IPv6地址

IPv6最大的優勢就在於其地址數量遠大於IPv4協議 ^[5]  ，IPv6協議將IPv6的地址長度增至128bit，分成8個部分，每個部分為16bit。地址的表達通常有3類。 ^[6] 

IPv6的128位地址通常寫成8組，每組為四個十六進制數的形式。比如：AD80:0000:0000:0000:ABAA:0000:00C2:0002 是一個合法的IPv6地址。這個地址比較長，看起來不方便也不易於書寫。零壓縮法可以用來縮減其長度。如果幾個連續段位的值都是0，那麼這些0就可以簡單的以::來表示，上述地址就可寫成AD80::ABAA:0000:00C2:0002。這裏要注意的是隻能簡化連續的段位的0，其前後的0都要保留，比如AD80的最後的這個0，不能被簡化。還有這個只能用一次，在上例中的ABAA後面的0000就不能再次簡化。當然也可以在ABAA後面使用::，這樣的話前面的12個0就不能壓縮了。這個限制的目的是為了能準確還原被壓縮的0，不然就無法確定每個::代表了多少個0。例如，下面是一些合法的IPv6地址 ^[1]  ：

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

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

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

同時前導的零可以省略，因此2001:0DB8:02de::0e13等價於2001:DB8:2de::e13。

一個IPv6地址可以將一個IPv4地址內嵌進去，並且寫成IPv6形式和平常習慣的IPv4形式的混合體。IPv6有兩種內嵌IPv4的方式：IPv4映像地址和IPv4兼容地址。

比如::ffff:192.168.89.9，是0000:0000:0000:0000:0000:ffff:c0a8:5909的簡化寫法。IPv4映像地址佈局如下：| 80bits |16 | 32bits |等價於0000···0000 | FFFF | IPv4 address |。

比如::192.168.89.9是0000:0000:0000:0000:0000:0000:c0a8:5909的簡化寫法。IPv4兼容地址佈局如下：| 80bits |16 | 32bits |等價於0000···0000 | 0000 | IPv4 address |。

需要注意的是，IPv4兼容地址已經被捨棄了，所以今後的設備和程序中可能不會支持這種地址格式。

IPv6尋址模式分為三種，即單播地址、組播地址和泛播地址。下面依次介紹這三種尋址方式。

單播地址又叫單目地址，就是傳統的點對點通信，單播表示一個單接口的標識符。IPv6單播地址的類型又分：全球單播地址、鏈路本地地址和站點本地地址。

全球單播地址相當於IPv4的公網地址，這類地址由供應商提供，或由交換局提供。地址的前3位格式前綴，用於區分其他地址類型，TLA ID表示頂級聚合體，NLA ID表示下級聚合體，這兩個都是運營商管理的路由，SLA ID表示節點級聚合體是本地站點管理的16位子網ID，8位的Res字節段是以備將來TLA或NLA擴充之用的為保留位。64位接口ID是用於識別SLA網絡中某個接口的唯一性。

13位 8位 24位 16位 64位

001 TLAID RES NLA ID SLAID INTERFACEID

鏈路本地單播地址是處於可聚集全球單播地址外的，只限於直連鏈路，是單網絡鏈路上給的主機編號，作用是進行鏈路上主機的通信。當配置一個單播IPv6地址的時候，接口上會自動配置一個鏈路本地單播地址。格式為：1111111010（前10 bit為這個定值，換成16進製為FE80）00000......00000（接着這54 bit為0），剩下的64 bit為接口地址。網絡中路由器對具有鏈路本地地址的包是不處理的，即路由器不支持鏈路本地地址的通信。

10位 54位 64位

1111111010 0000000:0000000 INTERFACEID

站點本地單播地址用於對特定範圍的通信也可説成是規定站點內的通信，不能與站點外地址通信，也不能直接連接到全球Internet。類似於IPv4的企業專用地址Intranet，站點本地單播地址格式為：1111111011（ 前10bit為這個定值，換成16進製為FEC0）00000......00000（接着這38 bit為0）後16bit為子網標識符，剩下的64bit為接口地址。 ^[2] 

