网络知识科普——一文读懂什么叫IPv6
作者： 发布时间：2024-12-10 17:37:23
IP地址相当于网络世界的“门牌号”，每一个网站、终端和连接的设备都要依靠IP地址来彼此区分、相互联系。我们现在使用的IPv4可提供IP地址总量为43亿个，但是即便如此大的数量也已面临枯竭，因此，国家一直在加速IPv6网络的推广普及。
一、什么是IPv6
IPv6是英文“Internet Protocol Version 6”（互联网协议第6版）的缩写，是互联网工程任务组（IETF）设计的用于替代IPv4的下一代IP协议。由于IPv4网络地址严重不足，已经对互联网的快速发展和应用造成了极大制约，IPv6网络巨大的地址空间，不仅解决了当前网络资源数量不足的困境，还具有更优的互联互通性、更高的安全性，同时解决了多场景下设备接入互联网的障碍。
截至2024年5月，我国IPv6地址拥有量达到67462块（/32），位居世界第二，已分配的IPv6地址终端数为17.65亿，IPv6普及已成为大势所趋。
二、IPv6有哪些优点
更大的地址空间：IPv6采用128位地址长度，相比IPv4的32位地址空间，提供了更大的地址容量，几乎可以不受限制地提供地址，更好地满足了日益增长的接入设备对地址的分配需求。
更高的安全性：IPv6内置了IPSec（互联网协议安全），提供了端到端的安全性保障，能够对传输过程进行加密处理，用户和服务器之间的通信不易被破解，能够避免大多数的欺骗攻击。
更简单的报文结构：IPv6的报文结构更加精简，将选项字段和分片字段的功能转移到扩展报头中，使得报文结构更加固定和规范，减少了处理过程中的复杂性和开销。
更快的路由速度：IPv6的地址分配遵循“聚类”原则，使得路由器能够在路由表中用一条记录表示一片子网，大大减少了路由器中路由表的长度，提高了路由器转发数据包的速度，从而提高了网络性能。
支持更多的服务类型：IPv6设计成支持更多的服务类型，并允许协议继续演变，增加新的功能，使之适应未来技术的发展。这为未来互联网技术的发展提供了更多的可能性。
三、IPv4与IPv6如何实现互通
由于目前互联网上的大多数设备仍然使用IPv4网络，不可能在短时间内同时切换至IPv6网络上，因此需要两者之间实现互通。目前主流可行的IPv6改造方案主要有双栈技术、隧道技术和翻译技术三种。
双栈技术就是使IPv6网络节点中具有IPv4和IPv6双栈，可以同时支持IPv4和IPv6两种网络协议。由于IPv4和IPv6是功能相近的网络层协议，并承载相同的TCP或UDP传输层协议。如果一台主机同时支持IPv6和IPv4协议，那么该主机就可以和仅支持IPv4和仅支持IPv6协议的主机进行通信。
隧道技术的原理是将IPv6数据包作为数据封装在IPv4数据包中，使IPv6数据包能够在已有的IPv4网络架构中传输使用。隧道对于源站点和目的站点都是透明的。在隧道入口，路由器将IPv6的数据分组封装在IPv4中，该IPv4分组源地址和目的地址分别是隧道入口和出口的IPv4地址。在隧道出口处，再将IPv6分组取出转发给目的站点。
翻译技术的原理是在IPv6用户与IPv4网站之间部署协议转换设备，建立IPv6与IPv4地址和端口的映射关系，以实现IPv6和IPv4网络的互联互通。
①这个协议转换设备处于IPv6和IPv4网络的交界处，实现IPv6主机与IPv4主机之间的互通。
②协议转换设备维护着一个IPv4地址池，为IPv6网络中的节点分配IPv4地址，并且完成IPv4协议和IPv6协议的转换。