什么是 IPv6 地址？

引言

相比此前使用的第 4 版互联网协议（IPv4），第 6 版互联网协议（IPv6）最主要的优势之一，就是拥有庞大的地址空间，用以承载为下一代互联网转发数据包所需的（编址）信息。

IPv6 支持 128 位地址空间，理论上可以支持 2^128 即 3.4×10^38 个唯一 IP 地址（IPv4 则是 32 位地址空间）。凭借如此庞大的地址空间方案，IPv6 有能力为接入互联网的每一台设备、每一个节点都分配到独一无二的地址。

我们为什么需要 IPv6 编址

对 IP 地址不断攀升的需求，正是推动 IPv6 提供庞大地址空间的根本动力。据业界估算，仅在无线领域，就会有超过十亿部手机、个人数字助理（PDA）及其他无线设备需要接入互联网，而每一台都需要属于自己的唯一 IP 地址。

IPv6 提供的更长地址，使人们不必再依靠网络地址转换之类的技术来避免地址耗尽。IPv6 承载着为下一代互联网转发数据包所需的编址与控制信息。

IPv6 地址的类型

IPv6 地址大致可分为三类：

单播地址（Unicast）：单播地址用于标识单个接口。发往某个单播地址的 IPv6 数据包，会被投递给该地址所标识的那一个接口。
组播地址（Multicast）：组播地址用于标识一组接口，这些接口可能分属不同的节点。发往某个组播地址的 IPv6 数据包，会被投递给这一组中的多个接口。
任播地址（Anycast）：任播地址同样用于标识一组接口，它们也可能分属不同的节点。以某个任播地址为目的地的 IPv6 数据包，只会被投递给该地址所标识的接口中的某一个。

IPv6 地址的书写格式

IPv6 地址由八组十六进制的四位数字构成，各组之间以冒号分隔。

下面是一个合法的 IPv6 地址示例：2001:cdba:0000:0000:0000:0000:3257:9652

IPv6 地址中任何一组四位的全零数字，都可以缩写为一个零，或者干脆整组省略。因此，下面这几个 IPv6 地址是等价的，且同样合法：

2001:cdba:0000:0000:0000:0000:3257:9652
2001:cdba:0:0:0:0:3257:9652
2001:cdba::3257:9652

上述地址对应的 URL 写法如下：
http://[2001:cdba:0000:0000:0000:0000:3257:9652]/

IPv6 中的网络表示法

IPv6 网络使用无类别域间路由（CIDR）表示法来表达。使用 IPv6 协议的网络或子网，被表示为一段连续的 IPv6 地址，其规模必须是 2 的幂。IPv6 地址开头的若干位（在同一网络内的所有主机上都相同）构成该网络的前缀，前缀的位数用"/"分隔标注。例如，2001:cdba:9abc:5678::/64 表示网络地址 2001:cdba:9abc:5678，该网络涵盖从 2001:cdba:9abc:5678:: 到 2001:cdba:9abc:5678:ffff:ffff:ffff:ffff 的地址范围。同理，单台主机可以表示为前缀长度为 128 位的网络。也就是说，IPv6 允许一个网络小到只包含一台主机，也可以更大。

IPv6 中的特殊地址

::/96：这个全零前缀表示与此前使用的 IPv4 协议相兼容的地址。
::/128：全部由零构成的 IPv6 地址称为未指定地址，用于软件内部的编址用途。
::1/128：称为环回地址，用于指代本机。应用程序向该地址发送的数据包，会被 IPv6 协议栈原样环回给自己。在 IPv4 中，对应的本机地址是"127.0.0.1"。
2001:db8::/32：这是 IPv6 允许使用的文档示例前缀。所有 IPv6 地址的举例都应当使用这个前缀，以表明它只是一个示例。
fec0::/10：这是 IPv6 提供的站点本地前缀，表示该地址仅在本组织内部有效。不过后来 RFC 已不再建议使用这个前缀。
fc00::/7：称为唯一本地地址（ULA）。这类地址只在一组相互协作的站点之间路由，是 IPv6 中用来取代站点本地地址的方案。它还包含一个 40 位的伪随机数，以降低地址冲突的风险。
ff00::/8：IPv6 用这个前缀来表示组播地址。任何带有该前缀的地址，都会被直接理解为组播地址。
fe80::/10：这是 IPv6 提供的链路本地前缀，表示该地址仅在本地物理链路范围内有效。

更多信息请参见 RFC 1884 - IP Version 6 Addressing Architecture。

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