10位 38位 16位 64位

1111111011 0000000:0000000 子網標識符 INTERFACEID

又稱為多點傳送地址或者多播，即一組接口的標識符，只要存在合適的多點傳輸的路由拓撲就可將設有多播地址的包傳輸到這個地址識別的那組接口。

8位 4位 4位 112位

11111111 FALGS SCOPE GROUPID

多播地址開始的前8位標識一般都是1111 1111。旗標（Flags）由4位組成：前面3位為保留位，初始設置為0，後1位為T， 當T=0， 旗標指出的多播地址是Internet Assigned Numbers Authority（IANA）配置的永久分配（知名）的多播地址，當T=1旗標指出的多播地址是一個非永久分配（臨時）的多播地址。領域（Scope）字節段為4位，是用來識別多播傳輸的IPv6網絡範圍。

路由器根據多播傳輸領域來判斷多播數據包的轉發。例如， 使用多播地址FF02::2的通訊具有鏈路本地作用域。IPv6路由器永遠不會將此通訊轉發到本地鏈路以外。多播地址的羣組識別碼（Group ID）佔112位，它是用於識別多點傳輸羣組，即最多可識別 個羣組ID。不過因為傳統方法是從MAC地址產生，故只有組羣識別碼中的最低32位可以使用。

又稱之為任意點傳送地址，它也是一個標識符可以識別多重接口的情況，只要有合適的路由拓撲，即可以將設有任意傳播地址的數據包傳給位址識別的最近的單一接口。最近的接口是指最短的路由距離。任意點傳送地址空間可以認為是從單點傳送地址空間中劃分出來的，它可以是表示單點傳送地址的任何形式。它與單點傳送地址間結構上是沒有差別的。任意點傳送地址僅分配給路由器。子網-路由任意點傳送地址是必須預先定義的，根據給定接口的子網前綴產生，要構建一個子網路由任意點地址必須固定子網前綴的位數，餘下位數必須設定為0。

N位 128-n位

SubnetFrefix 000···000

為了防止IP地址的浪費，IPv6的地址空間管理是按規定的等級結構在全球範圍內分配的，即按IANA-區域註冊機構RIR-國家註冊機構NIR-ISP/本地註冊機構LIR-最終用户或ISP的層次結構進行地址分配。

IPv6地址分配有兩種策略：第一種是主機分配策略，在該策略下，上層註冊機構將地址劃分給下層註冊機構進行分配與管理；另一種是指派策略，在該策略下，註冊機構直接將地址分配給用户使用。

IPv6本地鏈路地址，類似於IPv4中APIPA（Automatic Private IP Addressing，自動專用IP尋址）所定義的地址169.254.0.0/16。首先説明一下IPv4中APIPA（AutomaticPrivate IP Addressing，自動專用IP尋址）地址會在什麼樣的情況下產生和使用。比如：在企業網絡中配置了DHCP服務器，為企業網絡中的客户機提供IP地址分配，如果某天DHCP服務器故障，無法為企業網絡中的客户機提供IP地址分配，此時客户主機會產生一個APIPA地址。該地址在一個子網內範圍內可以保證主機之間的通信，但是APIPA地址是不可以完成路由通信。而IPv6本地鏈路地址的作用在於發現鄰居節點和在無狀態自動配置中鏈路本地上節點之間的通信。並且只能在連接到同一本地鏈路的節點之間通訊，不能跨路由器進行通訊和路由轉發，具體如何理解IPv6的本地鏈路地址，首先要理解IPv6所定義的鏈路、站點、與全局的意義。IPv6的鏈路相當於企業網絡中連接在一個二層交換機的主機鏈路，更明確的一種説法是鏈路處於同一個廣播域，如果從IPv4的角度來理解可以理解成IPv6的鏈路就是在同一子網內的主機。所以IPv6的本地鏈路地址，只能在IPv6的本地鏈路中使用，如鏈路A與鏈路B中的IPv6主機使用本地鏈路地址在各自的鏈路上通信，但是不可以使用本地鏈路地址完成鏈路A與鏈路B之間的通信，這與IPv4中的APIPA（Automatic Private IP Addressing，自動專用IP尋址地址）類似 ^[3]  。

依據基礎電信企業數據，截至2022年2月，我國IPv6活躍用户數達6.441億，IPv6地址擁有量佔比全球排名第一，佔比17.34%（不含港澳台），網站應用IPv6支持率很高，尤其是中央部委、省級政府門户網站（88.5%），中央企業門户網站（84.62%），中央重點新聞媒體網站（100%），金融央企門户網站（95.96%）等。IPv6流量增長速度顯著加快，應用成效日益明顯，IPv6將成為支撐信息基礎設施的基礎。 ^[5] 

截至2023年3月2日，第51次《中國互聯網絡發展狀況統計報告》顯示：中國IPv6地址數量達67369塊/32，較2021年12月增長6.8% ^[4]  。