下载文档原格式
IPv6名称释义一、IPv6的基本概念网际协议（Internet Protocol，IP）是为计算机网络相互连接进行通信而设计的协议，属于OSI七层协议体系结构（Open System Interconnection，开放系统互联）中的网络层。
在互联网中，它是能使连接到网上的所有计算机网络实现相互通信的一套规则，规定了计算机在互联网上进行通信时应当遵守的规则。
任何厂家生产的计算机系统，只要遵守IP协议就可以与互联网互连互通。
IPv4（Internet Protocol Version 4）是网际协议的第四版，也是第一个被广泛使用，构成现今互联网技术的基础的协议。
2011年2月3日，IP地址分配机构ICANN在2011年2月3日发布的最后5组IPv4地址已分配给全球五大区域互联网地址管理机构的公告，宣布全球IPv4地址总池耗尽。
我国IPv4地址资源非常有限，截至2011年4月1日，仅占全球地址总数的7.3%。
随着4G业务的发展，移动互联、物联网、云计算等新兴业务所产生的海量终端对IP地址需求的激增，IP 地址短缺的形势日益严峻，现有IPv4地址难以满足未来业务发展需求。
IPv6（Internet Protocol Version 6）是国际互联网工程任务组（The Internet Engineering Task Force，IETF）为解决IPv4地址数量有限的问题，推出的下一代IP（IP Next Generation，IPng），是IPv4的升级版本。
IPv6和IPv4之间最显著的区别为：IP地址的长度从32比特增加到128比特，其地址总数是IPv4的42.9亿倍，足以满足未来互联网、物联网、智慧城市等的应用需求，确保下一代互联网的健康发展。
二、相关术语（一）网络基础术语1、结点（Node）,常被译为节点，是网络中一个支路的端点，或两个或两个以上支路的会合点。
结点可以是主机、交换机、路由器，还可以是服务器、打印机和其他网络连接的设备，拥有自己唯一网络地址的设备是网络节点。
IPv6详解（二）来源: IPv6之家IPv6寻址在 Internet 协议版本 6 (IPv6) 中，地址的长度是 128 位。
地址空间如此大的一个原因是将可用地址细分为反映 Internet 的拓扑的路由域的层次结构。
另一个原因是映射将设备连接到网络的网络适配器（或接口）的地址。
IPv6 提供了内在的功能，可以在其最低层（在网络接口层）解析地址，并且还具有自动配置功能。
文本表示形式以下是用来将 IPv6 地址表示为文本字符串的三种常规形式：（一）冒号十六进制形式。
这是首选形式 n:n:n:n:n:n:n:n。
每个 n 都表示八个 16 位地址元素之一的十六进制值。
例如：3FFE:FFFF:7654:FEDA:1245:BA98:3210:4562.（二）压缩形式。
由于地址长度要求，地址包含由零组成的长字符串的情况十分常见。
为了简化对这些地址的写入，可以使用压缩形式，在这一压缩形式中，多个 0 块的单个连续序列由双冒号符号 (::) 表示。
此符号只能在地址中出现一次。
例如，多路广播地址 FFED:0:0:0:0:BA98:3210:4562 的压缩形式为FFED::BA98:3210:4562。
单播地址 3FFE:FFFF:0:0:8:800:20C4:0 的压缩形式为3FFE:FFFF::8:800:20C4:0。
环回地址 0:0:0:0:0:0:0:1 的压缩形式为 ::1。
未指定的地址 0:0:0:0:0:0:0:0 的压缩形式为 ::。
（三）混合形式。
此形式组合 IPv4 和 IPv6 地址。
在此情况下，地址格式为n:n:n:n:n:n:d.d.d.d，其中每个 n 都表示六个 IPv6 高序位 16 位地址元素之一的十六进制值，每个 d 都表示 IPv4 地址的十进制值。
地址类型地址中的前导位定义特定的 IPv6 地址类型。
包含这些前导位的变长字段称作格式前缀 (FP)。
IPv6 单播地址被划分为两部分。
IPv6基础介绍⼀、IPv6基础介绍1、IPv6是Internet⼯程任务组（IETF）设计的⼀套规范，它是⽹络层协议的第⼆代标准协议，也是IPv4（Internet Protocol Version 4）的升级版本。
2、IPv6与IPv4的最显著区别：IPv4地址采⽤32⽐特标识，⽽IPv6地址采⽤128⽐特标识。
128⽐特的IPv6地址可以划分更多地址层级、拥有更⼴阔的地址分配空间，并⽀持地址⾃动配置；近乎⽆限的地址空间是近乎⽆限的地址空间是IPv6的最⼤优势。
3、IPv6基本报头：（1）IPv6报⽂由IPv6基本报头、IPv6扩展报头以及上层协议数据单元三部分组成。
（2）IPv6的基本报头在IPv4报头的基础上，增加了流标签域，去除了⼀些冗余字段，使报⽂头的处理更为简单、⾼效。
