IPv6地址結(jié)構(gòu)

1、IPv6 地址結(jié)構(gòu)RFC 35131前言本文描述了 ipv6 的地址結(jié)構(gòu)， ipv6 地址的文本表示， IPv6 的單播地址、任 播地址，多播地址以及 IPv6 結(jié)點所必須的地址的定義。IPv6 的不同的地址的基本格式（單播，任播，以及多播） 。2IPv6 選址IPv6地址是對接口或接口集合的128-bit的標(biāo)識符。有三種類型的地址：單播（Unicast）:針對一個接口的標(biāo)識符。一個發(fā)向單播地址的數(shù)據(jù)包被送往該地址所確定 的接口。任播（An yeast）:接口的一個集合的標(biāo)識符（代表性的屬于不同結(jié)點）。一個發(fā)向任播地址的數(shù)據(jù)包被發(fā)送到為該地址所標(biāo)識的一集接口之一 （即， 按照路由協(xié)議的測量距離

2、的 “最近 的”接口）。多播（Multcast）:接口的一個集合的標(biāo)識符。一個發(fā)向多播地址的數(shù)據(jù)包被發(fā)往所有以該地址做標(biāo)識的接口。在IPv6中，沒有廣播地址，廣播地址的功能被多播地址的能力所取代。本文中，給地址字段一個種名，如“子網(wǎng)（ sub net） ”。當(dāng)一個做標(biāo)識符用的“ ID”跟在種名 后面一起使用（如subset ID”），則表示種名字段的內(nèi)容。當(dāng)它和一個“Prefix”的術(shù)語一起使用時（如“ subset prefix”），它指所有的從左一直到并包含本字段的所有地址。在IPv6中，除非明確聲明排除，則所有全0或全1的字段值是合法的。特定的，前綴可能包含，或以全 0 字段值結(jié)束。地址

3、模型所有類型的IPv6地址分配給接口，而不是分配給結(jié)點。 一個IPv6單播地址與單個接口 相關(guān)。由于每個接口只屬于一個結(jié)點，故任何一個結(jié)點的單播地址可用來做為結(jié)點的標(biāo)識。所有接口必須至少有一個單播 link-local 地址（見結(jié)點必需的地址） 。一個接口也可能 有多個任意類型的或任意范圍的IPv6地址（單播，任播和多播）。不做為來自或發(fā)送到非鄰居的 IPv6 包的源或目的的接口不需要用超出鏈路范圍的單播地址。這對于點到點的連接的 接口有時是非常方便的。這個地址模型有一個例外：在執(zhí)行中，如果將多個物理接口視為一個接口，當(dāng)它出現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)層時，一個單播地址或一個單播地址集可能被分配到多個物理接口上。

4、這有利于在多個物理接口上進(jìn)行負(fù) 載分擔(dān)。當(dāng)前，IPv6沿用IPv4模型中的子網(wǎng)前綴關(guān)聯(lián)一條鏈路。多個子網(wǎng)前綴可分配到同一條鏈路上。地址的文本表示有三種慣用方式用文本字符串表示 IPv6 地址：1 首選方式 x:x:x:x:x:x:x:x ，x 是 16 進(jìn)制數(shù)組成的一塊，用以表示一個 16bit 的二進(jìn)制數(shù)。 8 個塊組成一個地址。例如：FEDC:BA98:7654:3210:FEDC:BA98:7654:3210注意： 個數(shù)值。1080:0:0:0:8:800:200C:417A在每個單獨的字段，沒有必要寫前面的 0，但是每個字段至少有一2 由于分配某些風(fēng)格的 IPv6 地址的方法不同，地址

5、中包含一長串 0 是很平常的。為了易于書寫包含多個 0bit 的地址，可用一種簡單語法來壓縮這些0。用“：”來表示一組或多組 0。用來壓縮地址中打頭和末尾的 0。 例如： 1080:0:0:0:8:800:200C:417A FF01:0:0:0:0:0:0:101 0:0:0:0:0:0:0:1 0:0:0:0:0:0:0:0：”只可在地址中出現(xiàn)一次。 “：”也可一個單播地址 一個多播地址 loopback 地址 未指明地址可表示如下：1080:8:800:200C:417AFF01:101一個單播地址 一個多播地址 loopback 地址 未指明地址:13 當(dāng)處理 IPv4 和 IPv6

