云小课 | IPv4枯了，IPv6来了

IPv6的由来

上节课我们讲了公网IP与私网IP，了解了IP地址的一些知识。

我们一般常见的IP地址，例如：192.168.0.1，这种由32位二进制数值组成的IP地址，属于IPv4地址。IPv4即第四代互联网协议。过去几十年来世界互联网用户一直使用的是IPv4，地址数量是2^32，大约43亿个，看起来好像非常多。随着物联网、移动互联网、5G等技术的发展，不久的将来，人与人、人与物、物与物都会相连，在万物互联的时代，连接变得很简单。到那时，万物都需要一个专属IP地址来识别。而IPv4的问题就逐渐显露出来：32位的IP地址要枯了！

为了解决地址不够用的问题，IPv4的“继承者”IPv6来了！

什么是IPv6呢？IPv6就是第六代互联网协议，是用来替代IPv4的下一代IP协议，其地址数量号称可以为全世界的每一粒沙子编上一个地址。IPv6的使用，不仅能解决网络地址资源数量的问题，而且也解决了多种接入设备连入互联网的障碍。

IPv4 VS IPv6

IPv4和IPv6具体有哪些区别呢？

来来来~看这里：

问题	IPv4	IPv6
概念	Internet Protocol version 4（IPv4）互联网通信协议（TCP/IP协议）第四版，简称网际协议版本 4。	Internet Protocol version 6（IPv6）互联网通信协议（TCP/IP协议）第 6 版，通常简称为网际协议版 6
地址	IPv4 使用32位地址，4 字节，一共有2^32个。点分（点式）十进制表示法：以四段三位十进制数表示，并用“.”（圆点）分隔。格式为 nnn.nnn.nnn.nnn，4 个字节以点分割分为 4 段，每段一个字节，一个字节有 8 位，能表示的数字位 0-255，0<=nnn<=255。可省略前导 0。例如：192.168.1.255	IPv6 使用 128 位地址，16 字节，一共有2^128个（43亿×43亿×43亿×43亿）。近乎无限的地址空间是IPv6的最大优势。冒分（冒号）十六进制表示法：以八段四位十六进制数表示，并用“：”（冒号）分隔。格式为 xxxx:xxxx:xxxx:xxxx:xxxx:xxxx:xxxx:xxxx，16 个字节以冒号分割分为 8 段，每段 2 个字节，一个字节有 8 位。可省略前导 0。例如：2001:0db8:86a3:08a3:1319:8e2e:0330:7433
报文格式	IPv4报头，有 20-60 个字节的可变长度，可能附带各种选项。IPv4报文在转发过程中往往需要中间路由转发设备进行软件处理，对于性能是个很大的消耗，因此实际中也很少使用。	IPv6报头，有40个字节的固定长度，报头的处理更为简化，提高了处理效率。另外，IPv6为了更好支持各种选项处理，提出了扩展头的概念，新增选项时不必修改现有结构，理论上可以无限扩展，体现了优异的灵活性。
自动配置和重新编址	由于IPv4地址只有32比特，并且地址分配不均衡，导致在网络扩容或重新部署时，经常需要重新分配IP地址，因此需要能够进行自动配置和重新编址，以减少维护工作量。目前IPv4的自动配置和重新编址机制主要依靠DHCP协议。	IPv6协议内置支持通过地址自动配置方式使主机自动发现网络并获取IPv6地址，大大提高了内部网络的可管理性。
路由聚合	由于IPv4发展初期的分配规划问题，造成许多IPv4地址分配不连续，不能有效聚合路由。日益庞大的路由表耗用大量内存，对设备成本和转发效率产生影响，这一问题促使设备制造商不断升级其产品，以提高路由寻址和转发性能。	巨大的地址空间使得IPv6可以方便的进行层次化网络部署。层次化的网络结构可以方便的进行路由聚合，提高了路由转发效率。
对端到端的安全的支持	IPv4协议制定时并没有仔细针对安全性进行设计，因此固有的框架结构并不能支持端到端的安全。	IPv6中，网络层支持IPSec的认证和加密，支持端到端的安全。
对QoS（Quality of Service）的支持	随着网络会议、网络电话、网络电视迅速普及与使用，客户要求有更好的QoS来保障这些音视频实时转发。IPv4并没有专门的手段对QoS进行支持。	IPv6新增了流标记域，提供QoS保证。
对移动特性的支持	随着Internet的发展，移动IPv4出现了一些问题，比如：三角路由，源地址过滤等。	IPv6协议规定必须支持移动特性。和移动IPv4相比，移动IPv6使用邻居发现功能可直接实现外地网络的发现并得到转交地址，而不必使用外地代理。同时，利用路由扩展头和目的地址扩展头移动节点和对等节点之间可以直接通信，解决了移动IPv4的三角路由、源地址过滤问题，移动通信处理效率更高且对应用层透明。

有人做了一个形象的总结，IPv6是“多快好省”，即：数量多，速度快，质量好，成本省！

多：IP地址多如沙粒，约有340万亿个

快：无需协议转换、访问速度快

好：IPSec设计、安全可靠

省：端到端更透明、成本更低

IPv4当前还是主流，也有越来越多的企业开始使用IPv6，但是由于IPv6本身与IPv4不兼容，在IPv6成为主流协议之前，必须解决其过渡问题。目前企业与用户的日常工作越来越依赖于Internet，所以IPv4到IPv6的过渡必须是一个渐进的过程，网络需要提供支持V4、V4/V6、V6三种业务共存的场景。

这个......怎么解决？

以下为大家介绍两个典型的IPv6业务场景。

场景一：下一代互联网门户网站

下一代互联网门户网站需要支持来自于各种不同终端类型及版本的访问，在网络协议上需要同时支持IPv4及IPv6的访问，同时对外提供的访问地址必须保持统一。

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场景二：企业平滑升级至IPv6基础架构

企业门户网站大多数都是基于前期的IPv4架构所构建和设计，通过开启IPv6转换，在保持网站已有架构不变的情况下可以快速的使用IPv6对外提供服务。实现客户内部业务网络侧“零”改造。

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