大家好，我是IT售前工程師Bernie。

自1981年9月開始，IPv4開始大行其道。作為互聯網通信協議的第四個版本，在長達30多年的時間里，IPv4一直作為網絡層的核心。

它是一種無連接的協議，即：通信的兩臺設備不需要事先建立好一條穩定的連接通道，系統只需要選定路線做傳輸即可。

IPv4好用是好用，但隨著互聯網高速發展，連接數呈現指數級暴增。32位的IPv4最多只能提供大概43億個地址（2的32次方，4294967296），2011年9月，43億個IPv4地址被使用完了！

于是，IPv6走向前臺。IPv6號稱“可以為地球上每一粒沙標注地址”，這話聽著有點大，實際上是有道理的。因為它有128位長度，可以提供的地址數量也就是2的128次方（3.4028237e+38，256萬億億億億）。

IPv6的發展時間線

• 1992年，IETF（互國際互聯網工程任務組）提出關于下一代IP地址的發展建議，并形成白皮書。
• 1994年，用于定義IPv6的RFC（Request For Comments，需求文件）發表，并且確定了IPv4和IPv6并行使用的指導方針。
• 2003年，IETF發布IPv6的測試網絡（6bone網絡），驗證IPv4向IPv6遷移的方案可行性。
• 2009年，用于驗證IPv6協議的6bone網絡架構開始在全球39個國家的260個組織施行。
• 2011年，大部分服務器、計算機的操作系統都支持IPv6。
• 2012年，世界互聯網協會舉辦IPv6紀念日，全球IPv6網絡正式啟動。
• 2017年，我國印發《推進互聯網協議第六版（IPv6）規模部署行動計劃》，各大企業紛紛加入轟轟烈烈的升級計劃。

地址表示

與IPv4采用“點分十進制”不同，IPv6采用的是“冒分十六進制”，整個地址包含網絡前綴和接口標識兩個方面。網絡前綴就是網絡的ID，接口標識就是主機ID，IPv6有3種表示方法。

①　冒分16進制

格式：x:x:x:x:x:x:x:x，每個X表示地址中的16b，以十六進制表示

舉例：
5BCD:E901:23C5:6789:AEC7:E

②　0位壓縮

如果一個IPv6地址中間包含連續的一段0，可以把連續的一段0壓縮為“::”。

舉例：AB00:0:0:0:0:0:0:1101 → AB00::1101

③　內嵌IPv4

IPv6地址可以嵌入一段IPv4：前96位是v6地址，后32位是v4地址 x:x:x:x:d.d.d.d

舉例：::192.168.10.1 ::FF:169.167.3.1

地址類型

IPv6協議的地址類型有三種：單播地址（Unicast Address）、組播地址（Multicast Address）和任播地址（Anycast Address）。

需要注意的是：IPv4地址的廣播地址在IPv6中取消了，IPv6用組播替代了。

單播地址

跟IPv4地址中大單播地址一樣，用來唯一地標識某一個端口。發送到單播地址的數據報文將被傳送給此地址所標識的一個端口。

比如：采用單播地址通信，PC1就可以在同一個交換機下的端口中唯一找到PC2進行通信。

組播地址

用來標識一組端口，發送到組播地址的數據報文被傳送給此地址所標識的所有接口。

比如，采用組播地址方式，PC1可以跟PC2/3/4同時通信。

任播地址

發送到任播地址的數據報文被傳送給此地址所標識的一組端口中距離源節點最近的一個端口。

注意：這里說的距離是根據路由協議計算出來的，不是物理長度的地址。

IPv6報頭

IPv6的報文的整體結構包括報頭、擴展報頭和上層的協議數據。報頭包括如圖的以下內容。

• Version：四位版本號，IPv6對應的是6
• Traffic Class：流量等級，主要是QoS的等級
• 流標簽：標識同一個流里面的報文內容
• 數據長度：當前IPv6包頭后面包含的字節數，也包含擴展報頭
• 下一報頭：當前報頭后面接的報文的報頭類型
• 跳數限制：轉發一次就做自減，類似于IPv4的TTL

1.6. IPv6與IPv4的對比

與IPv4相比，IPv6可不是數量多這么簡單。它還有很多的優點，比如支持QoS網絡質量等級、可以做路由聚合提高路由的轉發效率等等。列舉一小部分區別如下。

1.7. 總結

以上是對IPv6的簡要介紹，管中窺豹，很多技術細節沒有談到。比如IPv6的編址技術、重要的基礎協議ICMPv6等。

2023年，互聯網技術、物聯網技術迅猛發展，全球移動連接數已突破55億，IP地址也超過了42.9億個。這兩個數量都已經超過了IPv4地址總數，但對于IPv6來說這個數量還不夠塞牙縫的。有了IPv6，我們再也不必擔心連接數過多的情況。

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