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为什么 IPv6 地址中有一个百分号‘%’？

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为什么 IPv6 地址中有一个百分号‘%’？

我正在使用 .NET Framework 类来获取我的机器的 IP 地址：

Dns.GetHostAddresses(Dns.GetHostName())

我有一个 VirtualBox 适配器，它同时具有 IPv4 和 IPv6 地址。使用 .NET 代码，我获取的 IPv6 地址为fe80::71a3:2b00:ddd3:753f%16。

注意到%16最后的了吗？

但是，如果我使用 查询相同的内容WMI，我会得到地址fe80::71a3:2b00:ddd3:753f，而不带%16。

有%16什么特殊意义吗？

编辑：

我刚刚对此做了一些观察，它们与史蒂芬詹宁斯在他的回答中所说的非常吻合。

我安装了 VMware 来查看它发布的 IPv6 地址。地址是：

fe80::3dd0:7f8e:57b7:34d5%19

fe80::b059:65f4:e877:c40%20

显然，% 后面的数字不是某种十六进制表示。我使用 WMI 检查了网络适配器的所有可用属性，发现这些数字与每个网络适配器的属性完全相同InterfaceIndex。根据微软，它唯一地标识每个网络适配器，并且此属性是在Vista中引入的。

让我感到困惑的是，IPAddress除非 IP 地址有效，否则为什么该类会允许您以该格式创建 IP 地址。Stephen 给出了答案：该数字是作用域 ID。IPAddress有一个接受地址和作用域 ID 的构造函数。

哦，这三个网络适配器都是本地链接。已通过 确认ipconfig。

太棒了。太有趣了！！

答案1

‘%’后面的数字是范围 ID。

IPv6 为地址定义了至少三个可达范围：

  1. 全局可寻址。这是您的 ISP 提供给您的 IPv6 地址。它可在公共互联网上使用。

  2. 本地链路。这类似于 169.254.XX 范围。这是计算机为方便本地通信而自行分配的地址。这些地址不会在公共互联网上路由，因为它们不是全球唯一的。

  3. 节点本地。这是标识本地接口的地址，类似于 127.0.0.1。基本上，这是地址 ::1。

微软发布了这篇描述 IPv6 寻址的文章，这是我找到的最不令人困惑的文章。文章指出，地址中存在范围 ID 意味着它是链路本地地址。您还可以判断它是链路本地的，因为地址以 开头fe80。

关于这个话题的清晰、简单易懂的信息似乎很少见，所以我根据我对RFC 4007以及其他信息。

一台计算机可以有多个链路本地地址，每个地址都有不同的范围。范围 ID 指示地址适用于哪个范围。例如，想象一下一台计算机有两个 NIC，每个 NIC 在不同网络上都有一个链路本地地址的情况。如果您尝试将某些内容发送到以 fe80 开头的另一个地址，计算机如何知道要通过哪个 NIC 发送？范围 ID 似乎是解决此问题的方法。

答案2

前缀为 fe80::/64 的 IPv6 地址是链路本地地址，由该前缀与网络设备的硬件地址（示例中为 71a3:2b00:ddd3:753f）组合而成。（IPv4 中的类似地址为 169.254.0.0/16。）由于机器上所有链路本地地址的前缀相同，因此路由有时可能需要知道您指的是哪个接口。这就是百分比后的数字（称为区域索引）指定的。具体情况取决于操作系统：在 Windows 上，%16是接口编号 16；例如在 Linux 上，您可能会看到类似这样的内容%eth0。

某些工具或 API 会认为此区域索引对于其目的而言不重要或隐含。例如，在 Linux 上，该ifconfig工具不会显示它，因为地址属于哪个接口是显而易见的。但一般来说，应该将其考虑在内。

答案3

% 后面的字符（在您的示例中恰好是数字）是“区域 ID”。（“区域 ID”是用于标识要使用哪个网卡的文本。它可能看起来像网卡的名称，或者只是一个数字。）

这些字符用于识别“网络接口”，人们通常称之为“网卡”。例如，它可以帮助确定数据包是使用有线以太网卡还是无线 Wi-Fi 适配器。

我猜你使用的是 Microsoft Windows。它使用数字作为区域 ID。虽然 Microsoft 的文档指出了不同类型的区域 ID（我将在本回答的后面讨论），但对于链路本地地址（在 fe80::/64 中），“区域 ID”是网卡的“接口索引”。

作为比较，类 Unix 系统可能会在 % 符号后使用字母。例如：fe80::71a3:2b00:ddd3:753f%eth0

在这种情况下，区域 IDeth0与操作系统通常用于识别网卡的名称相匹配。

在 Microsoft Windows 中，您可以使用检查路由表的命令行之一获取（数字）区域 ID 列表。我更喜欢“ netstat -nr”，因为它在其他操作系统上也有效，但 Microsoft Windows 也支持“ route print”。报告的结果输出可能会超过一屏长，因此请准备好向后滚动，除非您通过管道传输更多内容。

例如，在我的系统上：

=========================================================================== Interface List 14...5c f9 dd 6d 98 b8 ......Realtek PCIe GBE Family Controller 12...e0 06 e6 7e fc 4e ......Bluetooth Device (Personal Area Network) 1...........................Software Loopback Interface 1 13...00 00 00 00 00 00 00 e0 Microsoft ISATAP Adapter 15...00 00 00 00 00 00 00 e0 Microsoft ISATAP Adapter #2 ===========================================================================

在这种情况下，类似这样的地址fe80::71a3:2b00:ddd3:753f%14将引用与“区域 ID”相关的网卡14，而该网卡恰好是我的 Realtek PCIe GBE 系列控制器。（“GBE”指的是千兆以太网。）