（3）关键字段：Traffic Class：流类别，长度为8bit，它等同于IPv4报头中的TOS字段，表⽰IPv6数据报⽂的类或优先级，主要应⽤于流可以理解为特定应⽤或进程的来⾃某⼀源地它⽤于区分实时流量。
流可以理解为特定应⽤或进程的来⾃某⼀源地QoS。
Flow Label：流标签，长度为流标签，长度为20bit，它⽤于区分实时流量址发往⼀个或多个⽬的地址的连续单播、组播或任播报⽂。
IPv6中的流标签字段、源地址字段和⽬的地址字段⼀起为特定数据流指定了⽹络中的转发路径。
这样，报⽂在IP⽹络中传输时会保持原有的顺序，提⾼了处理效率。
随着三⽹合⼀的发展趋势，IP⽹络不仅要求能够传输传统的数据报⽂，还需要能够传输语⾳、视频等报⽂。
这种情况下，流标签字段的作⽤就显得更加重要。
跳数限制（Hop Limit）：长度为8bit，该字段类似于IPv4报头中的Time to Live字段，它定义了IP数据报⽂所能经过的最⼤跳数。
每经过⼀个路由器，该数值减去1；当该字段的值为0时，数据报⽂将被丢弃。
（4）IPv6为了更好⽀持各种选项处理，提出了扩展头的概念。
IPv6技术简介自从计算机网络产生之后，就一直以飞快的速度在发展，在许多方面使得我们一般的人都无法跟从和了解，在网络的基础原理上也是一样，如IPv6。
虽然在好几年以前就已经有不少的媒体和人开始谈论IPv6，但是作为一般的人始终都没有多少了解和接触。
以下我们将针对IPv6做一个简单的介绍：IPv6是“Internet Protocol Version 6”的缩写，它是IETF设计的用于替代现行版本IP协议-IPv4-的下一代IP协议。
目前Internet中广泛使用的IPv4协议，也就是人们常说的IP协议，已经有近20年的历史了。
随着Internet技术的迅猛发展和规模的不断扩大，IPv4已经暴露出了许多问题，而其中最重要的一个问题就是IP地址资源的短缺。
有预测表明，以目前Internet发展的速度来计算，在未来的5到10年间，所有的IPv4地址将分配完毕。
尽管目前已经采取了一些措施来保护IPv4地址资源的合理利用，如非传统网络区域路由和网络地址翻译，但是均不能从根本上解决问题。
为了彻底解决IPv4存在的问题，IETF从1995年开始就着手研究开发下一代IP协议，即IPv6。
IPv6具有长达128位的地址空间，可以彻底解决IPv4地址不足的问题，除此之外，IPv6还采用了分级地址模式、高效IP包头、服务质量、主机地址自动配置、认证和加密等许多技术。
一、IPv6的地址格式和结构与IPv4的32地址相比，IPv6 的地址要长的多。
IPv6共有128位地址，是IPv4的整整四倍。
与IPv4一样，一个字段由16位二进制数组成，因此，IPv6有8个字段。
每个字段的最大值为16384，但在书写时用四位的十六进制数字表示，并且字段与字段之间用“：”隔开，而不是原来的“.”，而且字段中前面为零的数值可以省略，如果整个字段为零，那么也可以省略。
128位地址所形成的地址空间在可预见的很长时期内，它能够为所有可以想象出的网络设备提供一个全球唯一的地址。
5G网络IPv6协议技术分析作者：刘俭夏金栋王嘉昊余和平来源：《中国新通信》2024年第02期摘要：在5G时代，IPv6协议开始在5G网络中得到了广泛应用。
为充分发挥IPv6协议的技术优势，本文将对该协议技术在5G网络中的应用进行分析，包括IPv6协议技术体系、IPv6协议过渡技术、IPv6协议部署技术以及IPv6协议安全技术等。
希望通过本次的分析，可以为IPv6协议技术的应用和5G网络的发展提供一定支持。
关键词：IPv6协议；主要技术；5G网络在5G网络的应用和发展中，IPv6协议发挥着至关重要的应用优势。
因此，相关单位与技术人员一定要对5G网络以及IPv6协议有清晰的理解，并在此基础上将IPv6协议技术合理应用到5G网络中。
只有通过这种方式，IPv6协议才能发挥出其应有的技术优势，有效推进5G 网络技术在当今时代的良好应用，并满足其后续的发展需求。
一、5G网络与IPv6协议概述（一）5G网络5G网络又叫做第五代移动通信网络，其理论传输速度峰值可达50Gbps，相当于2.5GB/s。
与之前的4G网络相比，5G网络不仅具有更快的传输速度，同时也具有更高的稳定性与安全性，可充分满足现代社会对于移动通信网络的实际应用需求。
凭借着这些优势，5G网络在当今社会中已经得到了越来越广泛的应用。
而随着5G网络技术的应用和发展，其中的协议技术也受到了研究者们的重点关注。
（二）IPv6协议IPv6协议是由互联网工程任务组以传统IPv4协议为基础设计的新一代IP协议。
与传统的IPv4协议相比，IPv6协议具有以下主要技术优势：①地址空间更加庞大，其地址长度为128位，可提供的地址数量非常庞大，几乎可以在世界范围内的每一粒沙子上进行IP地址编程[1]。