6、結(jié)點都存在的混合環(huán)境時，使用一種可替代的形式即：x:x:x:x:x:x:有時要更方便些。X 表示處于 6 個地址高位的 16-bit 的 16 進(jìn)制數(shù)； d 表示處于地址低 4 位 的8-bit的10進(jìn)制數(shù)（標(biāo)準(zhǔn)IPv4表示式）。例如：0:0:0:0:0:0:或者為壓縮表達(dá)式： : :地址前綴的文本表達(dá)式IPv6的地址前綴表達(dá)式與IPv4的地址前綴CIDR記法【cidr相仿。IPv6的 地址前綴記法：Ipv6-address/prefix-length 其中：IP v6-address是所列出的任何一種IPv6的地址記法。Prefix-length 個十進(jìn)制數(shù)值，指出地址包含前綴的最左連續(xù)bi

7、t數(shù)。例如：下面是的60-bit的12ABOOOOOOOOCD3（164制）前綴的合法表示:12AB:OOOO:OOOO:CD3O:OOOO:OOOO:OOOO:OOOO6/O12AB:CD30:0:0:0:06/012AB:0:0:CD30:6/0下面是該前綴不合法的表示：12AB:O:O:CD/36O12AB:CD30:6/012AB:CD3/6O可以丟掉地址中 16-bit 塊中打頭的 0，但是末尾 的 0 不可省 /左側(cè)的地址展開后為：12AB:0000:0000:0000:0000:0000:0000:CD30/左側(cè)的地址展開后為：12AB:0000:0000:0000:0000:0

8、000:0000:0CD3當(dāng)同時寫結(jié)點的地址和它的地址前綴（如結(jié)點的子網(wǎng)前綴）時，可以組合 的寫為：結(jié)點地址： 12AB:0:0:CD30:123:4567:89AB:CDEF它的子網(wǎng)號： 12AB:0:0:CD30:6/0簡寫為： 12AB:0:0:CD30:123:4567:89AB:CDE6F0/地址類型的標(biāo)識IPv6的地址類型的是由地址字段的高位比特來標(biāo)識。如下所示:地址類型二進(jìn)制前綴IPv6記法未指明的000(128bits):/128環(huán)回地址00 1(128bits):1/128多播地址FF00:/8鏈路本地單播地址FE80:/10站點本地單播地址10FEC0:/10全球單播地址1

9、1（其余所有地址）章節(jié)2.5.22.5.32.5.62.5.6任播地址從單播地址空間（任何范圍的）獲得，并且不在語法上與單播地 址進(jìn)行區(qū)分。全球單播地址的通用格式在 2.5.4節(jié)中有述。全球單播地址的某些特殊用途 的子類型，包含了一個內(nèi)嵌的IPv4地址（用于IPv4-IPv6互操作）在節(jié)中有述。未來的規(guī)范可能會為其他用途而重新定義一個或多個“子域”的全球單播 空間，但是除非直到發(fā)生，實踐中必須將所有的不以上表所列前綴為開頭的地址 視為全球單播地址。單播地址IPv6單播地址可以以前綴的任意 bit長度做聚合，這一點與IPv4的無類域 間路由（CIDR相似。有幾種類型的IPv6單播地址，詳細(xì)地，有

10、全球單播（global uni cast），站點本 地單播（site-local uni cast）和鏈路本地單播（li nk-local unicast）。也有一些全球單播 特殊之用的子類型，如內(nèi)嵌IPv4的IPv6地址，或者是編了碼的NSAP（網(wǎng)絡(luò)服務(wù) 接入點）的IPv6地址。另外的地址類型或子類型在將來會有所定義。IPv6結(jié)點可能會對IPv6地址的內(nèi)部結(jié)構(gòu)知道的很多或很少， 這要看結(jié)點所充 當(dāng)?shù)慕巧ɡ纾酚善鬟€是主機）。最小的情況，結(jié)點認(rèn)為單播地址（包括結(jié) 點自身的）沒有內(nèi)部結(jié)構(gòu)：128 bits結(jié)點地址一個稍稍復(fù)雜的主機（但仍是相當(dāng)簡單）可能又會知道它所連接鏈路的子網(wǎng) 前綴，此時，

