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什么是ipv6,它有什么特别之处?
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2019-02-26
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近日，工信部印发了关于贯彻落实《推进ipv6规模部署行动计划》的通知。
通知的具体内容我就不贴出来了，主要意思就是：国家要大力推动ipv6的规模化部署，因此，我们提出了一些具体举措，敦促手机终端、承载网络、数据中心等全面支持ipv6，我们要在这方面领先全世界。。。
那么，问题来了——
什么是ipv6？它有什么特别之处？
为什么国家突然会发文要求推进它？
它对我们的工作生活会造成什么影响？
……
今天，给大家做一个“ipv6大揭秘”
ipv6到底是什么意思？
其实，ipv6并不是一个新鲜事物。早在上个世纪90年代，它就已经诞生了。我相信，从事it或通信相关工作的人，或多或少听说过它。
ipv6的全称是internet protocol version 6。其中，internet protocol译为“互联网协议”。所以，ipv6就是互联网协议第6版。
任何网络工作都是基于协议的。协议是网络进行运作的规则和标准。
我们现在所说的上网，就是上“国际互联网（internet）”。互联网是基于tcp/ip协议族的，而ip是这个协议族中的核心组成部分。
tcp/ip模型对应的协议
ip是网络层协议。它的主要任务，就是根据源主机和目的主机的地址，进行数据的传送。
大家一定经常听说ip地址。是的，ip地址就是ip协议里面的概念。你要联网，就要有ip地址，就像你要寄信，就要有门牌地址一样。
既然ipv6是第6版（version 6），说明在它之前有更老的版本。我们现在广泛使用的，就是ipv4，也就是第4版（version 4）。
为什么要用ipv6取代ipv4呢？
最主要的原因，就是地址数量不够用了。
ipv4迄今为止已经使用了30多年。最早期的时候，互联网只是设计给美国军方用的，根本没有考虑到它会变得如此庞大，成为全球网络
尤其是进入21世纪后，随着计算机和智能手机的迅速普及，互联网开始爆发性发展，越来越多的上网设备出现，越来越多的人开始连接互联网。这就意味着，需要越来越多的ip地址。
根据互联网数据研究机构的统计，全世界 76 亿人口，网民总数已经超过了 40 亿（2018年1月）。
ipv4到底一共有多少个ip地址呢？答案是2的32次方，也就是约42.9亿个。
所以说，ipv4地址池接近枯竭，根本无法满足互联网发展的需要。人们迫切需要更高版本的ip协议，更大数量的ip地址池。（有点像固定电话号码升位。）
其实地址不够的问题，并不是这几年才发现的。
早在1990年，ietf（互联网工程任务小组，成立于1985年底，是全球互联网最具权威的技术标准化组织）就开始规划ipv4的下一代协议。他们还建立了ipng（下一代ip），拉了一帮人，专门推进相关工作。
1994年，各ipng的代表们于多伦多举办的ietf会议中，正式提议ipv6发展计划。 该提议直到同年的11月17日才被认可，并于1996年8月10日成为ietf的草案标准。
1998年12月，ipv6被ietf正式推出，也就是互联网标准规范rfc2460。
2003年1月22日，ietf发布了ipv6测试性网络，即6bone网络。
随着十多年的发展，ipv6已经被很多通信网络和终端设备厂商支持，取得了长足的进步。
以我们用的最多的windows电脑操作系统来说，从windows 2000开始，就已经支持ipv6了。到windows xp时，进入了产品完备阶段。而windows vista及以后的版本，如win7、win8、win10等，都已经完全支持ipv6。
win10中的ipv6选项
2012年6月6日，国际互联网协会专门举行了“世界ipv6启动纪念日”。这一天，多家知名凯发k8网址手机下载（如google、facebook和yahoo等）正式开始永久性支持ipv6访问。
ipv6会带给我们什么？
首先，最重要的一点，就是前面所说的地址池扩容。
ipv4的地址池是约42.9亿，ipv6能达到多少呢
数量如下——
34028236692093846363374607431768211456个…
不用数了，数到后面脑子就会秀逗了…
简单说，是2的128次方。
这个数量，即使是给地球上每一颗沙子都分配一个ip，也是妥妥够用的。（沙子表示一脸懵逼~ ）
这个数量值是怎么得来的呢？还是它的地址位长决定的。
如果以二进制来写，ipv6的地址是128位。不过，这样写显然不太方便（一行都写不下）。所以，通常用十六进制来写，也就缩短成32位。
32位会分为8组，每组4位。
所以，下面这样的，就是一个标准的、合法的ipv6地址示例：
2001:0db8:85a3:08d3:1319:8a2e:0370:7344
注意啦！ipv6的地址是可以简写的！每项数字前导的0可以省略。
例如，下面这个地址：
2001:0db8:02de:0000:0000:0000:0000:0e13
红色的“0”，就可以省略，变成：
更进一步的，如果有一组或连续几组都是0，那么可以简写成“::”，也就是：
是不是很神奇？
注意，一个ipv6地址，只能有一个“::”。
为什么呢？很简单，你看下面这四个地址，如果缩写，会变成什么样？
是的，都是2001::25de::cade，冲突了。所以，这个地址是非法的，不允许存在的。
