全球IPv6下一代互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)入黃金時(shí)期，用戶量不斷攀升，基礎(chǔ)設(shè)施和應(yīng)用升級(jí)改造如火如荼。今天，小編用這篇文章，給大家做一個(gè)“IPv6大揭秘”

IPv6到底是什么意思?

其實(shí)，IPv6并不是一個(gè)新鮮事物。早在上個(gè)世紀(jì)90年代，它就已經(jīng)誕生了。我相信，從事IT相關(guān)工作的人，或多或少聽(tīng)說(shuō)過(guò)它。

IPv6的全稱是Internet Protocol version 6。其中，Internet Protocol譯為“互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議”。所以，IPv6就是互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議第6版。

任何網(wǎng)絡(luò)工作都是基于協(xié)議的。協(xié)議是網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行運(yùn)作的規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn)。

我們現(xiàn)在所說(shuō)的上網(wǎng)，就是上“國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)(Internet)”?；ヂ?lián)網(wǎng)是基于TCP/IP協(xié)議族的，而IP是這個(gè)協(xié)議族中的核心組成部分。

TCP/IP模型對(duì)應(yīng)的協(xié)議

IP是網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議。它的主要任務(wù)，就是根據(jù)源主機(jī)和目的主機(jī)的地址，進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳送。

大家一定經(jīng)常聽(tīng)說(shuō)IP地址。是的，IP地址就是IP協(xié)議里面的概念。你要聯(lián)網(wǎng)，就要有IP地址，就像你要寄信，就要有門(mén)牌地址一樣。

既然IPv6是第6版(Version 6)，說(shuō)明在它之前有更老的版本。我們現(xiàn)在廣泛使用的，就是IPv4，也就是第4版(Version 4)。

為什么要用IPv6取代IPv4呢?

最主要的原因，就是地址數(shù)量不夠用了。

IPv4迄今為止已經(jīng)使用了30多年。最早期的時(shí)候，互聯(lián)網(wǎng)只是設(shè)計(jì)給美國(guó)軍方用的，根本沒(méi)有考慮到它會(huì)變得如此龐大，成為全球網(wǎng)絡(luò)。

尤其是進(jìn)入21世紀(jì)后，隨著計(jì)算機(jī)和智能手機(jī)的迅速普及，互聯(lián)網(wǎng)開(kāi)始爆發(fā)性發(fā)展，越來(lái)越多的上網(wǎng)設(shè)備出現(xiàn)，越來(lái)越多的人開(kāi)始連接互聯(lián)網(wǎng)。這就意味著，需要越來(lái)越多的IP地址。

根據(jù)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)研究機(jī)構(gòu)的統(tǒng)計(jì)，全世界 76 億人口，網(wǎng)民總數(shù)已經(jīng)超過(guò)了 40 億(2018年1月)。

IPv4到底一共有多少個(gè)IP地址呢?答案是2的32次方，也就是約42.9億個(gè)。

所以說(shuō)，IPv4地址池接近枯竭，根本無(wú)法滿足互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的需要。人們迫切需要更高版本的IP協(xié)議，更大數(shù)量的IP地址池。(有點(diǎn)像固定電話號(hào)碼升位。)

其實(shí)地址不夠的問(wèn)題，并不是這幾年才發(fā)現(xiàn)的。

早在1990年，IETF(互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)小組，成立于1985年底，是全球互聯(lián)網(wǎng)最具權(quán)威的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化組織)就開(kāi)始規(guī)劃IPv4的下一代協(xié)議。他們還建立了IPng(下一代IP)，拉了一幫人，專門(mén)推進(jìn)相關(guān)工作。

1994年，各IPng的代表們于多倫多舉辦的IETF會(huì)議中，正式提議IPv6發(fā)展計(jì)劃。該提議直到同年的11月17日才被認(rèn)可，并于1996年8月10日成為IETF的草案標(biāo)準(zhǔn)。1998年12月，IPv6被IETF正式推出，也就是互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范RFC2460。2003年1月22日，IETF發(fā)布了IPv6測(cè)試性網(wǎng)絡(luò)，即6bone網(wǎng)絡(luò)。隨著十多年的發(fā)展，IPv6已經(jīng)被很多通信網(wǎng)絡(luò)和終端設(shè)備廠商支持，取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。

