874B:2B34。同時，還可以使用混合符號(IPv4- compatible address)，則地址可以為::135.75.43.52。

IPv6 封包
IPv6封包由兩個主要部分組成：頭部和負載。

包頭是包的前40字節并且包含有源和目的地址，協議版本，通信類別(8位，包優先級)，流標記(20位，QoS服務質量 控制)，負載長度(16位)，下一個頭部(用于向后兼容性)，和跳段數限制(8位，生存時間)。后面是負載，至少1280字節長 ，或者在可變MTU(最大傳輸單元)大小環境中這個值為1500字節。負載在標準模式下最大可為65535字節，或者在擴展 包頭的"jumbo payload"選項進行設置。 IPv6曾有兩個有著細微差別的版本; 在RFC 1883中定義的原始版本(現在廢棄)和RFC 2460中描述的現在提議 的標準版本。兩者主要在通信類別這個選項上有所不同，它的位數由4位變為了8位。其他的區別都是微不足道的。 分段(Fragmentation)只在IPv6的主機中被處理。在IPv6中，可選項都被從標準頭部中移出并在協議字段中指定，類 似于IPv4的協議字段功能。

IPv6和域名系統
IPv6地址在域名系統中為執行正向解析表示為AAAA記錄(所謂4A記錄)(類似的IPv4表示為A記錄A records) ；反向解析 在ip6.arpa (原先ip6.int)下進行，在這里地址空間為半字節16進制數字格式。這種模式在RFC 3596給與 了定義。 AAAA模式是IPv6結構設計時的兩種提議之一。另外一種正向解析為A6記錄并且有一些其他的創新像二進制串標簽和DNAME記 錄等。RFC 2874和它的一些引用中定義了這種模式。 AAAA模式只是IPv6域名系統的簡單概括，A6模式使域名系統中檢查更全面，也因此更復雜： •A6記錄允許一個IPv6地址在分散于多個記錄中，或許在不同的區域；舉例來說，這就在原則上允許網絡的快速重編 號。 •使用域名系統記錄委派地址被DNAME記錄(類似于現有的CNAME，不過是重命名整棵樹)所取代。 •一種新的叫做比特標簽的類型被引入，主要用于反向解析。 2002年8月的RFC 3363中對AAAA模式給與了有效的標準化(在RFC 3364有著對于兩種模式優缺點的更深入的討論)。

IPv6部署與應用
2004年七月的ICANN聲稱[3]:(http://icann.org/announcements/announcement-20jul04.htm) 互聯網的根域名服務器已經經過改進同時支持IPv6和IPv4。

缺點：

需要在整個互聯網和它所連接到的設備上建立對IPv6的支持
從IPv4訪問時的轉換過程中，在網關路由器(IPv6<-->IPv4)還是需要一個IPv4地址和一些NAT(=共享的IP地址)，增加了它的復雜性，還意味著IPv6許諾的巨大的空間地址不能夠立刻被有效的使用。
遺留的結構問題，例如在對IPv6 multihoming支持上一致性的匱乏。
工作：

6bone
ICMPv6
IPv6 multihoming

轉換機制
直到IPv6獲得廣泛的使用和路由下部構造的支持之前，還是需要一種機制來在IPv4網中使用IPv6。需要做的是：

在雙協議棧節點間配置靜態IPv6-in-IP信道。
6to4，一種自動的非對稱的隧道機制。
這些隧道通過將IPv6包包裝在IPv4包中，這些包頭的協議字段值為41，因此叫做proto-41。類似的，ISATAP允許IPv6包在下層組織都是IPv4的網絡中傳輸。它也使用協議號41。 當使用NAT（網絡地址轉換）設備的網絡使用IPv6時，大多數并沒有對proto-41進行正確的轉發，可以使用Teredo協議在IPv4中基于UDP包裝IPv6。還可以使用IPv6-to-IPv4和IPv6-to-IPv6代理，盡管它是在應用層的（例如HTTP）。

主要的IPv6公告
在2003年，日本經濟新聞（在2003年被CNET亞洲機構引用）報告中說日本、中國和韓國聲稱已經決定要在網絡技術中尋求領先，將部分參與IPv6的開發并在2005年開始全面采用采用IPv6。
ICANN在2004年7月20日發表聲明，稱DNS根服務器已經建立了對應日本(.jp)和韓國(.kr)的頂級域名服務器的AAAA記錄，序列號為2004072000。對應法國的(.fr)IPv6記錄會再晚一點時間加入。這就開放了IPv6的運作。

相關的IETF工作組
6bone (http://www.ietf.org/html.charters/OLD/6bone-charter.html) IPv6 Backbone
ipng (http://www.ietf.org/html.charters/OLD/ipngwg-charter.html) IP Next Generation (concluded)
ipv6 (http://www.ietf.org/html.charters/ipv6-charter.html) IP Version 6
ipv6mib (http://www.ietf.org/html.charters/OLD/ipv6mib-charter.html) IPv6 MIB (concluded)
multi6 (http://www.ietf.org/html.charters/multi6-charter.html) Site Multihoming in IPv6
v6ops (http://www.ietf.org/html.charters/v6ops-charter.html) IPv6 Operations

相關讀物
RFC 2460 - Internet Protocol, Version 6 - current version
RFC 1883 - Internet Protocol, Version 6 - old version

外部鏈接
IPv6 News & Links - HS247
linuxreviews.org:Why you want IPv6
http://www.iana.org/assignments/ipv6-address-space
http://www.kame.net/
http://www.freeswan.org/
CNET Asia Staff. (2003). Report: Japan, China, S. Korea developing next Net. Retrieved January 14, 2003. (http://news.com.com/2100-1032_3-5134110.html?tag=nefd_top)
http://www.moonv6.org/
http://info.broadcast.hc360.com/html/001/002/013/001/57784.htm

原文轉自：http://www.anti-gravitydesign.com