如何给地球上的每一粒沙子分配IPV6地址？

IPv6简介

IPv6（Internet Protocol Version 6）是网络层协议的第二代标准协议，也被称为IPng（IP Next Generation）。它是Internet工程任务组IETF（Internet Engineering Task Force）设计的一套规范，是IPv4（Internet Protocol Version 4）的升级版本。今天为大家讲解IPv6技术知识—如何分配和申请IPv6地址？

IPv6地址表示

IPv6地址总长度为128比特，通常分为8组，每组为4个十六进制数的形式，每组十六进制数间用冒号分隔。例如：FC00:0000:130F:0000:0000:09C0:876A:130B，这是IPv6地址的首选格式。但是128位地址表示比较长，看起来和写起来都不方便，零压缩法可以简化IPv6地址的缩写，具体压缩规则为：

• 每组中的前导“0”都可以省略，所以上述地址可写为：FC00:0:130F:0:0:9C0:876A:130B。
• 地址中包含的连续两个或多个均为0的组，可以用双冒号“::”来代替，所以上述地址又可以进一步简写为：FC00:0:130F::9C0:876A:130B。

IPv6地址结构

一个IPv6地址可以分为如下两部分：

网络前缀：n比特，相当于IPv4地址中的网络ID；

接口标识：128-n比特，相当于IPv4地址中的主机ID。

IPv6地址分类

IPv6的地址分为单播地址、组播地址和任播地址3类。其中IPv6单播地址又分为：全球单播地址（可聚合全球单播地址GUA）、本地链路地址（LLA）、本地站点地址（本地站点地址现在已被唯一本地地址ULA所取代）、环回地址、未指定地址和IPv4兼容地址。

IPv6中没有为任播规定单独的地址空间，任播地址和单播地址使用相同的地址空间，也包含可聚合全球单播地址、本地链路地址和本地站点地址。实际上，没有明确的概念能区分单播地址与任意播地址。

1. 单播地址：标识一个接口，目的为单播地址的报文会被送到被标识的接口。
2. 组播地址：标识多个接口，目的为组播地址的报文会被送到被标识的所有接口。
3. 任播地址：标识多个接口，目的为任播地址的报文会被送到最近的一个被标识接口，最近节点是由路由协议来定义的。

IPv6地址的全家福

IPv6地址使用指南

（1）IPv6本地链路地址

要理解IPv6的本地链路地址，首先要理解IPv6所定义的链路、站点、与全局的意义。

如下图所示，IPv6的链路相当于企业网络中连接在一个二层交换机的主机链路，更明确的一种说法是链路处于同一个广播域，如果从IPv4的角度来理解可以理解成IPv6的链路就是在同一子网内的主机。

所以IPv6的本地链路地址，只能在IPv6的本地链路中使用，如链路A与链路B中的IPv6主机使用本地链路地址在各自的链路上通信，但是不可以使用本地链路地址完成链路A与链路B之间的通信，这与IPv4中的APIPA（Automatic Private IP Addressing，自动专用IP寻址地址）类似。

IPv6本地链路地址的作用在于发现邻居节点和在无状态自动配置中链路本地上节点之间的通信。例如，在无状态自动配置中，在主机还未获取到IPv6全局单播地址前，只能通过链路本地地址和其他设备之间通信，RS和RA报文的源IPv6地址为接口的链路本地地址，以便获取网络前缀等信息。

（2）IPv6本地站点地址

IPv6本地站点地址，只能在IPv6所定义的一个站点内使用。如上图所示，链路A与链路B都处于同一个站点内，IPv6本地站点地址类似于IPv4环境RFC1918所定义的“私有IP地址”，如192.168.0.0/16。所以IPv6本地站点地址不能应用到internet上，只能使用在企业内部网络。IPv6本地站点地址常用于如下一些场景：

1. 企业内部打印机、共享文件等常见服务;
2. 为企业内部服务器，客户机分配IP地址，限制访问internet;
3. 为企业内部交换机、网关、无线接入点分配IP地址;
4. 用于远程管理企业内部服务器、路由器等相关网络设备;
5. 没有获取全球可聚合单播地址的组织机构，可使用IPv6的本地站点地址进行网络建设。

注意：IPv6的本地链路地址与本地站点地址的重大区别：本地链路地址只能在同一个二层链路中完成通信，不可被路由。而本地站点地址是可能路由的。

（3）IPv6全球单播地址

IPv6全球单播地址指用于internet上的地址，类似于IPv4的“公有”IP地址，如202.202.1.1/30。

（4）IPv6环回地址

IPv6环回地址类似于IPv4地址127.0.0.1，其作用在于测试本地设备的TCP/IP协议簇是否被正确安装，而通过该地址发出的数据是不会经过网络传输。

（5）IPv6未指定地址

IPv6未指定地址是指没有给任何接口分配单播地址，如当IPv6主机的IPv6地址是需要从DHCPv6获取，那么当IPv6主机向DHCPv6服务器发起地址请求或者由DAD(地址冲突检测)发出一个数据包时，所使用的源地址就为“IPv6未指定地址”。

下面一张图总结下IPv6单播地址中，全球单播地址（GUA）、唯一本地地址（ULA）以及本地链路地址（LLA）三个最重要地址之间的关系：

（6）IPv6任播地址

任播地址标识一组网络接口（通常属于不同的节点）。任播地址是一个只能分配给路由器的IPv6地址，只能作为通信的目的地址使用，发给任播地址的数据包将发给其中路由意义上最近的一个网络接口。任播地址设计用来在给多个主机或者节点提供相同服务时提供冗余功能和负载分担功能，目前任播地址在IPv6中应用很少，主要应用在移动IPv6中。

（7）IPv6组播地址

IPv6组播与IPv4相同，类似于IPv4组播地址224.0.0.0/3，用来标识一组接口，通常是属于不同节点的接口。其作用是源节点发送单个数据包，属于该组播组的所有接口都能收到，常见的应用就是IPTV。

申请IPv6地址

IANA（Internet Assigned Numbers Authority）负责全球IP地址（无论是IPv4还是IPv6）资源的管理和分配。IANA将全球分为了五大区域（Region），每个区域下设一个分支机构，称为RIR（RegionalInternet Registry），每个RIR负责所在区域的IP地址资源的管理和分配。

IP地址的分配过程如下图所示：IANA负责向RIR分配地址，RIR负责向NIR或LIR或ISP分配地址，NIR负责向LIR或ISP或EU分配地址，LIR负责向ISP或EU分配地址，ISP负责向EU分配地址。

中国互联网络中心（CNNIC）是中国大陆地区唯一的国家级互联网注册机构（NIR），是负责向本地区内的网络服务提供商和企事业单位分配IP地址、AS号码资源的权威、中立机构。用户可登陆中国互联网络中心的官方网站详细了解IP地址管理机申请办法。

同时，国内三大运营商已经获取IPv6地址资源，但目前尚未提供地址申请业务，应该会在近期开放，具体时间需要与运营商确认。企业可以根据需要，选择当地运营商进行IPv6地址的申请。具体流程，不同的运营商可能会有差异。另外，赛尔网络是国内最大的IPv6网络CERNET（China Education and Research Network，中国教育和科研计算机网）的运营者，主要服务对象为教育行业（例如高校等），其拥有的IPv6地址资源也主要分给拥有赛尔网络会员资格的教育行业客户。

---END---