一、ipv6的概念   

        IPv6 是英文 “Internet Protocol Version 6”（互联网协议第 6 版）的缩写，是互联网工程任务组（IETF）设计的用于替代 IPv4 的下一代 IP 协议，其地址数量号称可以为全世界的每一粒沙子编上一个地址。

        由于 IPv4 最大的问题在于网络地址资源不足，严重制约了互联网的应用和发展。IPv6 的使用，不仅能解决网络地址资源数量的问题，而且也解决了多种接入设备连入互联网的障碍。

        互联网数字分配机构（IANA）在 2016 年已向国际互联网工程任务组（IETF）提出建议，要求新制定的国际互联网标准只支持 IPv6，不再兼容 IPv4。

以下是关于IPv6四种地址类型的讲解：

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1. 单播地址（Unicast Address）

• 定义：唯一标识一个网络接口，发送到单播地址的数据包会精确传输到该地址对应的接口。

• 特点：

  • 点对点通信：类似于IPv4的单播，用于一对一的直接通信（如浏览网页、发送邮件）。

  • 地址分类：IPv6单播地址包括全球单播地址（类似IPv4公网地址）、链路本地地址（用于本地链路通信）等。

• 示例：2001:db8::1 是一个全球单播地址。

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2. 任意播地址（Anycast Address）

• 定义：同一地址分配给多个接口，但数据包仅发送到“最近”的一个接口（基于路由协议计算的路径最优性）。

• 特点：

  • 服务冗余与负载均衡：常用于提高服务可用性（如DNS根服务器、CDN节点）。

  • 路由优化：路由器自动选择最短路径，用户无需感知具体服务节点。

• 注意：IPv6任意播地址格式与单播地址相同，需通过配置实现功能区分。

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3. 组播地址（Multicast Address）

• 定义：标识一组接口，发送到组播地址的数据包会传输到该组所有接口。

• 特点：

  • 一对多通信：适用于视频会议、实时数据分发等场景。

  • 地址格式：IPv6组播地址以 ff00::/8 开头（如 ff02::1 表示链路本地所有节点）。

  • 组成员动态管理：接口可自由加入或离开组播组。

• 对比IPv4：IPv6原生支持组播，无需依赖额外协议（如IGMP）。

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4. IPv6无广播地址

• 原因：IPv6取消了广播机制，改用组播实现类似功能。

• 替代方案：

  • 所有节点组播地址：ff02::1（链路本地范围）可替代IPv4的广播。

  • 优势：减少网络拥塞，仅需通信的节点监听组播组，避免广播风暴。

• 地址解析：IPv6使用**邻居发现协议（NDP）**替代ARP，通过组播请求完成地址解析（如MAC地址查询）。

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总结对比（IPv4 vs. IPv6）

类型	IPv4	IPv6
单播	支持（如192.168.1.1）	支持（如2001:db8::1）
广播	支持（如255.255.255.255）	无，由组播替代（如ff02::1）
组播	支持（依赖IGMP）	原生支持（地址以ff00开头）
任意播	非正式支持	原生支持

        IPv6 地址分为 3 类：单播地址、任意播地址及组播地址。IPv6 地址由 8 个部分组成，每部分 16 位，共计 128 位。IPv6 地址格式类似于：xxxx:xxxx:xxxx:xxxx:xxxx:xxxx:xxxx:xxxx（其中 x 为十六进制位）。在 Linux 中，IPv6 地址使用。

1.ipv6报头 

        每个ipv6数据包都以ipv6包头开头，ipv6报头的长度固定40字节。整体结构如下图：

         在Linux中结构ipv6hdr定义如下：

2.特殊 地址类型以及用途

IPv6特殊地址类型及用途详解

1. 链路本地单播地址（Link-Local Unicast Address）

• 格式：fe80::/64

• 用途：

  • 用于同一物理链路上的设备通信（如路由器邻居发现、本地服务发现）。

  • 每个IPv6接口必须自动生成一个链路本地地址，无需手动配置。

• 示例：fe80::1a2b:3c4d:5e6f:7a8b

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2. 全局单播地址（Global Unicast Address）

• 通用格式：

  | 全局路由前缀（n位） | 子网ID（m位） | 接口ID（128-n-m位） |

• 用途：

  • 用于互联网上的全局通信（类似IPv4公网地址）。

  • 由ISP或网络管理员分配。

• 示例：2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334

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3. 环回地址（Loopback Address）

• 地址：::1

• 用途：

  • 用于本地主机的自我通信（类似IPv4的127.0.0.1）。

  • 测试网络协议栈是否正常工作（如ping ::1）。

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4. 未指定地址（Unspecified Address）

• 地址：::

• 用途：

  • 在初始化过程中，设备未分配地址时作为源地址。

  • 关键应用：重复地址检测（DAD，Duplicate Address Detection），避免地址冲突。

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5. 映射IPv4的IPv6地址（IPv4-Mapped IPv6 Address）

• 格式：::ffff:<IPv4地址>

  • 结构：前80位为0，接下来16位为ffff，最后32位为IPv4地址。

• 用途：

  • 允许IPv6设备与IPv4设备通信（双栈环境下）。

  • 例如：::ffff:192.168.1.1 表示IPv4地址192.168.1.1。

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对比总结

地址类型	IPv6地址示例	功能
链路本地地址	fe80::1a2b:3c4d:5e6f	本地链路通信，必选地址
全局单播地址	2001:db8::1234	全球互联网通信
环回地址	::1	本地协议栈测试
未指定地址	::	临时源地址，DAD检测
映射IPv4地址	::ffff:192.168.1.1	IPv4与IPv6兼容通信

二、接收ipv6数据包

        ipv6数据包的主要接受方法是ipv6_rcv()，它是所有ipv6数据包的处理程序。

接收的流程如下：

 

三、发送ipv6数据包

         IPv6 传输路径很像 IPv4 传输路径，使用方法名称基本都很像，在 IPv6 中，也有两个从第 4 层发送 IPv6 数据包的主方法：一个是方法ip6_xmit()，由 TCP、流控制传输协议和数据报拥塞控制协议使用；一个是方法ip6_append_data()，由 UDP 和原始套接字等使用。