②传输速度更快，IPv6协议技术不再携带冗长数据，而是以简短报头的形式进行数据转发，这样可以实现网络传输速度的显著提升。
③传输方式更加安全，IPv6协议技术中实现了IPsec的直接集成，传输的数据可在网络层进行认证和加密，这样便可为用户的网络数据安全提供良好保障。
20第二章IPv6协议的结构
本章将阐述IPv6报头的结构并将其与IPv4报头相比较。此外还将讨论Extension（扩展）报头，这是IPv6所新加的内容。
在RFC 2460中定义了IPv6数据包的报头结构。该报头固定为40字节长。源和目的地址各占16字节（128位），因此，只有8字节是用于普通报头信息的。
普通报头结构在IPv6中，IPv4报头中的下面五个字段被去除了：●Header Length（报头长度）●Identification（标识）●Flags（标志）●Fragment Offset（段偏移量）●Header Checksum（报头校验和）
除去Header Length（报头长度）字段是因为对于固定长度的报头，它是不起作用的。在IPv4中，报头最短长度为20字节，但是如果添加一些选项，则会以4IPv6协议的结构21
字节长度递增，最长可达60字节。因此，对于IPv4来说，报头的总长度信息是很重要的。在IPv6中，选项由扩展报头定义（将在本章后面部分作介绍）。
Identification（标识）字段、Flags（标志）字段和Fragment Offset（段偏移量）字段处理IPv4报头中的数据包分段。如果要在只支持小数据包的网络中发送大数据包，就需要进行分段。在这种情况下，IPv4路由器把数据包分割成更小的片段，并转发多个数据包。目的主机收集数据包并进行重新组合。即便只有一个数据包丢失或出错，都需要重新进行传输，因此效率很低。在IPv6中，主机通过一个叫做路径MTU发现（Path MTU Discovery）的过程来了解路径最大传输单元（Maximum Transmission Unit，MTU）的大小。如果IPv6的发送主机想要对数据包进行分段，就需要使用扩展报头来实现。数据包传输路径上的IPv6路由器不像在IPv4中那样进行数据分段。因此，在IPv6中去除了Identification、Flags和Fragment Offset字段并将会按需插入一个扩展报头。扩展报头将在本章后面进行介绍。
注意：路径MTU发现将在第四章中论述。去除Header Checksum（报头校验和）字段是为了提高处理速度。如果路由器无需检验并更新校验和，则处理会变得更快。校验和的计算也是在介质访问层完成的，这样未检测到的错误和错误路由的数据包所引起的风险最小。传输层（UDP和TCP）中有一个校验和字段。IP是一种“尽力而为”的传输协议，保证数据完整性的责任属于其上层协议。
Type of Service（服务类型）字段由Traffic Class（流量类别）字段代替。IPv6处理参数的机制与IPv4不同。请参考第六章来了解更多的信息。Protocol Type（协议类型）和Time-to-Live（TTL，生存期）字段被重新命名，且稍稍做了些修改。IPv6报头中还添加了一个Flow Label（流标签）字段。
IPv6报头中的字段对IPv6报头中各个字段越熟悉，你对IPv6的工作方式越理解。第二章22
注意：要想了解IPv4报头中所有字段的详细描述，请参考Novell's Guide to TroubleshootingTCP/IP（John Wiley & Sons）一书，由Silvia Hagen和Stephanie Lewis编著。
图2-1是IPv6报头的概述。将在下面的段落中详细讨论各个字段。Version (4 位)6协议的版本号。
Traffic Class(1 字节)用于区分 IPv6 数据包的不同优先级。更多信息
请参考RFC 2474 。Flow Label(20 位)用于标记需要相同处理的数据包的次序，这样
可使路由器的效率更高。Payload Length(2 字节)
IPv6 报头后所装载的数据的长度。
Next Header(1 字节)包含着扩展报头的一个协议号或值。请参见
表2-1。Hop Limit(1 字节)跳数限制。每经过一个路由器就减一。
Source Address(16 字节)
Destination Address(16 字节)
图2-1：IPv6报头中的字段
图2-1说明，即使IPv6报头的总长度是默认的IPv4报头的两倍长，达到了40字节，但它实际上是被简化了的，因为报头的绝大部分被两个16字节的IPv6地址占据。这样，只剩8个字节可供其他报头信息使用。
Version（版本，4位）这是一个4位长的字段，其中包含了协议的版本。在IPv6中，该数目为6。不能使用版本号5，因为5早已被分配给一个实验性的流协议（ST2，RFC 1819）。
