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IPv6 地址结构最早在 RFC 1884 [i] 中发表，目前 RFC 1884 已经被 RFC 2373 [ii] 取代，并对 RFC 1884 的内容作了很多澄清、更正和修改。

一、 IPv6 地址的表示形式

用文本方式表示的 IPv6 地址有三种规范的形式：
1 ）优先选用的形式是 X:X:X:X:X:X:X:X ，其中 X 是 8 个 16 位地址段的十六进制值。例如：
FEDC:BA98:7654:4210:FEDC:BA98:7654:3210
2001:0:0:0:0:8:800:201C:417A
每一组数值前面的 0 可以省略。如 0008 写成 8 。
2 ）在分配某种形式的 IPv6 地址时，会发生包含长串 0 位的地址。为了简化包含 0 位地址的书写，可以使用 “::” 符号简化多个 0 位的 16 位组。 “::” 符号在一个地址中只能出现一次。该符号也可以用来压缩地址中前部和尾部的 0 。举例如下：
FF01:0:0:0:0:0:0:101 多点传送地址
0:0:0:0:0:0:0:1 回送地址
0:0:0:0:0:0:0:0 未指定地址
可用下面的压缩形式表示：
1080::8:800:200C:417A 单点传送地址
FF01::101 多点传送地址
::1 回送地址
:: 未指定地址
3 ）在涉及 IPv4 和 IPv6 节点混合的这样一个节点环境的时候，有时需要采用另一种表达方式，即 X:X:X:X:X:X:D.D.D.D ，其中 X 是地址中 6 个高阶 16 位段的十六进制值， D 是地址中 4 个低阶 8 位字段的十进制值（按照 IPv4 标准表示）。例如：下面两种嵌入 IPv4 地址的 IPv6 地址（见本节后面）。
0:0:0:0:0:0:202.201.32.29 嵌入 IPv4 地址的 IPv6 地址 0:0:0:0:0:FFFF:202.201.32.30 嵌入 IPv4 地址的 IPv6 地址
写成压缩形式为：
::202.201.32.29
::FFFF.202.201.32.30
上面的表达形式，在实际中经常用到，尤其是压缩简化的形式。

二、地址空间

IPv4 与 IPv6 地址最大的差别在于长度： IPv4 地址长度是 32 位，而 IPv6 的地址长度是 128 位。这样 IPv6 就可以有 2128 个地址，大约的数目是 1018 个，准确的数字是 [i]340,282,366,920,938,463,374,607,431,768,211,456 。这样的地址长度，即使考虑到以后向其他星球移民也够用了。
一个典型的 IPv6 地址由地址中的起始的多位表明，由这些起始报头位组成的可变长度域被称为格式前缀（ Format Prefix ， FP ）。根据这些格式前缀所做的地址分配如图
一个典型的 IPv6 地址由地址中的起始的多位表明，由这些起始报头位组成的可变长度域被称为格式前缀（ Format Prefix ， FP ）。根据这些格式前缀所做的地址分配如图 分 配 前缀（二进制） 占地址空间的比例
保留 未分配 为 NSAP 分配保留 为 IPX 分配保留 未分配 未分配 未分配 可聚集全球单点传送（单播）地址 未分配 未分配 未分配 未分配 未分配 未分配 未分配 未分配 未分配 未分配 链路本地单点传送（单播）地址 站点本地单点传送（单播）地址 组播（多点传送）地址 0000 0000 0000 0001 0000 001 0000 010 0000 0011 0000 1 0001 001 010 011 100 101 110 1110 1111 0 1111 10 1111 110 1111 1110 0 1111 1110 10 1111 1110 11 1111 1111 1/256 1/256 1/128 1/128 1/128 1/32 1/16 1/8 1/8 1/8 1/8 1/8 1/8 1/16 1/32 1/64 1/128 1/512 1/1024 1/1024 1/256
我们可以看到， IPv6 最初只使用了大约 15 ％的地址空间，其余的地址空间留做将来使用。值得注意的是保留地址和未分配地址是不一样的，保留地址占地址空间的 1/256 （ FP ＝ 0000 0000 ），是用做非指定地址、回送地址、和嵌入 IPv4 地址的 IPv6 地址。这几种地址的详情见本节后面以及本文的实验数据部分。
其它的保留地址是 NSAP 地址（ FP ＝ 0000 001 ），可以从 ISO/OSI 网络服务访问点 [i] （ Network Service Access Point ， NSAP ）中获得。
同样， IPX 地址也保留下来（ FP ＝ 0000 010 ），这些地址可以从 Novell IPX [ii] （见参考文献 19 的 4.6.10 节）地址获得。
除了多点传送地址（ FP ＝ 1111 1111 ），格式前缀从 001 到 111 都需要 EUI64 [iii] 格式中具有 64 位的接口标识符。

三、地址类型

IPv6 中地址有三种类型：单点传送（ Unicast ）、多点传送（ Multicast ）、任意点传送（ Anycast ）。也有文献称之为单播、组播、泛播地址。 IPv6 中不再有象 IPv4 中那样的广播（ broadcast ）地址，它的功能由多点传送地址来实现。
l 单点传送地址：一个单接口标识符，送往单点传送地址的包将被传送到该地址所标识的接口上。
2 任意点传送地址：一组接口（一般不属于不同节点）的标识符。送往一个任意点传送地址的包将被传送到该地址所标识的接口之一（根据路由协议中的距离的计算方法而确定的 “ 最近 ” 的一个）。
3 多点传送地址：一组接口（一般不属于不同节点）的标识符。送往一个多点传送地址的包将被传送到该地址标识的所有接口上。