大家好，我是IT售前工程師Bernie。

自1981年9月開始，IPv4開始大行其道。作為互聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議的第四個(gè)版本，在長達(dá)30多年的時(shí)間里，IPv4一直作為網(wǎng)絡(luò)層的核心。

它是一種無連接的協(xié)議，即：通信的兩臺設(shè)備不需要事先建立好一條穩(wěn)定的連接通道，系統(tǒng)只需要選定路線做傳輸即可。

IPv4好用是好用，但隨著互聯(lián)網(wǎng)高速發(fā)展，連接數(shù)呈現(xiàn)指數(shù)級暴增。32位的IPv4最多只能提供大概43億個(gè)地址（2的32次方，4294967296），2011年9月，43億個(gè)IPv4地址被使用完了！

于是，IPv6走向前臺。IPv6號稱“可以為地球上每一粒沙標(biāo)注地址”，這話聽著有點(diǎn)大，實(shí)際上是有道理的。因?yàn)樗?28位長度，可以提供的地址數(shù)量也就是2的128次方（3.4028237e+38，256萬億億億億）。

IPv6的發(fā)展時(shí)間線

• 1992年，IETF（互國際互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組）提出關(guān)于下一代IP地址的發(fā)展建議，并形成白皮書。
• 1994年，用于定義IPv6的RFC（Request For Comments，需求文件）發(fā)表，并且確定了IPv4和IPv6并行使用的指導(dǎo)方針。
• 2003年，IETF發(fā)布IPv6的測試網(wǎng)絡(luò)（6bone網(wǎng)絡(luò)），驗(yàn)證IPv4向IPv6遷移的方案可行性。
• 2009年，用于驗(yàn)證IPv6協(xié)議的6bone網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)開始在全球39個(gè)國家的260個(gè)組織施行。
• 2011年，大部分服務(wù)器、計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)都支持IPv6。
• 2012年，世界互聯(lián)網(wǎng)協(xié)會舉辦IPv6紀(jì)念日，全球IPv6網(wǎng)絡(luò)正式啟動。
• 2017年，我國印發(fā)《推進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議第六版（IPv6）規(guī)模部署行動計(jì)劃》，各大企業(yè)紛紛加入轟轟烈烈的升級計(jì)劃。

地址表示

與IPv4采用“點(diǎn)分十進(jìn)制”不同，IPv6采用的是“冒分十六進(jìn)制”，整個(gè)地址包含網(wǎng)絡(luò)前綴和接口標(biāo)識兩個(gè)方面。網(wǎng)絡(luò)前綴就是網(wǎng)絡(luò)的ID，接口標(biāo)識就是主機(jī)ID，IPv6有3種表示方法。

①　冒分16進(jìn)制

格式：x:x:x:x:x:x:x:x，每個(gè)X表示地址中的16b，以十六進(jìn)制表示

舉例：
5BCD:E901:23C5:6789:AEC7:E

②　0位壓縮

如果一個(gè)IPv6地址中間包含連續(xù)的一段0，可以把連續(xù)的一段0壓縮為“::”。

舉例：AB00:0:0:0:0:0:0:1101 → AB00::1101

③　內(nèi)嵌IPv4

IPv6地址可以嵌入一段IPv4：前96位是v6地址，后32位是v4地址 x:x:x:x:d.d.d.d

舉例：::192.168.10.1 ::FF:169.167.3.1

地址類型

IPv6協(xié)議的地址類型有三種：單播地址（Unicast Address）、組播地址（Multicast Address）和任播地址（Anycast Address）。

需要注意的是：IPv4地址的廣播地址在IPv6中取消了，IPv6用組播替代了。

單播地址

跟IPv4地址中大單播地址一樣，用來唯一地標(biāo)識某一個(gè)端口。發(fā)送到單播地址的數(shù)據(jù)報(bào)文將被傳送給此地址所標(biāo)識的一個(gè)端口。

比如：采用單播地址通信，PC1就可以在同一個(gè)交換機(jī)下的端口中唯一找到PC2進(jìn)行通信。

組播地址

用來標(biāo)識一組端口，發(fā)送到組播地址的數(shù)據(jù)報(bào)文被傳送給此地址所標(biāo)識的所有接口。

比如，采用組播地址方式，PC1可以跟PC2/3/4同時(shí)通信。

任播地址

發(fā)送到任播地址的數(shù)據(jù)報(bào)文被傳送給此地址所標(biāo)識的一組端口中距離源節(jié)點(diǎn)最近的一個(gè)端口。

注意：這里說的距離是根據(jù)路由協(xié)議計(jì)算出來的，不是物理長度的地址。

IPv6報(bào)頭

IPv6的報(bào)文的整體結(jié)構(gòu)包括報(bào)頭、擴(kuò)展報(bào)頭和上層的協(xié)議數(shù)據(jù)。報(bào)頭包括如圖的以下內(nèi)容。

• Version：四位版本號，IPv6對應(yīng)的是6
• Traffic Class：流量等級，主要是QoS的等級
• 流標(biāo)簽：標(biāo)識同一個(gè)流里面的報(bào)文內(nèi)容
• 數(shù)據(jù)長度：當(dāng)前IPv6包頭后面包含的字節(jié)數(shù)，也包含擴(kuò)展報(bào)頭
• 下一報(bào)頭：當(dāng)前報(bào)頭后面接的報(bào)文的報(bào)頭類型
• 跳數(shù)限制：轉(zhuǎn)發(fā)一次就做自減，類似于IPv4的TTL

1.6. IPv6與IPv4的對比

與IPv4相比，IPv6可不是數(shù)量多這么簡單。它還有很多的優(yōu)點(diǎn)，比如支持QoS網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量等級、可以做路由聚合提高路由的轉(zhuǎn)發(fā)效率等等。列舉一小部分區(qū)別如下。

1.7. 總結(jié)

以上是對IPv6的簡要介紹，管中窺豹，很多技術(shù)細(xì)節(jié)沒有談到。比如IPv6的編址技術(shù)、重要的基礎(chǔ)協(xié)議ICMPv6等。

2023年，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)迅猛發(fā)展，全球移動連接數(shù)已突破55億，IP地址也超過了42.9億個(gè)。這兩個(gè)數(shù)量都已經(jīng)超過了IPv4地址總數(shù)，但對于IPv6來說這個(gè)數(shù)量還不夠塞牙縫的。有了IPv6，我們再也不必?fù)?dān)心連接數(shù)過多的情況。

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