IPv6，到底是什麼？

近日，工信部印發了 關於貫徹落實《推進IPv6規模部署行動計劃》的通知。

通知的具體內容我就不貼出來了，主要意思就是：國家要大力推動IPv6的規模化部署，因此，我們提出了一些具體舉措，敦促手機終端、承載網路、數據中心等全面支持IPv6，我們要在這方面領先全世界。。。

那麼，問題來了——

什麼是IPv6？它有什麼特別之處？

為什麼國家突然會發文要求推進它？

它對我們的工作生活會造成什麼影響？

……

今天，小棗君用這篇文章，給大家做一個「IPv6大揭秘」。

IPv6到底是什麼意思？

其實，IPv6並不是一個新鮮事物。早在上個世紀90年代，它就已經誕生了。我相信，從事IT或通信相關工作的人，或多或少聽說過它。

IPv6的全稱是Internet Protocol version 6。其中，Internet Protocol譯為「互聯網協議」。所以，IPv6就是互聯網協議第6版。

任何網路工作都是基於協議的。協議是網路進行運作的規則和標準。

我們現在所說的上網，就是上「國際互聯網（Internet）」。互聯網是基於TCP/IP協議族的，而IP是這個協議族中的核心組成部分。

IP是網路層協議。它的主要任務，就是根據源主機和目的主機的地址，進行數據的傳送。

大家一定經常聽說IP地址。是的，IP地址就是IP協議裡面的概念。你要聯網，就要有IP地址，就像你要寄信，就要有門牌地址一樣。

既然IPv6是第6版（Version 6），說明在它之前有更老的版本。我們現在廣泛使用的，就是IPv4，也就是第4版（Version 4）。

為什麼要用IPv6取代IPv4呢？

最主要的原因，就是地址數量不夠用了。

IPv4迄今為止已經使用了30多年。最早期的時候，互聯網只是設計給美國軍方用的，根本沒有考慮到它會變得如此龐大，成為全球網路。

尤其是進入21世紀後，隨著計算機和智能手機的迅速普及，互聯網開始爆發性發展，越來越多的上網設備出現，越來越多的人開始連接互聯網。這就意味著，需要越來越多的IP地址。

根據互聯網數據研究機構的統計，全世界 76 億人口，網民總數已經超過了 40 億（2018年1月）。

IPv4到底一共有多少個IP地址呢？答案是2的32次方，也就是約42.9億個。

所以說，IPv4地址池接近枯竭，根本無法滿足互聯網發展的需要。人們迫切需要更高版本的IP協議，更大數量的IP地址池。（有點像固定電話號碼升位。）

其實地址不夠的問題，並不是這幾年才發現的。

早在1990年，IETF（互聯網工程任務小組，成立於1985年底，是全球互聯網最具權威的技術標準化組織）就開始規劃IPv4的下一代協議。他們還建立了IPng（下一代IP），拉了一幫人，專門推進相關工作。

1994年，各IPng的代表們於多倫多舉辦的IETF會議中，正式提議IPv6發展計劃。 該提議直到同年的11月17日才被認可，並於1996年8月10日成為IETF的草案標準。

1998年12月，IPv6被IETF正式推出，也就是互聯網標準規範RFC2460。

2003年1月22日，IETF發布了IPv6測試性網路，即6bone網路。

隨著十多年的發展，IPv6已經被很多通信網路和終端設備廠商支持，取得了長足的進步。

以我們用的最多的windows電腦操作系統來說，從Windows 2000開始，就已經支持IPv6了。到Windows XP時，進入了產品完備階段。而Windows Vista及以後的版本，如Win7、Win8、Win10等，都已經完全支持IPv6。

2012年6月6日，國際互聯網協會專門舉行了「世界IPv6啟動紀念日」。這一天，多家知名網站（如Google、Facebook和Yahoo等）正式開始永久性支持IPv6訪問。

