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IPv6的优势就在于它大大地扩展了地址的可用空间，IPv6地址有128位长。如果地球表面(含陆地和水面)都覆盖着计算机，那么IPv6允许每平方米拥有7*10^23个IP地址;如果地址分配的速率是每微秒100万个，那么需要10^19年才能将所有的地址分配完毕。
IPv6的地址长度是128位（bit），将这128位的地址按每16位划分为一个段，将每个段转换成十六进制数字，并用冒号隔开。
例如：2000:0000:0000:0000:0001:2345:6789:abcd
如果一个以冒号十六进制数表示法表示的IPv6地址中，如果几个连续的段值都是0，那么这些0可以简记为::。每个地址中只能有一个::。
2001:DB8:0:0:8:800:200C:417A
可以压缩为：
2001:DB8::8:800:200C:417A
在这种表示方法中，IPv6地址的第一部分使用十六进制表示，而IPv4地址部分是十进制格式：
有两种内嵌IPv4地址的IPv6地址表示：
IPv4兼容IPv6地址： 0:0:0:0:0:0192.168.1.2
IPv4映射IPv6地址： 0:0:0:0:0FFFF:192.168.1.2或::FFFF:192.168.1.2
IPv6的128位地址通常写成8组，每组为四个十六进制数的形式。比如:AD80:0000:0000:0000:ABAA:0000:00C2:0002 是一个合法的IPv6地址。这个地址比较长，看起来不方便也不易于书写。零压缩法可以用来缩减其长度。如果几个连续段位的值都是0，那么这些0就可以简单的以::来表示，上述地址就可写成AD80::ABAA:0000:00C2:0002。这里要注意的是只能简化连续的段位的0，其前后的0都要保留，比如AD80的最后的这个0，不能被简化。还有这个只能用一次，在上例中的ABAA后面的0000就不能再次简化。当然也可以在ABAA后面使用::，这样的话前面的12个0就不能压缩了。这个限制的目的是为了能准确还原被压缩的0，不然就无法确定每个::代表了多少个0。例如，下面是一些合法的IPv6地址:
CDCD:910A:2222:5498:8475:1111:3900:2020
1030::C9B4:FF12:48AA:1A2B
2000:0:0:0:0:0:0:1
同时前导的零可以省略，因此2001:0DB8:02de::0e13等价于2001:DB8:2de::e13。
一个IPv6地址可以将一个IPv4地址内嵌进去，并且写成IPv6形式和平常习惯的IPv4形式的混合体。IPv6有两种内嵌IPv4的方式:IPv4映像地址和IPv4兼容地址。
IPv6寻址模式分为三种，即单播地址、组播地址和泛播地址。下面我们依次介绍这三种寻址方式。
单播地址又叫单目地址，就是传统的点对点通信，单播表示一个单接口的标识符。IPv6单播地址的类型又分:全球单播地址、链路本地地址和站点本地地址。
全球单播地址相当于IPv4的公网地址，这类地址由供应商提供，或由交换局提供，可聚集全球单点传送地址结构如图1所示。地址的前3位格式前缀，用于区分其他地址类型，TLA ID表示顶级聚合体，NLA ID表示下级聚合体，这两个都是运营商管理的路由，SLA ID表示节点级聚合体是本地站点管理的16位子网ID，8位的Res字节段是以备将来TLA或NLA扩充之用的为保留位。64位接口ID是用于识别SLA网络中某个接口的唯一性。
13位 8位 24位 16位 64位
001 TLAID RES NLA ID SLAID INTERFACEID
链路本地单播地址是处于可聚集全球单播地址外的，只限于直连链路，是单网络链路上给的主机编号，作用是进行链路上主机的通信。当你配置一个单播IPv6地址的时候，接口上会自动配置一个链路本地单播地址。格式为:1111111010(前10 bit为这个定值，换成16进制为FE80)00000......00000(接着这54 bit为0)，剩下的64 bit为接口地址。网络中路由器对具有链路本地地址的包是不处理的，即路由器不支持链路本地地址的通信。链路本地单播地址结构如图2所示。
10位 54位 64位
1111111010 0000000:0000000 INTERFACEID
站点本地单播地址用于对特定范围的通信也可说成是规定站点内的通信，不能与站点外地址通信，也不能直接连接到全球Internet。类似于IPv4的企业专用地址Intranet，站点本地单播地址格式为:111111011( 前100 bit为这个定值， 换成16进制为FEC0) 00000......00000( 接着这38 bit为0) 后16 bit为子网标识符，剩下的64 bit为接口地址。站点本地单播地址结构如图3所示。
10位 38位 16位 64位
1111111010 0000000:0000000 子网标识符 INTERFACEID
又称为多点传送地址或者多播，即一组接口的标识符，只要存在合适的多点传输的路由拓扑就可将设有多播地址的包传输到这个地址识别的那组接口。IPv6多播地址格式如图4所示。
10位 38位 16位 64位
11111111 FALGS SCOPE GROUPID
多播地址开始的前8位标识一般都是1111 1111。旗标(Flags)由4位组成:前面3位为保留位，初始设置为0，后1位为T， 当T=0， 旗标指出的多播地址是Internet Assigned Numbers Authority(IANA)配置的永久分配(知名)的多播地址，当T=1旗标指出的多播地址是一个非永久分配(临时)的多播地址。领域(Scope)字节段为4位，是用来识别多播传输的IPv6网络范围。
路由器根据多播传输领域来判断多播数据包的转发。例如， 使用多播地址FF02::2的通讯具有链路本地作用域。IPv6路由器永远不会将此通讯转发到本地链路以外。多播地址的群组识别码(Group ID)占112位，它是用于识别多点传输群组，即最多可识别 个群组ID。不过因为传统方法是从MAC地址产生，故只有组群识别码中的最低32位可以使用。
又称之为任意点传送地址，它也是一个标识符可以识别多重接口的情况，只要有合适的路由拓扑，即可以将设有任意传播地址的数据包传给位址识别的最近的单一接口。最近的接口是指最短的路由距离。任意点传送地址空间可以认为是从单点传送地址空间中划分出来的，它可以是表示单点传送地址的任何形式。它与单点传送地址间结构上是没有差别的。目前，任意点传送地址仅分配给路由器。子网-路由任意点传送地址是必须预先定义的，根据给定接口的子网前缀产生，要构建一个子网路由任意点地址必须固定子网前缀的位数，余下位数必须设定为0。如图5。
N位 128-n位
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