IPv6和IPv4的区别
ipv6是什么
IPv6 (Internet Protocol Version 6),也被称为IPng (IP Next Generation),也就是下一代IP协议。IPv6是当前主流IP协议IPv4的升级版本。
现在从国家政策,到各大互联网公司,都在积极推动IPv6的落地,华为HCIE 3.0的考纲,也将各个协议的IPv6版本加入了重点考察范围。
为什么要用IPv6
2.1 IPv4当前的问题
任何技术的革新,都在解决痛点,那现在的IPv4存在哪些问题呢?
1.地址数量有限
现在IPv4地址已经分配完了,中国总共只有3亿地址,相当于10个人只能分到2个地址,远远不够使用。而中国还是除美国外地址数量最多的国家。
2.NAT技术降低网络性能
当前地址有限的解决方案是NAT,网络地址转换技术。
NAT就是让多个内网主机,转成一个公网IP来连接互联网。这样虽然能暂时解决地址紧缺的问题,但会带来更多的问题。首先地址转换对设备的压力很大,势必会降低网络性能,增加延迟,降低体验。
为什么中国移动的宽带体验就是比不上中国电信和联通呢?并不是技术问题,中国移动这么大的运营商技术能差到哪里去,根本的原因还是移动的公网IP地址太少,只能通过更多的NAT来承载用户的数据,所以延迟更大,给用户体验不佳,当然移动也因此只能降低宽带费用来获取用户。
3.NAT并不能长久的解决地址紧缺问题
因为NAT实现一个公网地址承载多个用户流量的原理是,用端口号来区分不同用户的连接,但是一个公网IP最多只有6535个端口,所以承载的连接数有限。当用户数据持续增多,也必须要用到更多的公网IP了。
现在的移动互联网发展这么迅速,数据流越来越大,升级IPv6可以说迫在眉睫,这也是为什么比较大的几个互联网公司,率先做了IPv6改造。留意下会发现BAT(百度阿里腾讯),TMD(头条美团滴滴)都已经完成了IPv6整体升级
4.无法适应物联网的发展
万物互连,万物都需要P地址,当然IPv4已经有心无力
5.广播机制存在,对网络性能会造成损耗
IPv4中的ARP、DHCP等必备协议均采用广播方式,对网络的性能会有一定消耗。
2.2 IPv6有哪些特点,是如何解决IPv4的各个问题的?
1.地址数量巨大
IPv6采用128位的地址空间,总地址数量是2的128次方,理论上可以说地址数量近乎无限。
Pv6可以给地球上的每粒沙子都分到1个地址
2.提高网络性能
IPv6不但可以避免NAT造成的性能损耗,另外还精简了报头结构,让数据转发效率更高。
和IlPv4头部相比,IPv6头部去除了IHL、identifiers、Flags、Fragment Offset、Header Checksum、Options、Padding域,只增了流标签域,因此IPv6报文头的处理较IPv4大大简化,提高了处理效率。
图:IPv4报文头部
图:IPv6报文头部
当然,可能会问,IPv6头部精简掉的这些字段,都是有用的呀。要用的时候没有怎么办?IPv6提出了扩展头部的概念,可以按需对头部字段进行扩展,可以实现所需的功能。比如需要做lP分片,那就加入用于分片的扩展头部即可。
另外IPv6取消了广播机制,用组播来代替IPv4的广播,可以减少广播报文对全网的性能消耗,具体原理后续会详细讲解。
1.简化运维,自动编址
IPv4需要借助DHCP才可以实现终端自动获取地址。IPv6本身就具备自动配置地址的能力。
2.更加安全
IPv6原生支持IPsec扩展头部,可以从各个方面保障数据传输的安全。
所以我们也能发现,IPv4中的OSPF、VRRP等都要考虑怎么保证自己的安全,加入了邻居验证机制,而lPv6版本的OSPFv3,VRRPfor IPv6都没有设计验证机制,因为IPv6本身即可实现安全保障。
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