11、不同的地址可能有不同的 n值：*n bitsJ 128-n bit尹子網(wǎng)前綴接口 ID盡管一個非常簡單的路由器可能不清楚IPv6單播地址的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，但是路由 器通常更熟知一級或多級路由協(xié)議的操作的層次邊界。了解的邊界因路由器而 異，主要是取決于路由器所處的路由層次的位置。IPv6單播地址的接口標(biāo)識被用于標(biāo)識一個鏈路上的接口。要求在子網(wǎng)前綴中唯一。建議不要將同一個標(biāo)識符分配給同一鏈路上的不同接口。它們也可能在更廣范圍內(nèi)唯一。在某些情況下，接口標(biāo)識符源于接口鏈路層地址。 同一個接口 標(biāo)識符可以用于同一個結(jié)點的不同接口上，只要這些接口與不同的子網(wǎng)相連。注意到接口標(biāo)識符的唯一性不依賴IPv6地址的唯一

12、性。例如：以一個非全 而一個站點本地地址可由一個2.5.1接口標(biāo)識符球范圍的接口標(biāo)識符可以生成一個全球單播地址， 全球范圍的接口標(biāo)識符生成。000開始的地址，要求接口 ID對于所有的單播地址，除了那些以二進(jìn)制數(shù) 必須是64bit長并以改進(jìn)EUI-64的格式創(chuàng)建。個全球令牌（如:基于接口標(biāo)識符的改進(jìn)EUI-64格式當(dāng)源于一個全球令牌（如：IEEE 80248-bit MAC或IEEEEUI-64標(biāo)識符EUI64）時，可能有全球范圍；或是當(dāng)獲得不 到（例如，串行鏈路，隧道末端等等）全球令牌時，或是全球令牌不合需要（如, 私用PRIV臨時令牌）時，有本地范圍。改進(jìn)EUI-64格式接口標(biāo)識符是當(dāng)從IE

13、EE EUI-6標(biāo)識符形成接口標(biāo)識符時通 過顛倒“u”比特（在IEEE EUI-64術(shù)語中稱universal/local比特）形成的。在做 為結(jié)果的改進(jìn)EUI-64格式中，“u”比特設(shè)值為1表示全球范圍，設(shè)置成0表示 本地范圍。IEEE EUI-6標(biāo)識符最前面的3個字節(jié)的二進(jìn)制表示如下：000111078563ccccccugCCCCcccccccccccc以因特網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)比特順序書寫，“ u”表示universal/local位，“g”表示個人/團體位， “C是表示company-id的比特位。附錄A： “生成改進(jìn)EUT-64格式的接口標(biāo)識 符”提供了例子，說明如何生成基于接口標(biāo)識符的改進(jìn)EU

14、I-64格式。將“u”比特翻轉(zhuǎn)的動機是更易于系統(tǒng)管理員在硬件令牌不可用的情況下手 工配置非全球標(biāo)識符。可以想象用在在像串口鏈路，隧道末端等這樣的情形。該 替代方式的格式是0200:0:0:1, 0200:0:0:2,等，并不是更簡單的1, 2等。在改進(jìn)EUI-64格式標(biāo)識符中的universal/local比特的使用允許未來技術(shù)的 發(fā)展能夠以全球范圍利用接口標(biāo)識符。形成接口標(biāo)識符的細(xì)節(jié)在適當(dāng)?shù)摹癐Pv6 over 規(guī)范中有定義。如“IPv6over Ethernet” ETHER,“IPv6 over FDD” FDDI。2.5.2未指明地址地址：0:0:0:0:0:0:0:0被稱作未指明地址