Traffic Class（流量类别，1字节）该字段代替了IPv4中的Type of Service字段，它有助于处理实时数据以及任何需要特别处理的数据。发送节点和转发路由器可以使用该字段来识别和分辨IPv6数据包的类别和优先级。IPv6协议的结构23
RFC 2474“Definition of the Differentiated Services Field (DS Field) in the IPv4and IPv6 Headers”（IPv4和IPv6报头中差分服务（DS）字段的定义）文档中解释了如何使用IPv6中的Traffic Class字段。RFC 2474使用术语DS来指代IPv4报头的Type of Service字段和IPv6报头中的Traffic Class字段。
Flow Label（流标签，20位）该字段区分需要相同处理的数据包，以此来促进实时性流量的处理。发送主机能够用一组选项标记数据包的顺序。路由器跟踪数据流并更有效地处理属于相同数据流的数据包，因为他们无须重新处理每个数据包的报头。数据流由流标签和源节点的地址惟一标识。不支持Flow Label字段功能的节点需要在转发数据包时不加改变地传递该字段，并在接收数据包时忽略该字段。属于同一数据流的所有数据包必须具有相同的源IP地址和目的IP地址。
注意：Flow Label字段的使用是实验性的，在本书写作时，IETF仍然在对此进行讨论。请参考第六章了解更多信息。
Payload Length（有效载荷长度，2字节）该字段指定了有效载荷，也就是在IP报头后携带的数据长度。IPv6中的计算与IPv4不同。IPv4中的Length字段包括IPv4报头的长度，而IPv6中的PayloadLength（有效载荷长度）字段仅包含IPv6报头后的数据。扩展报头被认为是有效载荷的一部分，因此被包括在计算之内。
由于Payload Length（有效载荷长度）字段只有2个字节，因此数据包的有效载荷最大为64KB。IPv6有一个Jumbogram Extension报头，如果有需要，它可以支持更大的数据包。只有当IPv6节点连接到MTU大于64KB的链路时，Jumbogram才起作用。RFC 2675中详细说明了Jumbogram。第二章24
Next Header（下一报头，1字节）在IPv4中，该字段为Protocol Type（协议类型）字段。在IPv6中则被重新命名，以反映出重新组织的IP数据包。如果下一个报头是UDP或TCP，该字段将和IPv4中包含的协议号相同，例如，TCP的协议号为6；UDP为17。但是，如果使用了IPv6扩展报头，该字段就包含了下一扩展报头的类型，它位于IP报头和TCP或UDP报头之间。表2-1列举了Next Header字段中可能的值：
表2-1：Next Header字段的值值说明0IPv4报头：保留未使用IPv6报头：下一报头为Hop-by-Hop选项报头1因特网控制消息协议（ICMPv4）—IPv4支持2因特网组管理协议（IGMPv4）—IPv4支持4IP中包含IP（封装）6TCP8外部网关协议（EGP）9IGP — 任何私有内部网关（Cisco用于IGRP）17UDP41IPv643路由报头44分段报头45网域间路由协议（IDRP）46资源预留协议（RSVP）50加密的安全有效载荷报头51认证报头58ICMPv659IPv6没有下一报头60目的选项报头88EIGRP89OSPFIPv6协议的结构25
表2-1：Next Header字段的值 （续）值说明108IP有效载荷压缩协议115第二层隧道传输协议（L2TP）132流控制传输协议（SCTP）134～254未分配255保留
报头类型数字和协议类型数字的范围是相同的，因此不应有冲突。
注意：协议号的完整列表可以在附录中找到。要获得最新的列表，请访问IANA的网站：http://www.iana.org/assignments/protocol-numbers。
Hop Limit（跳数限制，1字节）该字段和IPv4的TTL字段类似。TTL字段包含一个秒数，指示数据包在销毁之前在网络中逗留的时间。绝大多数路由器只是简单地在数据包经过每一跳时将该值减1。该字段在IPv6中被重命名为Hop Limit。现在用字段中的值标识跳数，而不是秒数。每个转发节点对此数目减1。
Source Address（源地址，16字节）该字段包含数据包发送者的IP地址。
Destination Address（目的地址，16字节）该字段包含数据包目的接收者的IP地址。对于IPv4，该字段总是包含数据包的最终目的地的地址。对于IPv6，如果提供了Routing（路由）报头，则该字段包含的未必是最终地址。
图2-2为跟踪文件中的IPv6报头。
