10月20日，在烏鎮(zhèn)舉辦的第六屆世界互聯(lián)網(wǎng)大會上，中國電信副總經(jīng)理劉桂清表示：“中國電信城域網(wǎng)、移動網(wǎng)、骨干網(wǎng)、IDC等均實現(xiàn)了IPv6的商用部署，目前已建成規(guī)模最大、業(yè)務(wù)形態(tài)最全的IPv6網(wǎng)絡(luò)”，“已為超過3億用戶分配IPv6地址”。

這一新聞再次引起了公眾對IPv6的廣泛關(guān)注。

那么問題來了，究竟什么是IPv6?它到底是干啥用的?……

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(guān)工作的人，或多或少聽說過它。

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。

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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(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[[280040]])

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)。

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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(shè)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(luò)。

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(shè)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。

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根據(jù)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)研究機構(gòu)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(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(guān)工作。

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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(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：

2001:0db8:85a3:08d3:1319:8a2e:0370:7344 

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：

2001:DB8:2de: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：

2001:DB8:2de::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?

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：

• 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。
• IPv6增加了增強的組播支持以及對流的控制，對多媒體應(yīng)用很有利，對服務(wù)質(zhì)量(QoS)控制也很有利。
• 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(luò)(尤其是局域網(wǎng))的管理更加方便和快捷。
• IPv6具有更高的安全性。用戶可以對網(wǎng)絡(luò)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(luò)的安全性。
• IPv6具有更好的擴容能力。如果新的技術(shù)或應(yīng)用需要時，IPV6允許協(xié)議進行擴充。
• 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(guān)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(guān)。

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(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(wù)，都會受到限制，你只能通過復雜的設(shè)置才能解決，也會影響網(wǎng)絡(luò)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(wù)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(gòu)，ICANN)申請到IP地址，再賣給下游用戶。稀缺沒關(guān)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(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?，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。

所以，運營商和ISP其實都不是很喜歡IPv6。

至于設(shè)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(guān)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)。

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“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(wù)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(jié)合實際認真貫徹落實。

2018年5月，工信部也發(fā)布了關(guān)于貫徹落實《推進IPv6規(guī)模部署行動計劃》的通知，進一步提出明確的IPv6落地任務(wù)和指標要求。

之所以這么急迫地要求推進，很大一部分原因，在于推動通信基礎(chǔ)設(shè)備的標準化建設(shè)，為5G打基礎(chǔ)，為物聯(lián)網(wǎng)打基礎(chǔ)，為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)打基礎(chǔ)，為全面實現(xiàn)“萬物互聯(lián)”做好充分的準備。

尤其是行業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)互聯(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(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)。我們訪問www.baidu.com，需要把這個地址發(fā)到DNS服務(wù)器，服務(wù)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(wù)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。

如果發(fā)生特殊情況，DNS服務(wù)被對手切斷，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(wù)器架設(shè)，中國部署了其中的4臺，由1臺主根服務(wù)器和3臺輔根服務(wù)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(luò)安全感”，不再受制于人。

最后，再告訴大家一個小技巧——究竟該如何知道自己現(xiàn)在的手機或電腦是不是支持IPv6呢?

很簡單，打開Ipv6-test.com這個網(wǎng)站，就會顯示你是不是支持了：

Supported，就是支持

其實大家也可以看到，當前大部分支持IPv6的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中都是雙棧環(huán)境，即同時支持IPv4和IPv6。

當我們連接運營商LTE網(wǎng)絡(luò)的時候，它一般會分配一個IPv4地址和一個IPv6地址。雙棧環(huán)境下，用戶自動選擇使用IPv6或者IPv4協(xié)議去連接遠端服務(wù)。如果服務(wù)端域名支持IPv6，客戶端則會優(yōu)先使用IPv6協(xié)議去連接服務(wù)端;當服務(wù)端域名只支持IPv4，客戶端則會使用IPv4協(xié)議去連接服務(wù)端，完成請求。