15、。這一地址不能分派給任何結(jié)點。 它指示一個地址的缺乏。一個使用的例子就是一個初始化主機不知道自身的地址 之前，發(fā)送IPv6數(shù)據(jù)包中包含的源地址字段值。未指明地址不能用于IPv6數(shù)據(jù)包及IPv6路由包頭的目的地址字段。一個源 地址為未指明地址的IPv6數(shù)據(jù)包不允許被IPv6路由器轉(zhuǎn)發(fā)。2.5.3環(huán)回地址單播地址0:0:0:0:0:0:0:1被稱作環(huán)回地址。用于結(jié)點可能向自己發(fā)送 報文。它也許從不分配給一個物理接口。被認(rèn)為具有一個本地鏈路范圍的地址, 也可被認(rèn)為是一個不到任何地方的虛鏈路上的虛接口的鏈路本地單播地址。 表性的稱為“環(huán)回接口”）。環(huán)回地址不允許用于從單一結(jié)點發(fā)出去的IPv6數(shù)據(jù)報的源

16、地址字段。 目的地為環(huán)回地址的IPv6數(shù)據(jù)包不允許發(fā)送到本結(jié)點之外，也絕不能被 由器轉(zhuǎn)發(fā)。丟棄從一個接口上收到的目的地為環(huán)回地址的報文。IPv6（代一個IPv6 路2.5.4全球單播地址IPv6全球單播地址的通用格式如下:n bits128-n-m bits全球路由前綴子網(wǎng)ID接口 ID其中：全球路由前綴（Global routing prefix）分配給一個站點（子網(wǎng)或鏈路的一個 集群）的（典型地，為分級結(jié)構(gòu)的）值；子網(wǎng) ID（subset ID）是站點內(nèi)部的一個 鏈路的標(biāo)識符；接口 ID （Interface ID）同2.5.1中定義。除了以000二進(jìn)制數(shù)開頭的全球單播地址，都有一個64-

17、bit的接口 ID字段 （也就是說n+m=64）,如2.5.1節(jié)所述安排格式。以二進(jìn)制 000開頭的全球單播 地址沒有這樣對接口 ID字段的尺寸和結(jié)構(gòu)做限制。以二進(jìn)制000開頭的全球單播地址的例子如 2.5.5節(jié)所述的內(nèi)嵌IPv4地址 的IPv6地址，和包含編碼NSAP地址的IPv6地址，后者在NSAP有所詳述。一個 以非000二進(jìn)制數(shù)開頭的全球單播地址（因此，有一個64-bit的接口 ID字段）的例子可在AGGR中找到。2.5.5內(nèi)嵌IPv4的IPv6地址IPv6IPv6結(jié)點分配到了一IPv4地址。這個地址000080 bits0000 16 bits!32 bits:0000 ： IPv4

18、 地址IPv6過渡機制TRAN包括了一種技術(shù)，使得主機和路由器能自動地將 數(shù)據(jù)報文封裝，并穿越IPv4的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)。使用這一技術(shù)的 個特殊的IPv6單播地址，該地址在低32比特位承載了全球 類型稱為“ ipv4兼容IPv6地址”，并有格式：注意，用在“IPv4兼容IPv6地址”中的IPv4地址必須是全球唯一的IPv4單 播地址。第二種類型的IPv6地址含有一個嵌入的IPv4地址，這一地址類型以IPv6地 址代表IPv4結(jié)點地址，稱為“ IPv4映射的IPv6地址”，并有格式：IIIIPI80 bits16 bits：32bits*IJ 00000000 ! FFFF ： IPv4 地址2.5.6

19、本地使用的IPv6單播地址已定義了兩種本地使用的單播地址：鏈路本地(link-local)和站點本地(site-loca)地址。鏈路本地用在單一鏈路上，站點本地用在單一站點中。鏈路 本地地址有如下格式：! 10 bits54 bits64 bits10接口 ID鏈路本地地址被設(shè)計用來在單一鏈路上的尋址，用在諸如自動地址配置， 鄰居發(fā)現(xiàn)，或是沒有路由器在場的情況下。路由器不允許轉(zhuǎn)發(fā)任何以鏈路本地地址為源地址的數(shù)據(jù)包，也不允許轉(zhuǎn)發(fā) 目的地為到其他鏈路的鏈路本地地址的數(shù)據(jù)包。站點本地地址有如下格式:10 bits54 bits64 bits! 11子網(wǎng)ID接口 ID站點本地地址被設(shè)計用來當(dāng)不需要用全

