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    什么是IPv6,它有什么特別之處?

    西安凡高網絡西安凡高網絡 錄入時間 2019-02-26 閱讀次數 0
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    65.3K

    近日,工信部印發了關于貫徹落實《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?;渴?,因此,我們提出了一些具體舉措,敦促手機終端、承載網絡、數據中心等全面支持IPv6,我們要在這方面領先全世界。。。
    那么,問題來了——
    什么是IPv6?它有什么特別之處?
    為什么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么影響?
    ……
    今天,給大家做一個“IPv6大揭秘”
    IPv6到底是什么意思?
    其實,IPv6并不是一個新鮮事物。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。
    任何網絡工作都是基于協議的。協議是網絡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)”?;ヂ摼W是基于TCP/IP協議族的,而IP是這個協議族中的核心組成部分。
    TCP/IP模型對應的協議
    IP是網絡層協議。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協議里面的概念。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)。
    為什么要用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,成為全球網絡
    尤其是進入21世紀后,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,并不是這幾年才發現的。
    早在1990年,IETF(互聯網工程任務小組,成立于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的代表們于多倫多舉辦的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,并于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范RFC2460。
    2003年1月22日,IETF發布了IPv6測試性網絡,即6bone網絡。
    隨著十多年的發展,IPv6已經被很多通信網絡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及以后的版本,如Win7、Win8、Win10等,都已經完全支持IPv6。
    Win10中的IPv6選項
    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會帶給我們什么?
    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——
    34028236692093846363374607431768211456個…
    不用數了,數到后面腦子就會秀逗了…
    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~ )
    這個數量值是怎么得來的呢?還是它的地址位長決定的。
    如果以二進制來寫,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,通常用十六進制來寫,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
    ?
    紅色的“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,那么可以簡寫成“::”,也就是:
    是不是很神奇?
    注意,一個IPv6地址,只能有一個“::”。
    為什么呢?很簡單,你看下面這四個地址,如果縮寫,會變成什么樣?
    是的,都是2001::25de::cade,沖突了。所以,這個地址是非法的,不允許存在的。
    關于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,使得網絡(尤其是局域網)的管理更加方便和快捷。
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    4、IPv6具有更高的安全性。用戶可以對網絡層的數據進行加密并對IP報文進行校驗,極大地增強了網絡的安全性。
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    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?沒關系,總之大家記住,IPv6的優點很多。
    為什么IPv6沒有迅速取代v4?
    既然IPv6優點這么多,為什么它問世已經20年了,還是沒有完全替代IPv4呢?
    這里面的水就很深了。。。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,并沒有因為地址不夠而無法上網。
    這是為什么呢? 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,網絡地址轉換)。
    NAT是什么意思?當我們在家里或公司上網時,你的電腦肯定有一個類似192.168.0.1的地址,這種地址屬于私網地址,不屬于公共的互聯網地址。
    私網和公網
    每一個小的局域網,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,不至于無法上網。
    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,你只能通過復雜的設置才能解決,也會影響網絡的處理效率。
    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。稀缺沒關系,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,或者租賃云服務,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地址產品
    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?,F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。
    至于設備商或手機電腦廠商,出于提前考慮,早已普遍支持了IPv6,意見并不是很大,也決定不了什么。
    IPv6有相關的認證
    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)。
    “偉大的墻”對IPv6來說,當時是不起作用的。
    后來,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》,并發出通知,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,工信部也發布了關于貫徹落實《行動計劃》的通知,進一步提出明確的任務和指標要求。
    之所以現在急迫地要求推進,很大一部分原因,在于推動通信基礎設備的標準化建設,為5G打基礎,為物聯網打基礎,為工業4.0打基礎,為全面實現“中國制造2025”做好充分的準備。
    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還涉及到國家的網絡安全和網絡主權。
    大家都知道,我們上網需要用到DNS(域名解析)。我們訪問www.baidu.com,需要把這個地址發到DNS服務器,服務器返回一個IP地址,我們才能訪問百度的網站。
    DNS查詢
    在IPv4階段,全球DNS根服務器,一共只有13臺,1臺主的,12臺輔的。13臺里面,10臺在美國,另外3臺在英國、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發起的“雪人計劃”,已在全球完成25臺IPv6 DNS根服務器架設,中國部署了其中的4臺,由1臺主根服務器和3臺輔根服務器組成。
    雪人計劃
    也就是說,在IPv6下,我們一定程度上擁有了“網絡安全感”。
    好啦,關于IPv6的內容,今天就講這么多。
    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愿意,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。

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