第五十六期:IPv6只是增加了地址数量？其实真相并没有那么简单！
究竟什么是IPv6?它到底是干啥用的?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。
作者：小棗君
10月20日，在烏鎮(zhèn)舉辦的第六屆世界互聯(lián)網(wǎng)大會(huì)上，中國(guó)電信副總經(jīng)理劉桂清表示：“中國(guó)電信城域網(wǎng)、移動(dòng)網(wǎng)、骨干網(wǎng)、IDC等均實(shí)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(guò)3億用戶分配IPv6地址”。
這一新聞再次引起了公眾對(duì)IPv6的廣泛關(guān)注。
那么問(wèn)題來(lái)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(shí)，IPv6并不是一個(gè)新鮮事物。早在上個(gè)世紀(jì)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(tīng)說(shuō)過(guò)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。
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(jìn)行運(yùn)作的規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn)。
我們現(xiàn)在所說(shuō)的上網(wǎng)，就是上“國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)(Internet)”。互聯(lián)網(wǎng)是基于TCP/IP協(xié)議族的，而IP是這個(gè)協(xié)議族中的核心組成部分。
TCP/IP模型對(duì)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(jī)和目的主機(jī)的地址，進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳送。
大家一定經(jīng)常聽(tīng)說(shuō)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(mén)牌地址一樣。
小棗君的IP地址(不要攻擊我啊)
既然IPv6是第6版(Version 6)，說(shuō)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)。
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(shí)候，互聯(lián)網(wǎng)只是設(shè)計(jì)給美國(guó)軍方用的，根本沒(méi)有考慮到它會(huì)變得如此龐大，成為全球網(wǎng)絡(luò)。
尤其是進(jìn)入21世紀(jì)后，隨著計(jì)算機(jī)和智能手機(jī)的迅速普及，互聯(lián)網(wǎng)開(kāi)始爆發(fā)性發(fā)展，越來(lái)越多的上網(wǎng)設(shè)備出現(xiàn)，越來(lái)越多的人開(kāi)始連接互聯(lián)網(wǎng)。這就意味著，需要越來(lái)越多的IP地址。
根據(jù)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)研究機(jī)構(gòu)的統(tǒng)計(jì)，全世界 76 億人口，網(wǎng)民總數(shù)已經(jīng)超過(guò)了 40 億(2018年1月)。
IPv4到底一共有多少個(gè)IP地址呢?答案是2的32次方，也就是約42.9億個(gè)。
所以說(shuō)，IPv4地址池接近枯竭，根本無(wú)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(diǎn)像固定電話號(hào)碼升位。)
其實(shí)地址不夠的問(wèn)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(biāo)準(zhǔn)化組織)就開(kāi)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(mén)推進(jìn)相關(guān)工作。
1994年，各IPng的代表們于多倫多舉辦的IETF會(huì)議中，正式提議IPv6發(fā)展計(jì)劃。該提議直到同年的11月17日才被認(rèn)可，并于1996年8月10日成為IETF的草案標(biāo)準(zhǔn)。
1998年12月，IPv6被IETF正式推出，也就是互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范RFC2460。
2003年1月22日，IETF發(fā)布了IPv6測(cè)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(zhǎng)足的進(jìn)步。
以我們用的最多的windows電腦操作系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，從Windows 2000開(kāi)始，就已經(jīng)支持IPv6了。到Windows XP時(shí)，進(jìn)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(xiàng)
2012年6月6日，國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)協(xié)會(huì)專門(mén)舉行了“世界IPv6啟動(dòng)紀(jì)念日”。這一天，多家知名網(wǎng)站(如Google、Facebook和Yahoo等)正式開(kāi)始永久性支持IPv6訪問(wèn)。
IPv6會(huì)帶給我們什么?
首先，最重要的一點(diǎn)，就是前面所說(shuō)的地址池?cái)U(kuò)容。
IPv4的地址池是約42.9億，IPv6能達(dá)到多少呢?
數(shù)量如下——
340282366920938463463374607431768211456個(gè)…
不用數(shù)了，數(shù)到后面腦子就會(huì)秀逗了…
簡(jiǎn)單說(shuō)，是2的128次方。
這個(gè)數(shù)量，即使是給地球上每一顆沙子都分配一個(gè)IP，也是妥妥夠用的。(沙子表示一臉懵逼~)
這個(gè)數(shù)量值是怎么得來(lái)的呢?還是它的地址位長(zhǎng)決定的。
如果以二進(jìn)制來(lái)寫(xiě)，IPv6的地址是128位。不過(guò)，這樣寫(xiě)顯然不太方便(一行都寫(xiě)不下)。所以，通常用十六進(jìn)制來(lái)寫(xiě)，也就縮短成32位。
32位會(huì)分為8組，每組4位。
所以，下面這樣的，就是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的、合法的IPv6地址示例：
注意啦!IPv6的地址是可以簡(jiǎn)寫(xiě)的!每項(xiàng)數(shù)字前導(dǎo)的0可以省略。
例如，下面這個(gè)地址：
紅色的“0”，就可以省略，變成：
更進(jìn)一步的，如果有一組或連續(xù)幾組都是0，那么可以簡(jiǎn)寫(xiě)成“::”，也就是：
是不是很神奇?
