IPv6學習筆記

IPv6協議

整體來看，IPv6協議相比IPv4, 格式上簡潔很多：

IPv6報文頭部是定長（固定為40字節），IPv4報文頭部是變長的。這個意味著，寫代碼處理IPv6數據報文的效率會提高很多：）；
IPv6中Hop Limit字段含義類似IPv4的TTL；
IPv6中的Traffic Class字段含義類似IPv4中的TOS（Type Of Service）；
IPv6的報文頭部取消了校驗和字段：取消這個字段也是對IPv4協議的一個改進。當IPv4報文在網路間傳輸，每經過一個路由器轉發就是修改TTL字段，就需要重新計算校驗和，而由于數據鏈路層L2和傳輸層L4的校驗已經足夠強壯，因此IPv6取消這個字段會提高路由器的轉發效率。值得一提的是，在IPv6協議下，傳輸層L4協議UDP、TCP是強制需要進行校驗和的（IPv4是可選的）；
IPv6報文頭部中的Next Header字段表示“承載上一層的協議類型”或者“擴展頭部類型”。

IPv6的地址語法

一個IPv6的地址使用冒號十六進制表示方法：128位的地址每16位分成一段，每個16位的段用十六進制表示并用冒號分隔開，例如一個普通公網IPv6地址：

2001:0D12:0000:0000:02AA:0987:FE29:9871

IPv6地址支持壓縮前導零的表示方法，例如上面的地址可以壓縮表示為：

2001:12:0:0:2AA:987:FE29:9871

為了進一步精簡IPv6地址，當冒號十六進制格式中出現連續幾段數值0的位段時，這些段可以壓縮為雙冒號的表示，例如上面的地址還可以進一步精簡表示為：

2001:12::2AA:987:FE29:9871

又例如IPv6的地址FF80:0:0:0:FF:3BA:891:67C2可以進一步精簡表示為：

FE80::FF:3BA:891:67C2

這里值得注意的是：雙冒號只能出現一次。

IPv6地址前綴表示法

IPv6支持子網前綴標識方法，類似于IPv4的無分類域間路由CIDR機制（注意：IPv6沒有子網掩碼mask的概念）。

使用IPv6地址/前綴長度表示方法，例如：

2001:C3:0:2C6A::/64表示一個子網；

而2001:C3:0:2C6A:C9B4:FF12:48BC:1A22/64表示該子網下的一個節點地址。

IPv6尋址模式

單播 : 跟ipv4單播一致，在單播尋址模式下，IPv6接口(host)在網段中唯一標識。 IPv6數據包包含源IP地址和目標IP地址。主機接口配備有在該網絡段中唯一的IP地址。
多播 : IPv6組播模式與IPv4相同。目的地為多個主機的數據包在特殊的多播地址上發送。所有對該組播信息感興趣的主機需要首先加入該組播組。加入組的所有接口接收組播數據包并對其進行處理，而對組播數據不感興趣的其他主機則忽略組播信息。
任播 : IPv6引入了一種新型的尋址，稱為Anycast尋址。在此尋址模式下，多個接口(host)被分配相同的任播IP地址。當主機希望與配備有任播IP地址的主機通信時，它發送單播消息。在復雜的路由機制的幫助下，在路由成本方面，該單播消息被遞送到最接近發送方的主機。

IPv6沒有廣播地址，用組播地址實現廣播的功能。

IPv6單播地址

全球單播地址：前綴2000::/3，相當于IPv4的公網地址。這種地址在全球的路由器間可以路由。
鏈路本地地址：前綴FE80::/10windows和linux支持或開啟IPv6后，默認會給網卡接口自動配置一個鏈路本地地址。也就是說，一個接口一定有一個鏈路本地地址。
唯一本地地址前綴：FC00::/7前綴FC00::和 FD00::的IPV6地址，相當于IPv4的私網地址10.0.0.0、172.16.0.0、192.168.0.0。
回環地址：::1等同于IPv4的127.0.0.1。

面向IPv6的應用開發

Golang服務端

package main
import (
	"fmt"
	"net"
	"net/http"
)
func main() {
	var err error
	http.Handle("/", &helloHandler{})
	// 監聽本地IPv4地址的8083端口
	// err = http.ListenAndServe(":8083", nil)
	// 監聽指定IPv6地址的8083端口
	// err = http.ListenAndServe("[2604:180:3:dd3::276e]:8083", nil)
	// 同時監聽本地IPv4和IPv6地址的8083端口
	err = ListenAndServe(":8083", nil)
	if err != nil { 		
 fmt.Println(err)
	}
}

Curl客戶端

curl "http://[2604:180:3:dd3::276e]:8083"
curl -g -6 'http://[2604:180:3:dd3::276e]:8083/'

Python UDP服務端:

import socket
UDP_IP = "::" # = IPv4 0.0.0.0
UDP_PORT = 5005
sock = socket.socket(socket.AF_INET6, # Internet
						socket.SOCK_DGRAM) # UDP
sock.bind((UDP_IP, UDP_PORT))
while True:
	data, addr = sock.recvfrom(1024) # buffer size is 1024 bytes
	print "received message:", data

Python UDP客戶端:

import socket
UDP_IP = "::1" # localhost
UDP_PORT = 5005
MESSAGE = "Hello, World!"
print "UDP target IP:", UDP_IP
print "UDP target port:", UDP_PORT
print "message:", MESSAGE
sock = socket.socket(socket.AF_INET6, # Internet
					socket.SOCK_DGRAM) # UDP
sock.sendto(MESSAGE, (UDP_IP, UDP_PORT))