以我們用的最多的windows電腦操作系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，從Windows 2000開(kāi)始，就已經(jīng)支持IPv6了。到Windows XP時(shí)，進(jìn)入了產(chǎn)品完備階段。而Windows Vista及以后的版本，如Win7、Win8、Win10等，都已經(jīng)完全支持IPv6。2012年6月6日，國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)協(xié)會(huì)專門(mén)舉行了“世界IPv6啟動(dòng)紀(jì)念日”。這一天，多家知名網(wǎng)站(如Google、Facebook和Yahoo等)正式開(kāi)始永久性支持IPv6訪問(wèn)。

IPv6會(huì)帶給我們什么?

首先，最重要的一點(diǎn)，就是前面所說(shuō)的地址池?cái)U(kuò)容。

IPv4的地址池是約42.9億，IPv6能達(dá)到多少呢?

數(shù)量如下——340282366920938463463374607431768211456個(gè)…不用數(shù)了，數(shù)到后面腦子就會(huì)秀逗了…簡(jiǎn)單說(shuō)，是2的128次方。這個(gè)數(shù)量，即使是給地球上每一顆沙子都分配一個(gè)IP，也是妥妥夠用的。這個(gè)數(shù)量值是怎么得來(lái)的呢?還是它的地址位長(zhǎng)決定的。如果以二進(jìn)制來(lái)寫(xiě)，IPv6的地址是128位。不過(guò)，這樣寫(xiě)顯然不太方便(一行都寫(xiě)不下)。所以，通常用十六進(jìn)制來(lái)寫(xiě)，也就縮短成32位。32位會(huì)分為8組，每組4位。

所以，下面這樣的，就是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的、合法的IPv6地址示例：2001:0db8:85a3:08d3:1319:8a2e:0370:7344注意啦!IPv6的地址是可以簡(jiǎn)寫(xiě)的!每項(xiàng)數(shù)字前導(dǎo)的0可以省略。例如，下面這個(gè)地址：2001:0DB8:02de:0000:0000:0000:0000:0e13紅色的“0”，就可以省略，變成2001:DB8:2de:0:0:0:0:e13更進(jìn)一步的，如果有一組或連續(xù)幾組都是0，那么可以簡(jiǎn)寫(xiě)成“::”，也就是：2001:DB8:2de::e13

是不是很神奇?

注意，一個(gè)IPv6地址，只能有一個(gè)“::”。

為什么呢?很簡(jiǎn)單，你看下面這四個(gè)地址，如果縮寫(xiě)，會(huì)變成什么樣?

2001:0000:0000:0000:0000:25de:0000:cade

2001:0000:0000:0000:25de:0000:0000:cade

2001:0000:0000:25de:0000:0000:0000:cade

2001:0000:25de:0000:0000:0000:0000:cade

是的，都是2001::25de::cade，沖突了。所以，這個(gè)地址是非法的，不允許存在的。

關(guān)于IPv6地址，還有很多技術(shù)細(xì)節(jié)，因?yàn)槠脑?，不再贅述?/p>

除了地址數(shù)量之外，IPv6還有很多優(yōu)點(diǎn)，例如：

1、IPv6使用更小的路由表。使得路由器轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的速度更快。

2、IPv6增加了增強(qiáng)的組播支持以及對(duì)流的控制，對(duì)多媒體應(yīng)用很有利，對(duì)服務(wù)質(zhì)量(QoS)控制也很有利。

3、IPv6加入了對(duì)自動(dòng)配置的支持。這是對(duì)DHCP協(xié)議的改進(jìn)和擴(kuò)展，使得網(wǎng)絡(luò)(尤其是局域網(wǎng))的管理更加方便和快捷。