注意，一個(gè)IPv6地址，只能有一個(gè)“::”。
為什么呢?很簡(jiǎn)單，你看下面這四個(gè)地址，如果縮寫(xiě)，會(huì)變成什么樣?
是的，都是2001::25de::cade，沖突了。所以，這個(gè)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(xì)節(jié)，因?yàn)槠脑?#xff0c;不再贅述。
除了地址數(shù)量之外，IPv6還有很多優(yōu)點(diǎn)，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(qiáng)的組播支持以及對(duì)流的控制，對(duì)多媒體應(yīng)用很有利，對(duì)服務(wù)質(zhì)量(QoS)控制也很有利。
- IPv6加入了對(duì)自動(dòng)配置的支持。這是對(duì)DHCP協(xié)議的改進(jìn)和擴(kuò)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(duì)網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密并對(duì)IP報(bào)文進(jìn)行校驗(yàn)，極大地增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)的安全性。
- IPv6具有更好的擴(kuò)容能力。如果新的技術(shù)或應(yīng)用需要時(shí)，IPV6允許協(xié)議進(jìn)行擴(kuò)充。
- IPv6具有更好的頭部格式。IPV6使用新的頭部格式，就簡(jiǎn)化和加速了路由選擇過(guò)程，提高了效率。
- ……
看不懂?沒(méi)關(guān)系，總之大家記住，IPv6的優(yōu)點(diǎn)很多。
為什么IPv6沒(méi)有迅速取代v4?
既然IPv6優(yōu)點(diǎn)這么多，為什么它問(wèn)世已經(jīng)20年了，還是沒(méi)有完全替代IPv4呢?
這里面的水就很深了。。。說(shuō)白了，主要還是和利益有關(guān)。
如果按照本世紀(jì)初專家們的預(yù)測(cè)，我們IPv4的地址早已枯竭幾萬(wàn)次了。
但是，一直挺到現(xiàn)在，大家仍然還在用IPv4，對(duì)老百姓來(lái)說(shuō)，并沒(méi)有因?yàn)榈刂凡粔蚨鵁o(wú)法上網(wǎng)。
這是為什么呢?就是因?yàn)槌薎Pv6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(dāng)我們?cè)诩依锘蚬旧暇W(wǎng)時(shí)，你的電腦肯定有一個(gè)類(lèi)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(gè)小的局域網(wǎng)，都會(huì)使用一個(gè)網(wǎng)段的私網(wǎng)地址，在與外界連接時(shí)，再變換成公網(wǎng)地址。這樣一來(lái)，幾十個(gè)或幾百個(gè)電腦，都只需要一個(gè)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(lái)，大大節(jié)約了公網(wǎng)IP地址數(shù)量。
正因?yàn)槿绱?#xff0c;才讓我們“續(xù)命”到了今天，不至于無(wú)法上網(wǎng)。
但是，NAT這種方式也有很多缺點(diǎn)，雖然私網(wǎng)地址訪問(wèn)互聯(lián)網(wǎng)地址方便，但互聯(lián)網(wǎng)地址訪問(wèn)私網(wǎng)地址就困難了。很多服務(wù)，都會(huì)受到限制，你只能通過(guò)復(fù)雜的設(shè)置才能解決，也會(huì)影響網(wǎng)絡(luò)的處理效率。
所以，就好像汽車(chē)一樣，雖然大家可以共用，但仍然每個(gè)人還是希望能獨(dú)立擁有。
物以稀為貴，地址越稀缺，就越值錢(qián)。掌握地址的人，就越開(kāi)心。
誰(shuí)開(kāi)心?運(yùn)營(yíng)商和ISP(互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商)。
他們就像是經(jīng)銷(xiāo)商，從上游(互聯(lián)網(wǎng)域名與號(hào)碼分配機(jī)構(gòu)，ICANN)申請(qǐng)到IP地址，再賣(mài)給下游用戶。稀缺沒(méi)關(guān)系，反正，他一定能賺取更多的差價(jià)。
如果大家去找運(yùn)營(yíng)商或ISP買(mǎi)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(qián)之外，如果升級(jí)支持IPv6，對(duì)運(yùn)營(yíng)商和ISP來(lái)說(shuō)，也意味著很大的資金投入。現(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(qián)。
所以，運(yùn)營(yíng)商和ISP其實(shí)都不是很喜歡IPv6。
至于設(shè)備商或手機(jī)電腦廠商，出于提前考慮，早已普遍支持了IPv6，意見(jiàn)并不是很大，也決定不了什么。
IPv6有相關(guān)的認(rèn)證
