为什么我们如此迫切需要IPv6--尚文网络奎哥

一． IPv6产生原因

IP地址作为我们设备在网络中的一些标识是网络通信过程中所必须的一个元素，我们每个网络设备在上网前都需要一个IP地址作为它在网络中的地址，中间设备（路由器等）会根据IP地址查询是否能到达该目标网络或者如何最好到达目标网络。但是网络飞速发展的今天，越来越多的设备需要连接网络，例如：手表、汽车、冰箱、空调等等等等。这些设备在方便我们社会的同时也加剧了IP地址的消耗。
那么IPv4地址一共有多少呢？我们一起来算下。
IPv4有（232）= 4,294,967,296个地址，约等于43亿

这个地址数量在网络这么普及的现在肯定是远远不够用的，我们之所以“苟延残喘”到现在实际是因为我们使用了地址分类以及NAT等技术，延缓了网络地址的消耗，但是这些都治标不治本，而且IPv4使用了这么长时间也存在了诸多不足，如：
a) 地址基本耗尽
b) 路由表越来越大
c) 缺少端到端的网络通信
d) IPv4对于路由支持不足IPv4分组不固定
e) 缺少对安全性的支持
f) 缺少对主机漫游的支持
基于这种种问题，我们就迫切需要一个新的技术对于将地址空间增大，并解决IPv4的诸多不足，因此IETF在20世纪90年代提出下一代互联网协议——IPv6，目前IPv6成为公认的IPv4未来的升级版本。

二． IPv6究竟有啥好处呢？

1. 地址空间巨大
IPv6拥有几乎无限的地址空间：地址容量极大扩展，由原来的32位扩充到128位， 这是什么概念呢？
IPv6有2^128= 340,282,366,920,938,463,463,374,607,431,768,211,456个地址(340万亿万亿万亿个地址)，IPv6发布之时也发出了一个豪横下宣言“要为地球上的每一粒沙子配上IP地址”。
2. 精简报文结构
我们先来对比下IPv4和IPv6的报头结构


可以看出。相比于IPv4，IPv6的报头格式进行了简化，从而有效减少路由器或交换机对报头的处理开销，这对设计硬件报头处理的路由器或交换机十分有利, 同时,IPv6的报头采用基本报头+扩展报头，可以更方便灵活的增添选项，这除了让转发更为有效外，还对将来网络加载新的应用提供了充分的支持。
3. 实现自动配置和重新编址
我们知道在IPv4中，我们配置IP地址主要通过两种方式静态和DHCP，在IPv6中我们除了可以使用静态和DHCPv6之外还存在一种新的IPv6地址配置方式-无状态自动配置。（无状态自动配置我们暂且不表，放在后面统一讲解NDP协议时进行介绍，先求个关注）
IPv6也重新进行了编址，首先使用十六进制来表达一个地址。
下面是一个IPv6地址:
2035:0001:2BC5:0000:0000:0870:0000:000A
可以看出我们的IPv6地址还是非常长的，那么我们如何来去简写IPv6地址呢？
i. 在由4个十六进制位组成的字段中，可以省略前导零。
0870 = 9C0
0000 = 0

注意：只能省略前面的零，如果前面后面都可以省略，那么我们0870=87我们就无法知道地址为0087还是8700还是0870，因此只省略前导零
ii. 在每个地址中，可使用一对冒号(“::”)来表示任意数量的连续零。
像2035:0001:2BC5:0000:0000:0870:0000:000A
可以省略为2035:1:2BC5::870:0:A

注意：一个IPv6地址只能出现一次：：

4. 支持端到端的安全
TCP/IP协议在诞生时，根本没有考虑到安全性问题，这就致使今天我们的互联网安全性很差，可以利用协议本身进行攻击。为弥补TCP/IP协议的不安全因素，开发了与之相关的安全补丁协议(IPSec，将其称之为补丁协议，是指它们后来才开发的，用来弥补)，但不能从根本上解决安全问题。
而IPv6把IPSec作为必备协议，对其进行加密和认证，这就好比原本“数据包”传送时的普通快递袋直接升级为密码箱，保证了网络层端到端通信的完整性和机密性。
前文我们也说过，IPv6的报头基本报头和扩展报头，整体结构就类似于一个“乐高”，在需要什么模块的情况下我就可以将这个模块的扩展报头增加到报文中，IPsec本身作为一个为保护IP通信的安全协议族，我们在使用过程中就可以直接加入对于IPsec相关扩展报头进行数据安全保密。
咱们本期IPv6特点就聊到这里了，咱们下期再聊聊IPv6地址分类及过渡技术，原创文档期待关注。
另外，如果想要了解如何在操作系统上如Linux配置IPV6，咱们可以关注下尚文网络UP楠哥所写的原创文章，相信一定会从中受益！

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