4、IPv6具有更高的安全性。用戶可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密并對(duì)IP報(bào)文進(jìn)行校驗(yàn)，極大地增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)的安全性。

5、IPv6具有更好的擴(kuò)容能力。如果新的技術(shù)或應(yīng)用需要時(shí)，IPV6允許協(xié)議進(jìn)行擴(kuò)充。

6、IPv6具有更好的頭部格式。IPV6使用新的頭部格式，就簡(jiǎn)化和加速了路由選擇過(guò)程，提高了效率。

……

看不懂?沒(méi)關(guān)系，總之大家記住，IPv6的優(yōu)點(diǎn)很多。

為什么IPv6沒(méi)有迅速取代v4?

既然IPv6優(yōu)點(diǎn)這么多，為什么它問(wèn)世已經(jīng)20年了，還是沒(méi)有完全替代IPv4呢?

這里面的水就很深了。。。說(shuō)白了，主要還是和利益有關(guān)。

如果按照本世紀(jì)初專家們的預(yù)測(cè)，我們IPv4的地址早已枯竭幾萬(wàn)次了。

但是，一直挺到現(xiàn)在，大家仍然還在用IPv4，對(duì)老百姓來(lái)說(shuō)，并沒(méi)有因?yàn)榈刂凡粔蚨鵁o(wú)法上網(wǎng)。

這是為什么呢?就是因?yàn)槌薎Pv6之外，我們還有一些技術(shù)，可以變相地緩解地址不足。

例如NAT(Network Address Translation，網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換)。

NAT是什么意思?當(dāng)我們?cè)诩依锘蚬旧暇W(wǎng)時(shí)，你的電腦肯定有一個(gè)類似192.168.0.1的地址，這種地址屬于私網(wǎng)地址，不屬于公共的互聯(lián)網(wǎng)地址。

私網(wǎng)和公網(wǎng)

每一個(gè)小的局域網(wǎng)，都會(huì)使用一個(gè)網(wǎng)段的私網(wǎng)地址，在與外界連接時(shí)，再變換成公網(wǎng)地址。這樣一來(lái)，幾十個(gè)或幾百個(gè)電腦，都只需要一個(gè)公網(wǎng)地址。

甚至還可以私網(wǎng)套私網(wǎng)，NAT套NAT，一層一層套。這樣一來(lái)，大大節(jié)約了公網(wǎng)IP地址數(shù)量。

正因?yàn)槿绱?，才讓我?ldquo;續(xù)命”到了今天，不至于無(wú)法上網(wǎng)。

但是，NAT這種方式也有很多缺點(diǎn)，雖然私網(wǎng)地址訪問(wèn)互聯(lián)網(wǎng)地址方便，但互聯(lián)網(wǎng)地址訪問(wèn)私網(wǎng)地址就困難了。很多服務(wù)，都會(huì)受到限制，你只能通過(guò)復(fù)雜的設(shè)置才能解決，也會(huì)影響網(wǎng)絡(luò)的處理效率。

所以，就好像汽車(chē)一樣，雖然大家可以共用，但仍然每個(gè)人還是希望能獨(dú)立擁有。

物以稀為貴，地址越稀缺，就越值錢(qián)。掌握地址的人，就越開(kāi)心。

誰(shuí)開(kāi)心?運(yùn)營(yíng)商和ISP(互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商)。

他們就像是經(jīng)銷(xiāo)商，從上游(互聯(lián)網(wǎng)域名與號(hào)碼分配機(jī)構(gòu)，ICANN)申請(qǐng)到IP地址，再賣(mài)給下游用戶。稀缺沒(méi)關(guān)系，反正，他一定能賺取更多的差價(jià)。