关于ipv6地址，还有很多技术细节，因为篇幅的原因，不再赘述。
除了地址数量之外，ipv6还有很多优点，例如：
1、ipv6使用更小的路由表。使得路由器转发数据包的速度更快。
2、ipv6增加了增强的组播支持以及对流的控制，对多媒体应用很有利，对服务质量（qos）控制也很有利。
3、ipv6加入了对自动配置的支持。这是对dhcp协议的改进和扩展，使得网络（尤其是局域网）的管理更加方便和快捷。
4、ipv6具有更高的安全性。用户可以对网络层的数据进行加密并对ip报文进行校验，极大地增强了网络的安全性。
5、ipv6具有更好的扩容能力。如果新的技术或应用需要时，ipv6允许协议进行扩充。
6、ipv6具有更好的头部格式。ipv6使用新的头部格式，就简化和加速了路由选择过程，提高了效率。
……
看不懂？没关系，总之大家记住，ipv6的优点很多。
为什么ipv6没有迅速取代v4？
既然ipv6优点这么多，为什么它问世已经20年了，还是没有完全替代ipv4呢？
这里面的水就很深了。。。说白了，主要还是和利益有关。
如果按照本世纪初专家们的预测，我们ipv4的地址早已枯竭几万次了。
但是，一直挺到现在，大家仍然还在用ipv4，对老百姓来说，并没有因为地址不够而无法上网。
这是为什么呢？ 就是因为除了ipv6之外，我们还有一些技术，可以变相地缓解地址不足。
例如nat（network address translation，网络地址转换）。
nat是什么意思？当我们在家里或公司上网时，你的电脑肯定有一个类似192.168.0.1的地址，这种地址属于私网地址，不属于公共的互联网地址。
私网和公网
每一个小的局域网，都会使用一个网段的私网地址，在与外界连接时，再变换成公网地址。这样一来，几十个或几百个电脑，都只需要一个公网地址。
甚至还可以私网套私网，nat套nat，一层一层套。这样一来，大大节约了公网ip地址数量。
正因为如此，才让我们“续命”到了今天，不至于无法上网。
但是，nat这种方式也有很多缺点，虽然私网地址访问互联网地址方便，但互联网地址访问私网地址就困难了。很多服务，都会受到限制，你只能通过复杂的设置才能解决，也会影响网络的处理效率。
所以，就好像汽车一样，虽然大家可以共用，但仍然每个人还是希望能独立拥有。
物以稀为贵，地址越稀缺，就越值钱。掌握地址的人，就越开心。
谁开心？运营商和isp（互联网服务提供商）。
他们就像是经销商，从上游（互联网域名与号码分配机构，icann）申请到ip地址，再卖给下游用户。稀缺没关系，反正，他一定能赚取更多的差价。
如果大家去找运营商或isp买带宽，或者租赁云服务，带公共地址的，一定比不带公共地址的贵很多很多。
某云的ip地址产品
除了地址可以赚钱之外，如果升级支持ipv6，对运营商和isp来说，也意味着很大的资金投入。现在新设备基本都是支持的，但毕竟还是有一些老设备，如果在使用寿命到期之前就换，就是亏钱。
所以，运营商和isp都没有动力去启用ipv6。
至于设备商或手机电脑厂商，出于提前考虑，早已普遍支持了ipv6，意见并不是很大，也决定不了什么。
ipv6有相关的认证
我们国家早期的时候，曾经非常积极地推动过ipv6的普及。当年，因为教育网支持ipv6，很多在校学生都能访问404网站（你懂的）。
“伟大的墙”对ipv6来说，当时是不起作用的。
后来，因为种种原因，我们国家放慢了ipv6的推进脚步，被美国等国家超越，ipv6普及率沦落到全球排名三十以外。
现在，我们国家又重新开始大力推动ipv6的发展。
2017年11月，中共中央办公厅、国务院办公厅印发了《推进互联网协议第六版（ipv6）规模部署行动计划》，并发出通知，要求各地区各部门结合实际认真贯彻落实。
现在，如本文开头所说，工信部也发布了关于贯彻落实《行动计划》的通知，进一步提出明确的任务和指标要求。
之所以现在急迫地要求推进，很大一部分原因，在于推动通信基础设备的标准化建设，为5g打基础，为物联网打基础，为工业4.0打基础，为全面实现“中国制造2025”做好充分的准备。
尤其是物联网，现在进入高速发展阶段，地址需求非常大（根据预测，2025年，物联网的连接数将超过270亿），迫切需要ipv6。
如果几十亿人口还可以勉强用ipv4的话，物联网一旦上来，ipv4肯定是hold不住的。
除此之外，ipv6还涉及到国家的网络安全和网络主权。
大家都知道，我们上网需要用到dns（域名解析）。我们访问www.baidu.com，需要把这个地址发到dns服务器，服务器返回一个ip地址，我们才能访问百度的网站。
dns查询
在ipv4阶段，全球dns根服务器，一共只有13台，1台主的，12台辅的。13台里面，10台在美国，另外3台在英国、瑞典和日本。
如果中美开战，dns服务被切断，我们的互联网就将全面陷入半瘫痪状态。（最近的中兴事件，大家也应该警醒，我们不能被人轻易“卡住脖子”。）
到了ipv6，情况就不一样了。
2017年11月28日，由下一代互联网国家工程中心牵头发起的“雪人计划”，已在全球完成25台ipv6 dns根服务器架设，中国部署了其中的4台，由1台主根服务器和3台辅根服务器组成。
雪人计划
也就是说，在ipv6下，我们一定程度上拥有了“网络安全感”。
好啦，关于ipv6的内容，今天就讲这么多。
胳膊拧不过大腿，随着国家的大力推进，不管各利益相关方是否愿意，ipv6都会取代ipv4，成为主流。我们所需要做的呢，就是静静地感受它带给我们的便利和安全。
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