IPv6地址表达方式、寻址模型和地址空间

多年以来，IP地址被认为是可以在IP网络上最终唯一并持久的节点标识符。近年中，尤其是随着下一代IP技术的发展，对于IP地址的这种观点正在改变。如果我们仍像过去20年中所使用的方法来分配网络和节点地址，那将是一种不必要和低效的办法。

本章在介绍了RFC2373(IPv6寻址体系结构)中描述的IP寻址体系结构之后，将首先介绍一些与IP寻址相关的议题。然后将介绍几种可能的地址分配方法。本章将IPv6寻址分成了以下几个部分：12 8位地址的结构和命名及IPv6地址的不同类型(单播、组播和泛播)。

IPv6的设计者们可以只是简单地在IPv4寻址体系结构中扩大地址空间。但是这样一来将使我们丧失一个改进IP的巨大机会。对于整个寻址体系结构的修改所带来的巨大机会，不仅体现在提高地址分配的效率上，同时也体现在提高IP选路性能上。本章将介绍这些改进，第8章对于IPv6选路议题将有更加详细的介绍。而地址分配、移动网络技术和自动配置将在第11章中有详细讲解。

RFC2373于199 8年7月发表，并废弃了最早于1 9 9 5年1 2月发表的RFC 1884(IPv6寻址体系结构)。其中大部分变化源自在最初的R F C发布后的两年半中被认为是必需要进行澄清、更正和修改之处。

地址

IPv4与IPv6地址之间最明显的差别在于长度：IPv4地址长度为32位，而IPv6地址长度为12 8位。RFC 2373中不仅解释了这些地址的表现方式，同时还介绍了不同的地址类型及其结构。IPv4地址可以被分为2至3个不同部分(网络标识符、节点标识符，有时还有子网标识符)，IPv6地址中拥有更大的地址空间，可以支持更多的字段。

IPv6地址有三类、单播、组播和泛播地址。下一节将对此作更详细的介绍。单播和组播地址与IPv4的地址非常类似；但IPv6中不再支持IPv4中的广播地址，而增加了一个泛播地址。本节介绍的是IPv6的寻址模型、地址类型、地址表达方式以及地址中的特例。

地址表达方式

IPv4地址一般以4部分间点分的方法来表示，即4个数字用点分隔。例如，下面是一些合法的IPv4地址，都用十进制整数表示：

10.5.3.1

127.0.0.1

201.199.244.101

IPv4地址也时常以一组4个2位的十六进制整数或4个8位的二进制整数表示，但后一种情况较少见。

IPv6地址长度4倍于IPv4地址，表达起来的复杂程度也是IPv4地址的4倍。IPv6地址的基本表达方式是X:X:X:X:X:X:X:X，其中X是一个4位十六进制整数(16位)。每一个数字包含4位，每个整数包含4个数字，每个地址包括8个整数，共计128位( 4×4×8 = 128 )。例如，下面是一些合法的IPv6地址：

CDCD:910A:2222:5498:8475:1111:3900:2020

1030:0:0:0:C9B4:FF12:48AA:1A2B

2000:0:0:0:0:0:0:1

请注意这些整数是十六进制整数，其中A到F表示的是10到15。地址中的每个整数都必须表示出来，但起始的0可以不必表示。

这是一种比较标准的IPv6地址表达方式，此外还有另外两种更加清楚和易于使用的方式。

某些IPv6地址中可能包含一长串的0(就像上面的第二和第三个例子一样)。当出现这种情况时，标准中允许用"空隙"来表示这一长串的0。换句话说，地址

2000:0:0:0:0:0:0:1

可以被表示为：

2000::1

这两个冒号表示该地址可以扩展到一个完整的128位地址。在这种方法中，只有当16位组全部为0时才会被两个冒号取代，且两个冒号在地址中只能出现一次。

在IPv4和IPv6的混合环境中可能有第三种方法。IPv6地址中的最低32位可以用于表示IPv4地址，该地址可以按照一种混合方式表达，即X:X:X:X:X:X:d.d.d.d，其中X表示一个16位整数，而d表示一个8位十进制整数。例如，地址

0:0:0:0:0:0:10.0.0.1

就是一个合法的IPv4地址。把两种可能的表达方式组合在一起，该地址也可以表示为：

::10.0.0.1

由于IPv6地址被分成两个部分-子网前缀和接口标识符，因此人们期待一个IP节点地址可以按照类似CIDR地址的方式被表示为一个携带额外数值的地址，其中指出了地址中有多少位是掩码。即，IPv6节点地址中指出了前缀长度，该长度与IPv6地址间以斜杠区分，例如：

1030:0:0:0:C9B4:FF12:48AA:1A2B/60

这个地址中用于选路的前缀长度为60位。

寻址模型

IPv6寻址模型与IPv4很相似。每个单播地址标识一个单独的网络接口。IP地址被指定给网络接口而不是节点，因此一个拥有多个网络接口的节点可以具备多个IPv6地址，其中任何一个IPv6地址都可以代表该节点。尽管一个网络接口能与多个单播地址相关联，但一个单播地址只能与一个网络