20、球地址前綴時，在一個站點內(nèi)部尋 址。雖然子網(wǎng)ID長度可達(dá)54bit，但是希望與全球地址相連的站點在站點本地前 綴和全球前綴上的子網(wǎng)ID值相同。路由器不允許轉(zhuǎn)發(fā)源地址為站點本地的數(shù)據(jù)包，也不允許將目的地為站點 本地的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)出本地站點。任播地址任播地址是分配給多個（大于1個）接口（典型情況下，屬于不同結(jié)點） 的一個地址，發(fā)送到任播地址的具有任播屬性的數(shù)據(jù)包被路由到具有該地址的按 照路由協(xié)議測量距離“最近的”接口。任播地址是從單播地址空間分配的，使用任何已定義了的單播地址格式。 因此，任播地址從語法上與單播地址無法進(jìn)行區(qū)分。當(dāng)一個單播地址被配置到多 于一個的接口上，就轉(zhuǎn)變成一個任播地址，分配了該

21、地址的結(jié)點必須做明確地配 置，以知道該地址是一個任播地址。對于任何一個已分配的任播地址，有一個最長前綴P,指出分配了該任播地 址的其他接口所屬的拓?fù)鋮^(qū)域。在P所標(biāo)識的區(qū)域，任播地址必須做為路由系統(tǒng) 維護的個別的表項（即通常所說的“主機路由”）；在卩未標(biāo)識的區(qū)域，可以按P 前綴聚合任播地址成為路由表項。注意最差的情況就是一個任播地址集合的 P前綴可能是空前綴，即集合中 的成員可能沒有拓?fù)湮恢?。這種情況下，任播地址必須做為單獨的路由表項在整 個In ternet網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行維護，這樣又引發(fā)了一個嚴(yán)重的比例限制，即可以支持多 少個這樣的“全球”任播集合因此，不希望對這種全球任播地址做支持或嚴(yán)格限 制這

22、種支持。任播地址是打算用來識別屬于某個組織的路由器集合，該組織提供因特網(wǎng) 服務(wù)。這些地址可用于IPv6路由包頭的中間地址，使一個包通過某個特定的服 務(wù)供應(yīng)商或一系列服務(wù)供應(yīng)商進(jìn)行傳遞。其他可能的用法是用于識別與一個特殊子網(wǎng)相連的路由器的集合，或是識 別提供一個表項的路由器集合，該表項通往某個特殊路由域。廣泛并自由的使用任播地址的經(jīng)驗非常少，當(dāng)以完全一般性的方式ANYCST 使用任播地址時，存在一些已知的復(fù)雜性和危險性。直到獲得更多的經(jīng)驗和指明 的解決方案，對IPv6任播地址實施以下的限制：任播地址不允許用于IPv6數(shù)據(jù)包的源地址字段；任播地址不允許分派給IPv6主機，即只能分派給IPv6路由器

23、。注：主機路由是一種針對特定IPv6地址的路由。主機路由允許以IPv6地址為基礎(chǔ)進(jìn)行路由操作。對于主機路由, 路由前綴是一個具有128位前綴的特定IPv6地址。261必需的任播地址子網(wǎng)路由器（Subset-Router任播地址是預(yù)定義的。格式如下:n bits128-n子網(wǎng)前綴（subset prefix）000000000000任播地址中的子網(wǎng)前綴，標(biāo)識了一個特殊鏈路的前綴。鏈路上接口標(biāo)識符為 0的接口的任播地址和單播地址在符完全相同。發(fā)向子網(wǎng)路由器任播地址的數(shù)據(jù)包將被送到該子網(wǎng)中的一臺路由器。所有在 某一子網(wǎng)上有接口存在的路由器都必須支持該子網(wǎng)路由器任播地址。多播地址一個IPv6多播地址是

24、一組接口（典型的屬于不同結(jié)點）的標(biāo)識符。一個接口可 屬于任意數(shù)目的多播組。多播地址的格式如下：II112 bitsPIh組 ID( group ID)! figs： scop地址中開頭的二進(jìn)制指出該地址做為一個多播地址。flgs是一個4個標(biāo)志位的集合：+-+-+-+-+|0|0|0|T|+-+-+-+-+高三位標(biāo)志位做為保留位，且必須初始化為0;T= 0表示一個永久指派（“知名（well-known）”）組播地址，由IANA （互聯(lián)網(wǎng)地址分派機構(gòu)）指派的。T= 1表示一個非永久指派（“臨時（transient） ”）組播地址。scop是一個多播范圍值，用于限制多播組的范圍。值是:0 ：保留(