IPv6會帶給我們什麼？

首先，最重要的一點，就是前面所說的地址池擴容。

IPv4的地址池是約42.9億，IPv6能達到多少呢？

數量如下——

340282366920938463463374607431768211456個…

不用數了，數到後面腦子就會秀逗了…

簡單說，是2的128次方。

這個數量，即使是給地球上每一顆沙子都分配一個IP，也是妥妥夠用的。（沙子表示一臉懵逼~ ）

這個數量值是怎麼得來的呢？還是它的地址位長決定的。

如果以二進位來寫，IPv6的地址是128位。不過，這樣寫顯然不太方便（一行都寫不下）。所以，通常用十六進位來寫，也就縮短成32位。

32位會分為8組，每組4位。

所以，下面這樣的，就是一個標準的、合法的IPv6地址示例：

2001:0db8:85a3:08d3:1319:8a2e:0370:7344

注意啦！IPv6的地址是可以簡寫的！每項數字前導的0可以省略。

例如，下面這個地址：

2001:0DB8:02de:0000:0000:0000:0000:0e13

加粗的「0」，就可以省略，變成：

更進一步的，如果有一組或連續幾組都是0，那麼可以簡寫成「::」，也就是：

2001:DB8:2de::e13

是不是很神奇？

注意，一個IPv6地址，只能有一個「::」。

為什麼呢？很簡單，你看下面這四個地址，如果所有0全都縮寫，會變成什麼樣？

2001:0000:0000:0000:0000:25de:0000:cade

2001:0000:0000:0000:25de:0000:0000:cade

2001:0000:0000:25de:0000:0000:0000:cade

2001:0000:25de:0000:0000:0000:0000:cade

是的，都是2001::25de::cade，衝突了。所以，這個地址是非法的，不允許存在的。

關於IPv6地址，還有很多技術細節，因為篇幅的原因，不再贅述。

除了地址數量之外，IPv6還有很多優點，例如：

1、IPv6使用更小的路由表。使得路由器轉發數據包的速度更快。

2、IPv6增加了增強的組播支持以及對流的控制，對多媒體應用很有利，對服務質量（QoS）控制也很有利。

3、IPv6加入了對自動配置的支持。這是對DHCP協議的改進和擴展，使得網路（尤其是區域網）的管理更加方便和快捷。

4、IPv6具有更高的安全性。用戶可以對網路層的數據進行加密並對IP報文進行校驗，極大地增強了網路的安全性。

5、IPv6具有更好的擴容能力。如果新的技術或應用需要時，IPV6允許協議進行擴充。

6、IPv6具有更好的頭部格式。IPV6使用新的頭部格式，就簡化和加速了路由選擇過程，提高了效率。

……

看不懂？沒關係，總之大家記住，IPv6的優點很多。

為什麼IPv6沒有迅速取代v4？

既然IPv6優點這麼多，為什麼它問世已經20年了，還是沒有完全替代IPv4呢？

這裡面的水就很深了。。。說白了，主要還是和利益有關。

如果按照本世紀初專家們的預測，我們IPv4的地址早已枯竭幾萬次了。

但是，一直挺到現在，大家仍然還在用IPv4，對老百姓來說，並沒有因為地址不夠而無法上網。

這是為什麼呢？ 就是因為除了IPv6之外，我們還有一些技術，可以變相地緩解地址不足。

例如NAT（Network Address Translation，網路地址轉換）。

NAT是什麼意思？當我們在家裡或公司上網時，你的電腦肯定有一個類似192.168.0.1的地址，這種地址屬於私網地址，不屬於公共的互聯網地址。

每一個小的區域網，都會使用一個網段的私網地址，在與外界連接時，再變換成公網地址。這樣一來，幾十個或幾百個電腦，都只需要一個公網地址。

甚至還可以私網套私網，NAT套NAT，一層一層套。這樣一來，大大節約了公網IP地址數量。

正因為如此，才讓我們「續命」到了今天，不至於無法上網。

但是，NAT這種方式也有很多缺點，雖然私網地址訪問互聯網地址方便，但互聯網地址訪問私網地址就困難了。很多服務，都會受到限制，你只能通過複雜的設置才能解決，也會影響網路的處理效率。

所以，就好像汽車一樣，雖然大家可以共用，但仍然每個人還是希望能獨立擁有。

物以稀為貴，地址越稀缺，就越值錢。掌握地址的人，就越開心。

誰開心？運營商和ISP（互聯網服務提供商）。

他們就像是經銷商，從上游（互聯網域名與號碼分配機構，ICANN）申請到IP地址，再賣給下游用戶。稀缺沒關係，反正，他一定能賺取更多的差價。

如果大家去找運營商或ISP買帶寬，或者租賃雲服務，帶公共地址的，一定比不帶公共地址的貴很多很多。

除了地址可以賺錢之外，如果升級支持IPv6，對運營商和ISP來說，也意味著很大的資金投入。現在新設備基本都是支持的，但畢竟還是有一些老設備，如果在使用壽命到期之前就換，就是虧錢。

所以，運營商和ISP都沒有動力去啟用IPv6。

至於設備商或手機電腦廠商，出於提前考慮，早已普遍支持了IPv6，意見並不是很大，也決定不了什麼。

我們國家早期的時候，曾經非常積極地推動過IPv6的普及。當年，因為教育網支持IPv6，很多在校學生都能訪問404網站（你懂的）。

後來，因為種種原因，我們國家放慢了IPv6的推進腳步，被美國等國家超越，IPv6普及率淪落到全球排名三十以外。

現在，我們國家又重新開始大力推動IPv6的發展。

2017年11月，中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發了《推進互聯網協議第六版（IPv6）規模部署行動計劃》，並發出通知，要求各地區各部門結合實際認真貫徹落實。

現在，如本文開頭所說，工信部也發布了關於貫徹落實《行動計劃》的通知，進一步提出明確的任務和指標要求。

尤其是物聯網，現在進入高速發展階段，地址需求非常大（根據預測，2025年，物聯網的連接數將超過270億），迫切需要IPv6。

如果幾十億人口還可以勉強用IPv4的話，物聯網一旦上來，IPv4肯定是hold不住的。

除此之外，IPv6還涉及到國家的網路安全和網路主權。

大家都知道，我們上網需要用到DNS（域名解析）。我們訪問http://www.baidu.com，需要把這個地址發到DNS伺服器，伺服器返回一個IP地址，我們才能訪問百度的網站。

在IPv4階段，全球DNS根伺服器，一共只有13台，1台主的，12台輔的。13台裡面，10台在美國，另外3台在英國、瑞典和日本。

如果中美開戰，DNS服務被切斷，我們的互聯網就將全面陷入半癱瘓狀態。（最近的中興事件，大家也應該警醒，我們不能被人輕易「卡住脖子」。）

到了IPv6，情況就不一樣了。

2017年11月28日，由下一代互聯網國家工程中心牽頭髮起的「雪人計劃」，已在全球完成25台IPv6 DNS根伺服器架設，中國部署了其中的4台，由1台主根伺服器和3台輔根伺服器組成。

也就是說，在IPv6下，我們一定程度上擁有了「網路安全感」。

好啦，關於IPv6的內容，今天就講這麼多。

胳膊擰不過大腿，隨著國家的大力推進，不管各利益相關方是否願意，IPv6都會取代IPv4，成為主流。我們所需要做的呢，就是靜靜地感受它帶給我們的便利和安全。

謝謝大家的觀看！

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