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1、CISCO IPv6学习笔记01概述 在我们现有的网络中，几乎所有网络都使用IP协议作为通信的地址协议，我们的网络使用IP来表示地址信息，每一个节点都应该分配一个唯一的地址，才能保证 通信正常。现在正常使用的IP协议为版本4，用32位来表示，地址空间为6553665536，结果约为42.9亿，需要说明的是，虽然地址共有 42.9亿之多，但并不表示这些地址可以供42.9亿个节点使用，因为我们的地址是分网段的，也就是说即使在一个节点的情况下，分配地址时，也是分配一个 网段而不是一个地址，所以这样就使得版本4的IP地址一下子变得空间陕小，再加了有相当一部分地址是不可用的，那么随着网络的迅速膨胀，IP
2、 ver4的地址空间变得几乎快耗尽了。在这样的情况下，出现了一些如VLSM子网技术，NAT网络地址翻译技术，试图来缓和地址空间的快速消耗。与此同 时，人们也开发出了一个地址空间更为庞大的IP协议，这个协议拥有比IP ver4多出数倍的地址空间，来解决网络地址匮乏的问题，这个IP协议就是IP版本6，即IPv6。IPv6地址格式 IPv6拥有更为庞大的地址空间，是因为IPv4只是采用32位来表示，而IPv6采用128位来表示，这样大的一个地址空间，几乎可以容纳无数个节点。 正因为IPv6使用了128位来表示地址，在表示和书写上面具有相当的困难，原来的IPv4使用10进制来表示，而IPv6由于地址太
3、长，则采用16进制 来表示，但无论我们如何表示，计算机都是处理二进制。因为10进制表示时，使用0到9共十个数字来表示，而16进制需要在10进制原有的基础上多出6个数 字，即需要多出11,12,13,14,15，这6个数字则采用字母的形式来表示，分别为A(表示10)，B(表示11)，C(表示12)，D(表示13)，E(表示14)，F(表示15)，这些字母是不区别大小写的。 但是由于IPv6拥有128位的长度，所以不能直接表示，必须像IPv4那样进行分段表示。IPv6将整个地址分为8段来表示，每段之间用冒号隔开，每段的长度为16位，表示如下：XXXX:XXXX:XXXX:XXXX:XXXX:XXX
4、X:XXXX:XXXX 从上面可以看出，IPv6中每一个段是16位，每段共四个X，其中X使用4 bit表示，一个X就表示一个数字或字母，一个完整的地址共128 bit。 一个X使用4 bit表示，那么XXXX的取值范围就应该从0000 到 FFFF。IPv6地址表示方法 对于一个完整的IPv6地址，需要写128位，已经被分成了8段，每段4个字符，也就是说完整地表示一个IPv6地址，需要写32个字母，这是相当长的， 并且容易混淆和出错，所以IPv6在地址的表示方法上，是有讲究的，到目前为止，IPv6地址的表示方法分为三种，分别是： 1.首选格式 2.压缩表示 3.IPv4内嵌在IPv6中下面分别
5、详细介绍这三种IPv6地址表示方法：1.首选格式 首选格式的表示方法其实没有任何讲究，就是将IPv6中的128位，也就是共32个字符完完整整，一个不漏地全写出来，比如下面就是一些IPv6地址的首选格式表示形式：0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:00000000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:00012001:0410:0000:1234:FB00:1400:5000:45FF3ffe:0000:0000:0000:1010:2a2a:0000:0001FE80:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0009
6、FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF 从上面IPv6地址的首选格式表示中可以看出，每一个地址，都将32个字符全部写了出来，即使地址中有许多个0，或者有许多个F，也都一个不漏地写了出来，由此可见，首选格式只需要将地址完整写出即可，没有任何复杂的变化，但是容易出错。2.压缩格式 从前面一个IPv6地址表示方法首选格式表示方法中可以看出，一个完整的IPv6地址中，会经常性的出现许多个0,而我们知道，许多时候，0是毫无意义 的，0表示没有，写出来，也表示没有，不写，也同样表示没有，那么我们就考虑能否将不影响地址结果的0给省略不写，这样就可以大大节省时间，也方便
7、人们阅 读和书写，这样的将地址省略0的表示方法，称为压缩格式。 而压缩格式的表示中，分三种情况，下面来分别介绍三种压缩格式：第一种情况： 在IPv6中，地址分为8个段来表示，每个段共4个字符，但是一个完整的IPv6地址会经常碰到整个段4个字符全部都为0，所以我们将整个段4个字符全部 都为0的使用双冒号:来表示，如果连续多个段全都为0，那么也可以同样将多个段都使用 双冒号:来表示，如果是多个段，并不需要将双冒号写多次，只需要写一次即可，比如一个地址8个段，其中有三个段全都为0，那么我们就将这全为0的三个段 共48位用:来表示，再将其它5个段照常写出即可，当计算机读到这样一个不足128位的地址时，
8、比128位少了多少位，就在:的地方补上多少个0，比 如上面的:代替为48位，那么计算机就会在这个地址的:位置补上48位的0，这样就正确地将地址还原回去了。 下面来看一些整个段4个字符都为0的IPv6地址使用压缩格式来表示：例1：压缩前：0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000压缩后：:说明：可以看出，由于这个地址的8个段全部都为0，所以只用:就将整个地址表示出来，当计算机拿到这个压缩后的地址时，发现比正常的128位少了128位，那么就会在:的地方补上128个0，结果为：0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000可以看出，