25、reserved)1 ：接口本地范圍( interface-local scope)2 ：鏈路本地范圍( link-local scope)3 : 保留( reserved)4 ：管理本地范圍( admi-local scope)5 ：站點本地范圍 ( site-local scope)6 : (未指派的 )(unassigned)7 : (未指派的 )(unassigned)8 ：組織機構(gòu)本地范圍( organization-local scope)9 ： (未指派的 )(unassigned)A ：(未指派的 )( unassigned)B ： (未指派的 )( unassigned)D

26、： (未指派的 )( unassigned)E ：全球范圍( global scope)F ： (未指派的 )(unassigned)接口本地范圍的跨度為一個結(jié)點的單一接口，只對多播的環(huán)回傳送有用。鏈路本地和站點本地范圍的跨度與相應(yīng)單播范圍的拓?fù)鋮^(qū)域相同。管理本地范圍是必須管理配置的最小區(qū)域，即不能從其他物理連通 性或其他非多播關(guān)聯(lián)的配置中自動得到的。組織機構(gòu)本地范圍意欲跨越屬于單個組織的多個站點。標(biāo)識為“(未指派的)”的范圍為管理者使用，用以定義額外的多播 區(qū)域。組 ID 標(biāo)識了多播組，在給定的范圍內(nèi)，永久的或臨時的。 永久指派的多播地址的“含義”是指獨立于范圍值。例如，如果“ NTP 服

27、務(wù)器組”被分配了一個永久的多播地址，其中組 ID為101(Hex)那么： FF01:0:0:0:0:0:0:101 意思是在與發(fā)送者處于相同的接口(即，同一個結(jié)點) 上的所有NTP服務(wù)器。FF02:0:0:0:0:0:0:101意思是在與發(fā)送者處于相同鏈路上的所有NTP服務(wù)器。FF05:0:0:0:0:0:0:101意思是在與發(fā)送者處于同一站點的所有NTP服務(wù)器。FF0E:0:0:0:0:0:0:101意思是In ternet網(wǎng)上所有的NTP服務(wù)器。非永久分配的多播地址只有在給定的范圍下才有意義。例如，在站點中一 個標(biāo)識為非永久的，站點本地的多播地址FF05:0:0:0:0:0:0:101,與

28、另外的一站點中使用相同的組播地址的組沒有任何關(guān)系，也和在不同范圍的使用的相同組 ID 的非永久組無關(guān)系，也和有著相同組ID的永久組沒有關(guān)系。多播地址不允許用做IPv6數(shù)據(jù)包源地址，也不允許在任何路由報頭中出現(xiàn)。路由器轉(zhuǎn)發(fā)多播數(shù)據(jù)包，不允許超出目的多播地址中的 scop 字段指示的范 圍。不允許結(jié)點產(chǎn)生一個scop字段的保留值為0的組播數(shù)據(jù)包；若是收到這樣 的數(shù)據(jù)包，則丟棄。結(jié)點也不應(yīng)該產(chǎn)生這樣的數(shù)據(jù)包，該數(shù)據(jù)包發(fā)向 scop 字段 含有保留值為F的多播地址；如果發(fā)送出去或接收到這樣的包，必須視它與去往 全球（scop值為E）組播地址的數(shù)據(jù)包等同。2.7.1 預(yù)定義的多播地址下面的知名多播地址是預(yù)定義的。 本節(jié)為明確的范圍值定義了相應(yīng)的組不允許這些組ID用于任何其他范圍值且T標(biāo)志為0。 保留多播地址：FF00:0:0:0:0:0:0:0FF01:0:0:0:0:0:0:0FF02:0:0:0:0:0:0:0FF03:0:0:0:0:0:0:0FF04:0:0:0:0:0:0:0FF05:0:0:0:0:0:0:0FF06:0:0:0:0:0:0:0FF07:0:0:0:0:0:0:0FF08:0:0:0:0:0:0:0FF09:0:0:0:0:0:0:0FF0A