什么是IPv6？它有什么特別的地方？

去年，工信部印發(fā)了關于貫徹落實《推進IPv6規(guī)模部署行動計劃》的通知。

通知的具體內(nèi)容我就不貼出來了，主要意思就是：國家要大力推動IPv6的規(guī)模化部署，因此，我們提出了一些具體舉措，敦促手機終端、承載網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)中心等全面支持IPv6，我們要在這方面領先全世界。。。

那么，問題來了——

什么是IPv6？它有什么特別之處？

為什么國家會發(fā)文要求推進它？

它對我們的工作生活會造成什么影響？

……

IPv6到底是什么意思？

其實，IPv6并不是一個新鮮事物。早在上個世紀90年代，它就已經(jīng)誕生了。我相信，從事IT或通信相關工作的人，或多或少聽說過它。

IPv6的全稱是InternetProtocolversion6。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)絡工作都是基于協(xié)議的。協(xié)議是網(wǎng)絡進行運作的規(guī)則和標準。

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

TCP/IP模型對應的協(xié)議

IP是網(wǎng)絡層協(xié)議。它的主要任務，就是根據(jù)源主機和目的主機的地址，進行數(shù)據(jù)的傳送。

大家一定經(jīng)常聽說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，就要有門牌地址一樣。

小棗君的IP地址（不要攻擊我啊）

既然IPv6是第6版（Version 6），說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。最早期的時候，互聯(lián)網(wǎng)只是設計給美國軍方用的，根本沒有考慮到它會變得如此龐大，成為全球網(wǎng)絡。

尤其是進入21世紀后，隨著計算機和智能手機的迅速普及，互聯(lián)網(wǎng)開始爆發(fā)性發(fā)展，越來越多的上網(wǎng)設備出現(xiàn)，越來越多的人開始連接互聯(lián)網(wǎng)。這就意味著，需要越來越多的IP地址。

根據(jù)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)研究機構的統(tǒng)計，全世界 76 億人口，網(wǎng)民總數(shù)已經(jīng)超過了 40 億（2018年1月）。

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

所以說，IPv4地址池接近枯竭，根本無法滿足互聯(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。（有點像固定電話號碼升位。）

其實地址不夠的問題，并不是這幾年才發(fā)現(xiàn)的。

早在1990年，IETF（互聯(lián)網(wǎng)工程任務小組，成立于1985年底，是全球互聯(lián)網(wǎng)最具權威的技術標準化組織）就開始規(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，專門推進相關工作。

1994年，各IPng的代表們于多倫多舉辦的IETF會議中，正式提議IPv6發(fā)展計劃。該提議直到同年的11月17日才被認可，并于1996年8月10日成為IETF的草案標準。

1998年12月，IPv6被IETF正式推出，也就是互聯(lián)網(wǎng)標準規(guī)范RFC2460。

2003年1月22日，IETF發(fā)布了IPv6測試性網(wǎng)絡，即6bone網(wǎng)絡。

隨著十多年的發(fā)展，IPv6已經(jīng)被很多通信網(wǎng)絡和終端設備廠商支持，取得了長足的進步。

以我們用的最多的windows電腦操作系統(tǒng)來說，從Windows 2000開始，就已經(jīng)支持IPv6了。到Windows XP時，進入了產(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。

Win10中的IPv6選項

2012年6月6日，國際互聯(lián)網(wǎng)協(xié)會專門舉行了“世界IPv6啟動紀念日”。這一天，多家知名網(wǎng)站（如Google、Facebook和Yahoo等）正式開始永久性支持IPv6訪問。

IPv6會帶給我們什么？

首先，最重要的一點，就是前面所說的地址池擴容。

IPv4的地址池是約42.9億，IPv6能達到多少呢？

數(shù)量如下——

340282366920938463463374607431768211456個…

不用數(shù)了，數(shù)到后面腦子就會秀逗了…

簡單說，是2的128次方。

這個數(shù)量，即使是給地球上每一顆沙子都分配一個IP，也是妥妥夠用的。（沙子表示一臉懵逼~）

這個數(shù)量值是怎么得來的呢？還是它的地址位長決定的。

如果以二進制來寫，IPv6的地址是128位。不過，這樣寫顯然不太方便（一行都寫不下）。所以，通常用十六進制來寫，也就縮短成32位

32位會分為8組，每組4位。

所以，下面這樣的，就是一個標準的、合法的IPv6地址示例：

200185a313190370:7344

注意啦！IPv6的地址是可以簡寫的！每項數(shù)字前導的0可以省略。

例如，下面這個地址：

2001:0DB8:02de:0000:0000:0000:0000:0e13

紅色的“0”，就可以省略，變成：

20012de:0:0:0:0:e13

更進一步的，如果有一組或連續(xù)幾組都是0，那么可以簡寫成“::”，也就是：

20012de::e13

是不是很神奇？

注意，一個IPv6地址，只能有一個“::”。

為什么呢？很簡單，你看下面這四個地址，如果縮寫，會變成什么樣？

2001000000000000:cade

2001000025de0000:cade

2001000000000000:cade

200125de00000000:cade

是的，都是2001::cade，沖突了。所以，這個地址是非法的，不允許存在的。

關于IPv6地址，還有很多技術細節(jié)，因為篇幅的原因，不再贅述。

除了地址數(shù)量之外，IPv6還有很多優(yōu)點，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增加了增強的組播支持以及對流的控制，對多媒體應用很有利，對服務質(zhì)量（QoS）控制也很有利。