9、计算机还原的地址就是压缩之前的真实地址。例2：压缩前：0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0001压缩后：:0001说明：可以看出，压缩后的地址比正常的128位少了112位，计算机就会在:的地方补上112个0，结果为：0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0001可以看出，计算机还原的地址就是压缩之前的真实地址。例3：压缩前：2001:0410:0000: 0000:FB00:1400:5000:45FF压缩后：2001:0410 : FB00:1400:5000:45FF说明：可以看出，压缩后的地址比正常的128位少了32位，
10、计算机就会在:的地方补上32个0，结果为：2001:0410:0000: 0000:FB00:1400:5000:45FF可以看出，计算机还原的地址就是压缩之前的真实地址。例4：压缩前：3ffe:0000:0000:0000:1010:2a2a:0000:0001压缩后：3ffe:1010:2a2a:0001说明：当计算机拿到这个压缩后的地址，发现比正常的128位少了64位，计算机就会试图在:的地方补上少了的64个0，但是我们可以看到，压缩后的地址有两个:，而计算机要补上64个0，所以这时补出来的结果很可能是以下几种：3ffe:0000:1010:2a2a: 0000:0000:0000:00
11、01或3ffe:0000:00001010:2a2a:0000:0000:0001或3ffe:0000:0000:0000:1010:2a2a:0000:0001 从结果中可以发现，当一个IPv6地址被压缩后，如果计算机出现两个或多个:的时候，计算机在将地址还原时，就可能出现多种情况，这将导致计算机还原后的地址不是压缩之前的地址，将导致地址错误，最终通信失败。 所以，在压缩IPv6地址时，一个地址中只能出现一个:。第二种情况： 在压缩格式的第一种情况的表示中，是在地址中整个段4个字符都为0时，才将其压缩为:来表示，但是在使用第一种情况压缩之后，我们仍然可以看见地址中还 存在许多毫无意义的0，比
12、如0001，0410。我们知道，0001中，虽然前面有三个0，但是如果我们将前面的0全部省略掉，写为1，结果是等于 0001的，而0410也是一样，我们将前面的0省略掉，写成410，也同样等于0410的，所以我们在省略数字前面的0时，是不影响结果的，那么这个时 候，表示IPv6地址时，允许将一个段中前导部分的0省略不写，因为不影响结果。但是需要注意的是，如果0不是前导0，比如2001，我们就不能省略0写 成21，因为21不等于2001，所以在中间的0不能省略，只能省略最前面的0。下面来看一些省略前导0的地址表示形式：例1：压缩前：0000:0000:0000:0000:0000:0000:00
13、00:0000压缩后：0:0:0:0:0:0:0:0从结果中可以看出，计算机根本就不需要对这样的地址还原，压缩后的结果和压缩前的结果是相等的。例2：压缩前：0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0001压缩后：0:0:0:0:0:0:0:1 从结果中可以看出，计算机根本就不需要对这样的地址还原，压缩后的结果和压缩前的结果是相等的。例3：压缩前：2001:0410:0000:1234:FB00:1400:5000:45FF压缩后：2001:410:0:1234:FB00:1400:5000:45FF 从结果中可以看出，计算机根本就不需要对这样的地址还原，压缩后的结
14、果和压缩前的结果是相等的。第三种情况： 在前面两种IPv6地址的压缩表示方法中，第一种是在整段4个字符全为0时，才将其压缩后写为:,而第二种是将无意义的0省略不写，可以发现两种方法都 能节省时间，方便阅读。第三种压缩方法就是结合前两种方法，既将整段4个字符全为0的部分写成:，也将无意义的0省略不写，结果就可以出现以下一些最方 便的表示方法：例1：压缩前：0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0001压缩后：: 1 可以看到，结合了两种压缩格式的方法，但为简便。例2：压缩前：2001:0410:0000:0000:FB00:1400:5000:45FF压缩后：20
15、01:410: FB00:1400:5000:45FF 可以看到，结合了两种压缩格式的方法，但为简便。3.IPv4内嵌在IPv6中 在网络还没有全部从IPv4过渡到IPv6时，就可能出现某些设备即连接了IPv4网络，又连接了IPv6网络，对于这样的情况，就需要一个地址即可以表示IPv4地址，又可以表示IPv6地址。 因为一个IPv4地址为32位，一个IPv6地址为128位，要让一个IPv4地址表示为IPv6地址，明显已经少了96位，那么就将一个正常的IPv4 地址通过增加96位，结果变成128位，来与IPv6通信。在表示时，是在IPv4原有地址的基础上，增加96个0，结果变成128位，增加的96个0再 结合原有的IPv4地址，表示方法为0:0:0:0:0:0:A.B.C.D 或者:A.B.C.D.，如下：0000: 0000: 0000: 0000: 0000:0000:A.B.C.D 9 6
