一文读懂什么是IPv6以及IPv6的优势

2019年IPv4网络地址全部分配完毕，没有更多的IPv4地址可以分配给ISP和其他大型网络服务商。而物联网、人工智能等新技术方兴未艾，表现出对IP地址的巨大需求。因此包括我国在内的世界主要国家和地区都加速了IPv6网络的推广普及。

一、什么是IPv6？

IPv6是英文“Internet Protocol Version 6”（互联网协议第6版）的缩写，是互联网工程任务组（IETF）设计的用于替代IPv4的下一代IP协议。由于IPv4网络地址严重不足，已经对互联网的快速发展和应用造成了极大制约，IPv6网络巨大的地址空间，解决了当前网络资源数量不足的困境，同时解决了多场景下设备接入互联网的障碍。

因此，在2016年IETF就提出建议，要求新制定的国际互联网标准只支持IPv6，不再兼容IPv4网络。但由于现有网络架构都采用的IPv4协议，很难在短时间内完成从IPv4到IPv6协议的替换，因此IPv6在提出来的很长一段时间里，推进比较缓慢。

而近年来新技术发展爆发出对IP地址的巨大需求，IPv4却无多余地址分配，IPv6的发展才步入发展的快车道。尤其是我国，在IPv4协议年代，根服务器都部署在国外，长期面临被国外“断根”卡脖子的尴尬局面，因此从2017年开始，我国就印发了一系列政策文件，鼓励IPv6网络的规模化部署，并取得了明显成效。截至2023年10月，我国IPv6地址拥有量达到67417块（/32），位居世界第二，IPv6活跃用户数达7.617亿，占互联网网民总数的71.38%，IPv6普及已成为大势所趋。

二、与IPv4相比，IPv6有哪些优点？

更大的地址空间：IPv6采用128位地址长度，相比IPv4的32位地址空间，提供了更大的地址容量，几乎可以不受限制地提供地址，更好地满足了日益增长的接入设备对地址的分配需求。

更高的安全性

IPv6内置了IPSec（互联网协议安全），提供了端到端的安全性保障，能够对传输过程进行加密处理，用户和服务器之间的通信不易被破解，能够避免大多数的欺骗攻击。

更简单的报文结构：IPv6的报文结构更加精简，将选项字段和分片字段的功能转移到扩展报头中，使得报文结构更加固定和规范，减少了处理过程中的复杂性和开销。

更快的路由速度：IPv6的地址分配遵循“聚类”原则，使得路由器能够在路由表中用一条记录表示一片子网，大大减少了路由器中路由表的长度，提高了路由器转发数据包的速度，从而提高了网络性能。

支持更多的服务类型：IPv6设计成支持更多的服务类型，并允许协议继续演变，增加新的功能，使之适应未来技术的发展。这为未来互联网技术的发展提供了更多的可能性。

三、IPv6和IPv4如何互通？

由于目前互联网上的大多数设备仍然使用IPv4网络，不可能在短时间内同时切换至IPv6网络上，在IPv4向IPv6过渡的漫长阶段，如何实现两者之间的互通呢？

自IPv6网络诞生以来，IETF已经提出超过20种IPv6改造方案，但目前市场上主流的可行的IPv6改造方案主要有双栈技术、隧道技术和翻译技术三种。

双栈技术

双栈技术就是使IPv6网络节点中具有IPv4和IPv6双栈，可以同时支持IPv4和IPv6两种网络协议。由于IPv4和IPv6是功能相近的网络层协议，并承载相同的TCP或UDP传输层协议。如果一台主机同时支持IPv6和IPv4协议，那么该主机就可以和仅支持IPv4和仅支持IPv6协议的主机进行通信。

该技术是一种比较彻底的IPv6改造方案，但对站点要求较高，改造难度大，实施周期长，会涉及从服务器到代码层面的整体升级改动。

隧道技术

隧道技术的原理是将IPv6数据包作为数据封装在IPv4数据包中，使IPv6数据包能够在已有的IPv4网络架构中传输使用。隧道对于源站点和目的站点都是透明的。在隧道入口，路由器将IPv6的数据分组封装在IPv4中，该IPv4分组源地址和目的地址分别是隧道入口和出口的IPv4地址。在隧道出口处，再将IPv6分组取出转发给目的站点。

隧道技术优点是部署方便快捷，只需增加一个IPv6隧道服务器即可，缺点是需要用户端安装相应的IPv6隧道软件，普适性比较差，不宜大规模部署。

翻译技术

翻译技术的原理是在IPv6用户与IPv4网站之间部署协议转换设备，建立IPv6与IPv4地址和端口的映射关系，以实现IPv6和IPv4网络的互联互通。

①这个协议转换设备处于IPv6和IPv4网络的交界处，实现IPv6主机与IPv4主机之间的互通。

②协议转换设备维护着一个IPv4地址池，为IPv6网络中的节点分配IPv4地址，并且完成IPv4协议和IPv6协议的转换。

该技术部署灵活，实施周期较短，难度小，只需在其授权DNS上增加一条AAAA记录即可。此外还能解决网站中由于外链导致的内容缺失问题，较其他变换技术具备更好的客户体验。

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