IPv6绝不仅仅是对IPv4地址长度的增加

Posted 2021-11-24 probemark

众所周知，IPv6 IP地址长度是IPv4 IP地址长度的四倍，是解决IPv4公共网址资源枯竭的最佳技术。的确，IETF在制定IPv6标准时也是基于这一因素考虑的。当时正是90年代初，Web开始出现，导致IP网的爆炸性发展，IP网用户迅速增加，IP地址空前紧张，IPv6要解决的就是扩大地址空间问题。后来IETF逐渐对IPv6标准进行修订，RFC的草案也有数百件，形成IPv6标准的RFC就有近百件，这些RFC标准极大地丰富了IPv6技术的内涵，赋予IPv6更多的意义，而不仅仅是IP地址数量的增加。接下来，就从应用的角度去揭开IPv6给网络所能带来的好处。

IPv6 IP地址由128个比特组成，理论上可分配7*10^23个IP地址，这是一个非常庞大的数字，足够为世界上的每一粒沙子分配一个IP地址。这么多IP地址自然不用担心IP地址不够的问题，只要能上网的设备都可以分配几个IPv6地址，设备之间互访用的IPv6地址全球唯一，这样无论在哪里都可以访问IPv6设备。IPv4就不行了，因为公网地址有限，大家都得用私网IP地址，要做NAT转换后才能上网，在公网上就没法保证所有的地址之间直接互访。

IPv6不仅解决了IPv4地址不足的问题，更重要的是IPv6可解决多种接入设备连入互联网的障碍，大量的电脑、手机、智能家电、穿戴设备都可以连接入网，并互相访问，这为物联网的发展奠定了网络基础。国家为何这么紧迫地强制推广IPv6，就是为物联网铺路，否则现有的IPv4地址虽不够用，但通过各种技术仍可延续使用，可对于物联网，要实现万物互联，则是任何一种IPv4技术都无法满足的，只有上IPv6才能实现。所以，正是IPv6技术揭开了物联网发展的大幕。

IPv6地址既然数量海量，可以给每个上网设备分配一个全球唯一的IP地址，这样的IP地址就可以有效溯源。IPv6地址就会和电话号码一样，从号码前几位就知道用户是从哪里注册的，就显示出你的身份信息，因为每一个地址都是真正独一无二的，相当于从技术上为每个人分配了一个“网络身份证”。每个人或者每个设备都有这样的一张身份证，通过这张身份证能迅速找到它所在的位置，以及它的周围环境信息和网络特征，实现精准定位。IPv6还对源地址有一套验证体系，可以更好满足金融级应用所要求的身份验证和抵御网络攻击的能力，在安全性方面IPv6有质的提升。

IPv6不仅IP地址长，IP头也长，IPv6不再采用IPv4地址固定的20字节报文头，而是可以为IPv6增加一些可选头，这些可选头IPv6可带可不带，完全取决于应用需要，当然也可以带一些安全头，对数据做些加密，提升报文转发的安全性。基于IPv6技术，我们可以做更多安全方面的东西，这要比IPv4时代灵活得多，那么多已发生的网络泄露事件历历在目，IPv6技术也许能真正改观这种局面，尤其对于个人用户，现在的IPv4 IP地址都是共享的，很多人共享一个公网IP地址，上网流量也共享，IPv6就可以独享了，在网络流量上真正意义的独享。

5G真的要来了，这是移动通信网又一次大的变革，而IPv6也是5G发展的基础协议。5G是从移动通话逐步发展成为移动通信，主要解决本地无线连接问题，通过5G连接互联网的设备需要IPv6定义其IP地址，5G是胡同和小街道，IPv6就是主干道，5G的发展离不开IPv6。其实，我们打开手机注意查看一下，现在用的4G手机，移动上网不少用的就是IPv6地址，三大运营商在多个地址都已经开启了支持IPv6的4G网络。从手机用户侧来讲，体验不出，使用IPv6和IPv4地址两者的差别。其实从技术上来讲，IPv6的移动性要好，在RFC3775中专门对IPv6的移动性做了阐述，这在IPv4中是没有的。

IPv6移动技术是在原有IPv4技术上引入的一种新的路由策略，上层基于IP地址的业务不会因为节点的移动而中断，这种可移动性是建立在第三层基础上的，因而可以屏蔽底层链路的异质性。当移动节点离开归属链路，连接到外地一些链接，IPv6移动性功能开始发挥作用。连接到外地链路后，移动节点在外地链路获取IPv6地址，称为转交地址。移动节点发送绑定请求到其归属代理与护理，新的地址。归属代理绑定移动节点的归属地址与转交地址，建立两者之间的隧道，上层的数据通信感觉不到这种变化，也就是说，基于IPv6应用不会因为设备的移动而终止，这是IPv6移动技术的特点。

当然，还有一点不得不再提一下，当面对移动终端数量剧增，只有IPv6才能为每个设备分配一个永久全球IP地址。移动IPv6很容易扩展，有能力处理大规模移动性的要求，所以IPv6将能解决全球范围的网络和各种接入技术之间的移动性问题。

IPv6在应用层面带来的好处还不止这些，比如IPv6简化了报文头部格式，字段只有8个，加快报文转发提高了吞吐量，相当于可降低网络延迟，从现在普遍100MS，降到了个位数；网络犯罪率大大降低，IPv6可以溯源，谁要是在网上干坏事，立马可以查到源头；IPv6有可选头，允许协议继续演变，增加新的功能，让IPv6有无限可能，还有… …，这一列好处还真不少，只不过人们平时没有注意到而已。技术是不断积累和进步的，IPv6技术自然是在IPv4技术的基础之上，取其精华，弃之糟粕设计而来，比IPv4技术有很多优势是必然的。现在，举国上下都在推动IPv6网络的落地，要大规模地商用，完成IPv6有理论走向实践的过程。IPv4网络技术已经风风光光发展数十年，技术理念深入人心，要完全转换到IPv6网络技术上来，这将是一个漫长的过程，让我们期待。