如果大家去找運(yùn)營(yíng)商或ISP買(mǎi)帶寬，或者租賃云服務(wù)，帶公共地址的，一定比不帶公共地址的貴很多很多。

某云的IP地址產(chǎn)品

除了地址可以賺錢(qián)之外，如果升級(jí)支持IPv6，對(duì)運(yùn)營(yíng)商和ISP來(lái)說(shuō)，也意味著很大的資金投入?，F(xiàn)在新設(shè)備基本都是支持的，但畢竟還是有一些老設(shè)備，如果在使用壽命到期之前就換，就是虧錢(qián)。

所以，運(yùn)營(yíng)商和ISP都沒(méi)有動(dòng)力去啟用IPv6。

至于設(shè)備商或手機(jī)電腦廠商，出于提前考慮，早已普遍支持了IPv6，意見(jiàn)并不是很大，也決定不了什么。

DNS查詢

在IPv4階段，全球DNS根服務(wù)器，一共只有13臺(tái)，1臺(tái)主的，12臺(tái)輔的。13臺(tái)里面，10臺(tái)在美國(guó)，另外3臺(tái)在英國(guó)、瑞典和日本。

如果中美開(kāi)戰(zhàn)，DNS服務(wù)被切斷，我們的互聯(lián)網(wǎng)就將全面陷入半癱瘓狀態(tài)。

到了IPv6，情況就不一樣了。

2017年11月28日，由下一代互聯(lián)網(wǎng)國(guó)家工程中心牽頭發(fā)起的“雪人計(jì)劃”，已在全球完成25臺(tái)IPv6 DNS根服務(wù)器架設(shè)，中國(guó)部署了其中的4臺(tái)，由1臺(tái)主根服務(wù)器和3臺(tái)輔根服務(wù)器組成。

也就是說(shuō)，在IPv6下，我們一定程度上擁有了“網(wǎng)絡(luò)安全感”。

IPv6有相關(guān)的認(rèn)證

我們國(guó)家早期的時(shí)候，曾經(jīng)非常積極地推動(dòng)過(guò)IPv6的普及。

后來(lái)，因?yàn)榉N種原因，我們國(guó)家放慢了IPv6的推進(jìn)腳步，被美國(guó)等國(guó)家超越，IPv6普及率淪落到全球排名三十以外。爾后，我們國(guó)家又重新開(kāi)始大力推動(dòng)IPv6的發(fā)展。

曾經(jīng)在2017年11月，中共中央辦公廳、國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)了《推進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議第六版(IPv6)規(guī)模部署行動(dòng)計(jì)劃》，并發(fā)出通知，要求各地區(qū)各部門(mén)結(jié)合實(shí)際認(rèn)真貫徹落實(shí)。工信部也發(fā)布了關(guān)于貫徹落實(shí)《行動(dòng)計(jì)劃》的通知，進(jìn)一步提出明確的任務(wù)和指標(biāo)要求。

之所以急迫地要求推進(jìn)，很大一部分原因，在于推動(dòng)通信基礎(chǔ)設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，為5G打基礎(chǔ)，為物聯(lián)網(wǎng)打基礎(chǔ)，為工業(yè)4.0打基礎(chǔ)，為全面實(shí)現(xiàn)“中國(guó)制造2025”做好充分的準(zhǔn)備。

尤其是物聯(lián)網(wǎng)，現(xiàn)在進(jìn)入高速發(fā)展階段，地址需求非常大(根據(jù)預(yù)測(cè)，2025年，物聯(lián)網(wǎng)的連接數(shù)將超過(guò)270億)，迫切需要IPv6。

如果幾十億人口還可以勉強(qiáng)用IPv4的話，物聯(lián)網(wǎng)一旦上來(lái)，IPv4肯定是hold不住的。

除此之外，IPv6還涉及到國(guó)家的網(wǎng)絡(luò)安全和網(wǎng)絡(luò)主權(quán)。

大家都知道，我們上網(wǎng)需要用到DNS(域名解析)。我們?cè)L問(wèn)www.baidu.com，需要把這個(gè)地址發(fā)到DNS服務(wù)器，服務(wù)器返回一個(gè)IP地址，我們才能訪問(wèn)百度的網(wǎng)站。