我們國(guó)家早期的時(shí)候，曾經(jīng)非常積極地推動(dòng)過(guò)IPv6的普及。當(dāng)年，因?yàn)榻逃W(wǎng)支持IPv6，很多在校學(xué)生都能訪問(wèn)404網(wǎng)站(你懂的)。
“偉大的墻”對(duì)IPv6來(lái)說(shuō)，當(dāng)時(shí)是不起作用的。
后來(lái)，因?yàn)榉N種原因，我們國(guó)家放慢了IPv6的推進(jìn)腳步，被美國(guó)等國(guó)家超越，IPv6普及率淪落到全球排名三十以外。
現(xiàn)在，我們國(guó)家又重新開(kāi)始大力推動(dòng)IPv6的發(fā)展。
2017年11月，中共中央辦公廳、國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)了《推進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議第六版(IPv6)規(guī)模部署行動(dòng)計(jì)劃》，并發(fā)出通知，要求各地區(qū)各部門(mén)結(jié)合實(shí)際認(rèn)真貫徹落實(shí)。
2018年5月，工信部也發(fā)布了關(guān)于貫徹落實(shí)《推進(jìn)IPv6規(guī)模部署行動(dòng)計(jì)劃》的通知，進(jìn)一步提出明確的IPv6落地任務(wù)和指標(biāo)要求。
之所以這么急迫地要求推進(jìn)，很大一部分原因，在于推動(dòng)通信基礎(chǔ)設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)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(shí)現(xiàn)“萬(wàn)物互聯(lián)”做好充分的準(zhǔn)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(jìn)入高速發(fā)展階段，地址需求非常大(根據(jù)預(yù)測(cè)，2025年，物聯(lián)網(wǎng)的連接數(shù)將超過(guò)270億)，迫切需要IPv6。
如果幾十億人口還可以勉強(qiáng)用IPv4的話，物聯(lián)網(wǎng)一旦上來(lái)，IPv4肯定是hold不住的。
除此之外，IPv6還涉及到國(guó)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?cè)L問(wèn)www.baidu.com，需要把這個(gè)地址發(fā)到DNS服務(wù)器，服務(wù)器返回一個(gè)IP地址，我們才能訪問(wèn)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(tái)，1臺(tái)主的，12臺(tái)輔的。13臺(tái)里面，10臺(tái)在美國(guó)，另外3臺(tái)在英國(guó)、瑞典和日本。
如果發(fā)生特殊情況，DNS服務(wù)被對(duì)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(guó)家工程中心牽頭發(fā)起的“雪人計(jì)劃”，已在全球完成25臺(tái)IPv6 DNS根服務(wù)器架設(shè)，中國(guó)部署了其中的4臺(tái)，由1臺(tái)主根服務(wù)器和3臺(tái)輔根服務(wù)器組成。
雪人計(jì)劃
也就是說(shuō)，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(gè)小技巧——究竟該如何知道自己現(xiàn)在的手機(jī)或電腦是不是支持IPv6呢?
很簡(jiǎn)單，打開(kāi)Ipv6-test.com這個(gè)網(wǎng)站，就會(huì)顯示你是不是支持了：
Supported，就是支持
其實(shí)大家也可以看到，當(dāng)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(shí)支持IPv4和IPv6。
當(dāng)我們連接運(yùn)營(yíng)商LTE網(wǎng)絡(luò)的時(shí)候，它一般會(huì)分配一個(gè)IPv4地址和一個(gè)IPv6地址。雙棧環(huán)境下，用戶自動(dòng)選擇使用IPv6或者IPv4協(xié)議去連接遠(yuǎn)端服務(wù)。如果服務(wù)端域名支持IPv6，客戶端則會(huì)優(yōu)先使用IPv6協(xié)議去連接服務(wù)端;當(dāng)服務(wù)端域名只支持IPv4，客戶端則會(huì)使用IPv4協(xié)議去連接服務(wù)端，完成請(qǐng)求。
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歌謠帶你看java面試題
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總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的第五十六期:IPv6只是增加了地址数量？其实真相并没有那么简单！的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。
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