IPv6是InternetProtocolVersion6的缩写，其中InternetProtocol译为“互联网协议”。IPv6是IETF（InternetEngineeringTaskForce，互联网工程任务组）设计的下一代IP协议，用于替代当前版本的IP协议（IPv4）。它声称能够为世界上的每一粒沙子编制一个URL。1.IPV6的基本概念众所周知。IPv6采用128位地址长度，地址空间更大。首先，让我们看一下IPv6长什么样。IPv6数据包与IPv4有很大的区别：数据链路层（L2）的类型字段被标记为0x86dd，表示承载的上层协议为IPv6（与IPv4对比：类型字段为0x0800）；IPv6的header字段，和IPv4有很大的不同（可以猜到IPv6和IPv4不兼容）。我们来看一下ipv6包头的格式：ipv6包头比较简单，字段也比较少。与ipv4相比，有几点需要注意：IPv6包头是定长的（固定为40字节），IPv4包头是可变长度的。这意味着编写代码处理IPv6数据包的效率将大大提高：）；IPv6中HopLimit字段的含义类似于IPv4的TTL；IPv6中TrafficClass字段的含义类似于IPv4中的TOS（TypeOfService）；消息头取消校验和字段：取消该字段也是对IPv4协议的改进。IPv4报文在网络间传输时，每经路由器转发一次，都会修改TTL字段，需要重新计算校验和。由于数据链路层L2和传输层L4的校验和足够强，IPv6取消该字段将提高路由器的转发效率。值得一提的是，在IPv6协议下，传输层L4协议UDP和TCP是强制执行校验和的（IPv4是可选的）；IPv6包头中的NextHeader字段表示“承载协议类型”或“扩展头类型”。这里的含义与IPv4有很大不同，需要说明一下：当IPv6数据包携带ICMPv6、TCP、UDP等上层协议时，NextHeader的值分别为58、6、17。此时，它们与IPv4消息头中的Protocol字段非常相似；当不是以上三种协议类型时，IPv6报文头后面是扩展头。扩展头是IPv6引入的一个新概念。每个IPv6数据包可以携带零个或多个扩展头，扩展头以链表的形式组织。当IPv6数据包携带扩展头时，NextHeader的值为扩展头的类型值。为什么要引入扩展头的概念呢？这也是IPv6相对于IPv4的改进。扩展报头取代了IPv4的可选信息，简化了IPv6报头，增强了IPv6的可扩展性。会不会有同学有疑惑，IPv6分片数据包怎么处理？实际上，使用的是IPv6扩展报头。在发送分片的IPv6数据报文时，IPv6采用扩展报头的形式来组织各个分片的信息。IPv6报文头中NextHeader字段的值为44，表示有扩展头，扩展头为IPv6Partition数据信息。与IPv4相比，分片信息记录在IPv4包头的分片字段中。有许多类型的IPv6扩展标头。除了上述分片头之外，还有路由头和逐跳可选头。详情请参考RFC2460。本章主要介绍对IPv6的一些非常直观的认识。下面逐步介绍IPv6的基本知识和概念。2.IPv6地址语法IPv6地址使用冒号十六进制表示法：128位地址，每16位分成段，每16位段用十六进制表示，并用冒号分隔，例如：a普通公网IPv6地址：2001:0D12:0000:0000:02AA:0987:FE29:9871IPv6地址支持压缩前导零的表达方式，例如上面的地址可以表达为：200112:0:0:2AA:987:FE29:9871中为了进一步简化IPv6地址，当冒号十六进制格式中有多个连续的值为0的段时，可以将这些段压缩成双冒号的表示。比如上面的地址可以进一步简化为：[pquote]200112::2AA:987:FE29:9871比如IPv6地址FF80:0:0:0:FF:3BA:891:67C2可以进一步简化并表示为：FE80::FF:3BA:891:67C2这里值得注意的是：双冒号只能出现一次。3.IPv6地址号段划分和前缀表示法IPv6具有128位的巨大地址空间。对于这么大的空间，并不是随机划分的，而是按照位来划分数字段（类似于一些内部鹅厂的64位uin改造了数字分配的区域划分算法）。IPv6地址结构如下图所示：例如RFC4291中定义了n=48和m=16，即子网和接口ID，各占64位。IPv6支持子网前缀标识方式，类似于IPv4的无类域间路由的CIDR机制（注意：IPv6没有子网掩码mask的概念）。使用“IPv6地址/前缀长度”表示方式，例如：2001:C3:0:2C6A::/64表示一个子网；而2001:C3:0:2C6A:C9B4:FF12:48BC:1A22/64代表网络下的子网A节点地址。可见，一个IPv6地址由子网前缀+接口ID组成。子网前缀由地址分配和管理机构定义分配，接口ID可以由各个操作系统生成。生成算法将在后面的章节中介绍。4.IPv6地址类型IPv6地址分为三种：单播，对应IPv4常见的公网和私网地址；multicast，对应IPv4的组播（multicast）地址；anycast，新加入IPv6Address概念类型。IPv6没有广播地址，使用组播地址实现广播功能。事实上，我们在工作和生活中最有可能与单播地址接触最多。接下来，本文将重点讲解单播地址的种类。对组播地址和任播地址感兴趣的同学可以自行参考相关的RFC和文档。