（您还可以看到许多 Microsoft Windows 版本使用的这些“接口索引”值，例如：“ WMIC NICCONFIG GET Caption,InterfaceIndex,IPAddress /FORMAT:LIST”。在 PowerShell 中尝试这样做的人应该记住在每个逗号前使用反引号。）

现在，这里有一个棘手的部分：如果你想 ping 远程地址，你可能需要使用远程系统的 IPv6 地址，但本地系统的“区域 ID”。因此，例如，如果我正在使用计算机 A，并且我有一个连接到接口号 14 的本地 IPv6 地址 fe80::1，并且我想 ping 计算机 B，并且它有一个连接到接口号 16 的本地 IPv6 地址 fe80::2，那么我将使用以下内容：

ping fe80::2%14

因此，该ping命令将把 ICMPv6 数据包发送到属于远程计算机的远程 IPv6 地址 (fe80::2)，并使用接口区域 ID 14 来执行此操作。区域 ID 14 是我正在使用的系统的数字，而不是远程系统的数字。因此，远程系统的地址和指定的区域 ID 来自不同的计算机。

现在，让我们看看为什么这是必要的。

如果我想 ping Google 的 IPv6 地址（在我写这个答案时是 2607:f8b0:400a:802::200e），那么路由表将检查哪个网卡处理以 2607:f8b0:400a:802 开头的地址。路由表将指示我的网卡都没有直接连接到使用以 2607:f8b0:400a:802 开头的地址的网络，所以我的计算机最终将使用“网关”地址。如果我连接到我所在组织的另一个网络，我可能有一个特殊的“网关”地址，用于将流量路由到专用网络。在这种情况下，我没有更具体的网关，因此我将使用 IPv6“默认网关”。除了链路本地地址外，IPv6 在大多数情况下都是这样工作的。这也是 IPv4 在大多数情况下的工作方式。 （我确实通过假设 IPv6 子网大小为 /64 来简化这个例子，因为描述整个过程会使这个描述更长。）

根据RFC 4291 第 2.8 节，每台使用 IPv6 的计算机都应为每个网络接口分配一个链路本地地址。 RFC 4291 第 2.5.6 节显示了链路本地地址必须以哪些位开头，这导致链路本地地址以“fe80:0000:0000:0000:”开头（尽管其中许多零被折叠为双冒号）。这些地址以“fe80:”开头的事实也由RFC 4291 第 2.4 节。

如果您尝试 ping 远程系统（例如“2607:f8b0:400a:802”），一般过程通常是找出该地址所属的网络或子网，这可以通过查看地址开头的位来完成。然后，这些位用于确定如何路由流量。

但是，该过程不适用于 IPv6 链路本地地址，因为每个单个（可操作、活动）网络接口都有一个以“fe80:”开头的链路本地地址，位于使用子网前缀/大小为“/64”的子网上。如果您使用的是笔记本电脑，您可能会发现您的以太网卡和 Wi-Fi 适配器都需要有这样的 IPv6 地址。

现在，当您向 fe80::2 发送 ping 命令时，您希望计算机将该数据包发送到正确的网卡。如果您的打印机连接到有线网络，您不希望使用不会导致流量到达打印机的网络路径/路由将流量发送到 Wi-Fi 卡。如果您尝试使用 Wi-Fi 卡与无线设备通信，您不希望流量从以太网卡发出。

解决方案是让您指定要让流量使用哪个网络设备。这就是区域 ID 的目的。

答案更新：

  • 这个答案的原始版本（在我提供的答案中，这个答案评价相当高）最初使用了术语“接口标识符”而不是“区域 ID”。
    • 我认为“接口标识符”这个术语只是我个人编造的一个术语，它基于“接口索引”这个术语，Microsoft Windows 使用它来标识特定的网卡。然而，“接口 ID”这个术语被证明是一个不太理想的选择，因为 IETF RFC 文档已经将该术语用于其他用途：
    • “区域 ID” 一词源自RFC 4007：“IPv6 范围地址架构”，第 11 节“文本表示”（尤其是第 11.2 节）使用了术语“zone_id”。虽然我认为这样的 IETF RFC 是最权威的，但我也遇到了Microsoft Windows Server 2003 文档：了解 IPv6 的更新，PDF 第 11 页（打印第 7 页）将其称为“区域标识符 (ID)，也称为范围 ID”。它给出了一个例子，其中 fe80::/64 范围内的“区域 ID”是“包含目标地址的链接所连接的接口的接口索引”，但与 fec0::/48 范围中的例子不同，其中“区域 ID”是“包含目标地址的组织站点的站点 ID”。

    当我偶然发现 IETF RFC 使用的另一个术语时，我决定立即更新这个流行的答案，以使其更符合这样一套更官方的标准。 (尽管最初的版本在编写时很有帮助，但我希望我的文档不要与官方现有的 IETF RFC 标准在 IPv6 地址上对同一短语的记录有所不同。所以这是 2020 年 1 月 19 日更新的主要原因。)

  • 除了将“接口标识符”更新为“区域 ID”之外，2020 年 1 月 19 日更新中还发生了其他细微变化：
    • 添加了 WMIC 命令以获取索引标识符（在 Microsoft Windows 中）
    • 已修复地址中的拼写错误（将 fe80 写成了 fd80）
    • 细微调整，旨在使一些文字更加清晰
    • 添加了相关技术文档的超链接。（实际上，此类超链接主要包含在本节中，该节描述了此答案的各个部分如何更新。）

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