3、IPv6加入了對自動配置的支持。這是對DHCP協(xié)議的改進和擴展，使得網(wǎng)絡（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。用戶可以對網(wǎng)絡層的數(shù)據(jù)進行加密并對IP報文進行校驗，極大地增強了網(wǎng)絡的安全性。

5、IPv6具有更好的擴容能力。如果新的技術或應用需要時，IPV6允許協(xié)議進行擴充。

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

……

看不懂？沒關系，總之大家記住，IPv6的優(yōu)點很多。

為什么IPv6沒有迅速取代v4？

既然IPv6優(yōu)點這么多，為什么它問世已經(jīng)20年了，還是沒有完全替代IPv4呢？

這里面的水就很深了。。。說白了，主要還是和利益有關。

如果按照本世紀初專家們的預測，我們IPv4的地址早已枯竭幾萬次了。

但是，一直挺到現(xiàn)在，大家仍然還在用IPv4，對老百姓來說，并沒有因為地址不夠而無法上網(wǎng)。

這是為什么呢？就是因為除了IPv6之外，我們還有一些技術，可以變相地緩解地址不足。

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

NAT是什么意思？當我們在家里或公司上網(wǎng)時，你的電腦肯定有一個類似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)

每一個小的局域網(wǎng)，都會使用一個網(wǎng)段的私網(wǎng)地址，在與外界連接時，再變換成公網(wǎng)地址。這樣一來，幾十個或幾百個電腦，都只需要一個公網(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，大大節(jié)約了公網(wǎng)IP地址數(shù)量。

正因為如此，才讓我們“續(xù)命”到了今天，不至于無法上網(wǎng)。

但是，NAT這種方式也有很多缺點，雖然私網(wǎng)地址訪問互聯(lián)網(wǎng)地址方便，但互聯(lián)網(wǎng)地址訪問私網(wǎng)地址就困難了。很多服務，都會受到限制，你只能通過復雜的設置才能解決，也會影響網(wǎng)絡的處理效率。

所以，就好像汽車一樣，雖然大家可以共用，但仍然每個人還是希望能獨立擁有。

物以稀為貴，地址越稀缺，就越值錢。掌握地址的人，就越開心。

誰開心？運營商和ISP（互聯(lián)網(wǎng)服務提供商）。

他們就像是經(jīng)銷商，從上游（互聯(lián)網(wǎng)域名與號碼分配機構，ICANN）申請到IP地址，再賣給下游用戶。稀缺沒關系，反正，他一定能賺取更多的差價。

如果大家去找運營商或ISP買帶寬，或者租賃云服務，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

除了地址可以賺錢之外，如果升級支持IPv6，對運營商和ISP來說，也意味著很大的資金投入。現(xiàn)在新設備基本都是支持的，但畢竟還是有一些老設備，如果在使用壽命到期之前就換，就是虧錢。

所以，運營商和ISP都沒有動力去啟用IPv6。

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

IPv6有相關的認證

我們國家早期的時候，曾經(jīng)非常積極地推動過IPv6的普及。當年，因為教育網(wǎng)支持IPv6，很多在校學生都能訪問404網(wǎng)站（你懂的）。

“偉大的墻”對IPv6來說，當時是不起作用的。

后來，因為種種原因，我們國家放慢了IPv6的推進腳步，被美國等國家超越，IPv6普及率淪落到全球排名三十以外。

現(xiàn)在，我們國家又重新開始大力推動IPv6的發(fā)展。

2017年11月，中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發(fā)了《推進互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議第六版（IPv6）規(guī)模部署行動計劃》，并發(fā)出通知，要求各地區(qū)各部門結合實際認真貫徹落實。

現(xiàn)在，如本文開頭所說，工信部也發(fā)布了關于貫徹落實《行動計劃》的通知，進一步提出明確的任務和指標要求。

之所以現(xiàn)在急迫地要求推進，很大一部分原因，在于推動通信基礎設備的標準化建設，為5G打基礎，為物聯(lián)網(wǎng)打基礎，為工業(yè)4.0打基礎，為全面實現(xiàn)“中國制造2025”做好充分的準備。

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

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

除此之外，IPv6還涉及到國家的網(wǎng)絡安全和網(wǎng)絡主權。

大家都知道，我們上網(wǎng)需要用到DNS（域名解析）。我們訪問www.baidu.com，需要把這個地址發(fā)到DNS服務器，服務器返回一個IP地址，我們才能訪問百度的網(wǎng)站。

DNS查詢

在IPv4階段，全球DNS根服務器，一共只有13臺，1臺主的，12臺輔的。13臺里面，10臺在美國，另外3臺在英國、瑞典和日本。

如果中美開戰(zhàn)，DNS服務被切斷，我們的互聯(lián)網(wǎng)就將全面陷入半癱瘓狀態(tài)。（最近的中興事件，大家也應該警醒，我們不能被人輕易“卡住脖子”。）

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)國家工程中心牽頭發(fā)起的“雪人計劃”，已在全球完成25臺IPv6 DNS根服務器架設，中國部署了其中的4臺，由1臺主根服務器和3臺輔根服務器組成。

雪人計劃

也就是說，在IPv6下，我們一定程度上擁有了“網(wǎng)絡安全感”。

好啦，關于IPv6的內(nèi)容，今天就講這么多。

胳膊擰不過大腿，隨著國家的大力推進，不管各利益相關方是否愿意，IPv6都會取代IPv4，成為主流。我們所需要做的呢，就是靜靜地感受它帶給我們的便利和安全。