本地IPv6地址计算方法及反查MAC地址

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IPV6地址分类
如图所示，地址分为三大类：组播、单播、任意播（也称泛播）；

单播可分为：全球单播地址（可理解为公网地址—IPv6）、本地链路地址、站点本地地址、回环地址、未指定地址、内嵌IPv4地址。

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。以及字母大小写并不影响地址变化。

IPv6公网地址（全球单播地址）
前3bit 固定001；
地址范围：2xxx:xxxxx/3 - 3FFF: :FFFF；

2001::/16 IPV6因特网地址；
2002::/16 6to4过渡地址；
3ffe::/16 用于6bone测试目的的前缀；

链路本地地址（Link-Local Addresses） 用于同一个链路上的相邻节点之间通信，相当于IPv4里面的169.254.0.0/16地址。IPv6的路由器不会转发链路本地地址的数据包。前10个bit是1111 1110 10，由于最后是64bit的interface ID，所以它的前缀总是FE80::/64 例如：FE80::1

站点本地地址（Site-Local Addresses） 对于无法访问internet的本地网络，可以使用站点本地地址，这个相当于IPv4里面的private address（10.0.0.0/8, 172.16.0.0/12, and 192.168.0.0/16）。它的前10个bit是1111 1110 11，它最后是16bit的Subnet ID和64bit的interface ID，所以它的前缀是FEC0::/48。

唯一的本地IPv6单播地址（ULA，Unique Local IPv6 Unicast Address） 在RFC4193中标准化了一种用来在本地通信中取代单播站点本地地址的地址。ULA拥有固定前缀FD00::/8，后面跟一个被称为全局ID的40bit随机标识符。

一： 由MAC地址生成IPv6地址

IPv6的世界里，如果DHCP6和SLACC这两位大佬都为没有为可怜的网卡分配IP地址，也没有人为网卡设置静态的IP地址，系统就会为网卡计算一个IPv6的网址来。这样的网址只能在本地使用，不得路由，所以，被称为“link-local address”，译作“本地联网地址”。
　　 其方法是在特殊的网段fe80::/64内，利用网卡的MAC地址拼凑一个64位的地址，放在fe80::/64后，组成一个128位的本地联网地址。
　　 在IPv6协议中，可以手工配置LLA地址，也可以根据EUI-64，利用本地网卡的MAC地址计算IPv6的LLA地址。所谓EUI，即Extend Unique ID，因为网卡MAC地址的唯一性，因此这样计算处的LLA地址也是唯一的。

在IPv6中，无状态自动配置机制使用EUI-64格式来自动配置IPv6地址。
无状态自动配置是指在网络中没有DHCP服务器的情况下，允许节点自动配置IPv6地址的机制。

EUI-64的构造规则：根据接口的MAC地址再加上固定的前缀来生成一个IPv6的地址。

工作原理：自动将48bit的以太网MAC地址扩展成64bit，再组合一个64位的IPv6地址前缀，组成一个IPv6地址。（Link-Local地址也是通过此方法生成）

注：对于以太网链路的接口即用自己的MAC地址，对于串口链路和loopback接口会借用设备的以太网口（接口号最小的比如有F0/0，F0/1，那么默认都借用F0/0接的MAC地址）的mac地址进行组合。

总得来说，要计算本地链路地址，前64位是固定的，固定为FE80::。对于后64位，首先MAC地址为48位，在MAC地址中间插入FFFE，这样就计算出一个64位的地址，然后再把该64位地址的第七位取反，这样就得到了后面的64位地址，把前面的64位地址和后面的64位地址整合到一起，就成为一个IPv6地址了。

IPv6LLA地址计算如下所示：

1、MAC地址为 00-21-2F-B5-6E-10
2、转换EUI-64为 00-21-2F-FF-FE-B5-6E-10

3、第一个字节为0000 0000，第7位反转为0000 0010转换16进制为0x02，插入FF-FE
4、得到结果为02-21-2F-FF-FE-B5-6E-10，转换为IPv6表示格式为221:2FFF:FEB5:6E10
5、从网关得到IPv6地址前缀，64bit的地址前缀加上通过EUI-64生成的地址后缀（即221:2FFF:FEB5:6E10）拼接起来即可得到IPv6地址。
6、若生成的是链路本地地址（Link-Local Address）则加上FE80的前缀即可：FE80::221:2FFF:FEB5:6E10

实际上上面的过程简化后 将MAC地址中的第二位反转后得到的对应值，再在MAC中间插入FF与FE就得到了一个EUI-64地址，文章的下面列出了对应值

注意：
在局域网中，特别是微软系列PC机的IPv6地址是采取其特有的算法计算的，为的是防止从IPv6地址推算MAC地址，所以window系统中此地址不准确，linux中大部分是上述介绍的算法生成的。

本地的主机之间可以使用这个地址通信。

转换过程如下：

1. 拆分和插入：将MAC地址拆分成两半并在中间插入FFFE：

原MAC地址:00-1A-2B-3C-4D-5E

插入FFFE后: 00-1A-2B-FF-FE-3C-4D-5E

2. 比特位反转：将新生成地址的第7个比特位（从左端第二位开始计数）进行反转。在这个示例中，00的二进制是0000 0000，反转第7位后变为0000 0010，然后转换回十六进制为02：

反转前: 00-1A-2B-FF-FE-3C-4D-5E

反转后: 02-1A-2B-FF-FE-3C-4D-5E

转换后的EUI-64格式地址: FE80::021A:2BFF:FE3C:4D5E

如下图可以直接使用转换后的对应值
如MAC中第二位为 1 转换后的v6地址就为3
如MAC中第二位为 8 转换后的v6地址就为A

直接插入FE80与FF:FE 就得到了EUI-64地址