从 IPv4 到 IPv6 为什么这么久？IPv5 哪里去了？

IPv6 自 1998 年以来一直在努力解决 IPv4 中可用IP地址的短缺问题，但尽管它具有效率和安全优势，数据分析表明，企业采用它的速度比预期的要慢。

关于互联网地址耗尽的可怕（和可怕）警告几乎已经完全停止，因为从互联网协议版本 4（IPv4）到 IPv6 的迁移已经开始，而且软件已经实现，以防止许多人预测的地址“末日”。但在我们弄清楚 IPv6 的位置和发展方向之前，让我们先回顾一下互联网地址的起源。

什么是 IPv6？为什么它很重要？

IPv6是互联网协议的最新版本，用于识别互联网上的设备，以便定位它们。每个使用互联网的设备都通过其 IP 地址进行识别，以便进行互联网通信。它的工作原理就像你寄信时需要知道的地址和邮政编码一样。

以前的版本 IPv4 使用 32 位寻址方案来支持 43 亿个设备，在协议实施时，这被认为是足够的。然而，随着互联网、个人电脑、智能手机以及现在的物联网的发展，世界显然需要更多的地址。

幸运的是，互联网工程任务组（IETF）在大约 25 年前就认识到了这个问题，并在 1998 年创建了 IPv6，它使用 128 位寻址来支持第 38 个地址的 3.4×10。IPv6 使用八组四位十六进制数字，由两个点分隔，而不是四组一到三位数字的 IPv4 地址方法。

IPv6 的优势是什么？

在其工作中，IETF 不仅增加了更多的地址空间，还包括对 IPv4 的改进。IPv6 可以更高效地管理包，提高性能并提高安全性。它还允许互联网服务提供商通过提高路由表的层次性来减少路由表的大小。

IPv6 地址看起来如何？

你可能熟悉 IPv4 地址，它由四部分组成，由点分隔，例如 45.48.241.198。用传统的 10 进制数字写的每个部分代表一个从 0 到 255（000000 到 1111111，用二进制写）的八位二进制数。

IPv6 地址如下所示：2620:cc:8000:1c82:544c:cc2e:f2fa:5a9b。数字不是四个，而是八个，由两个点而不是一个点分隔。还有字母，因为 IPv6 地址是用十六进制表示法（以 16 为基数）写的，这意味着需要 16 个不同的符号来唯一地表示以 10 为基数的数字 1-16。使用的数字是 0-9 加上字母 A-F。每个数字代表一个 16 位二进制数，范围从 000000000000 到 11111。

网络地址转换（NAT）和 IPv6

IPv6 的采用之所以推迟，部分原因是 NAT（网络地址转换），它将私有 IP 地址转换为公共 IP 地址。这样，具有专用 IP 地址的公司机器可以从位于专用网络之外、具有公用 IP 地址的机器发送和接收数据包。

如果没有 NAT，拥有数千台或数万台计算机的大公司如果想与外部世界通信，就会吞噬大量的公共 IPv4 地址。但 IPv4 地址有限，接近耗尽，以至于不得不“配给”。NAT 有助于缓解这个问题。有了 NAT，NAT 机器可以将数千台私人寻址的计算机作为防火墙或路由器呈现给公共互联网。当具有专用IP地址的公司计算机向公司网络外的公共 IP 地址发送数据包时，NAT 进行干预。NAT 在翻译表中记录包的源地址和目的地址，将包的源地址更改为 NAT 设备的公共地址，并将其发送到外部目的地。当数据包响应时，NAT 将目标地址转换为发起通信的计算机的专用 IP 地址。可以这样做，一个公共 IP 地址可以代表多台具有专用地址的计算机。

谁在实施 IPv6？

根据谷歌的数据，2022 年 3 月，全球 IPv6 采用率约为 34%，但在美国约为 46%。运营商网络和 ISP 是第一批开始在其网络上实施 IPv6 的公司，移动网络处于领先地位。例如，2002 年 3 月，T-MobileUSA 超过 90%的流量通过 IPv6，VerizonWireless 紧随其后，占 82.63%。

根据工业集团 WorldIpv6Launch 的数据，康卡斯特和 AT&T 的网络比例分别为 70%和 73%。过去几年，IPv6 在亚洲和南美得到了更广泛的采用，印度目前约占 62%，印度无线运营商 RelianceJioInfocomm 以超过 93%的份额在全球 IPv6 网络采用排名中名列前茅。

WorldIPv6Launch 表示，Alexa 前 1000 名网站中，只有不到 30%的网站目前可以通过 IPv6 访问。近年来，这个数字一直处于停滞状态。公司在分销方面落后。例如，一份关于采用 IPv6 的成熟实验室报告发现，从 2020 年到 2021 年，IPv6 在美国的使用实际上有所减少，并假设原因可能是在新冠肺炎大流行初期在家工作的人正在返回办公室和基于 IPv4 的公司网络。

完成迁移所需的复杂性、成本和时间都是企业 IT 对迁移项目非常缓慢的原因。此外，许多中小型企业将其网络需求外包给服务提供商，在没有客户推动的情况下，他们本身并没有强烈的迁移动机。

然而，并非所有公司都在抗拒，例如，亚马逊正在将其 AWS 无服务器和容器工作负载迁移到 IPv6。但是惯性，除了广泛使用 NAT 避免了 IPv4 地址用尽这一事实外，还降低了冒险和迁移到 IPv6 的动机。因此，过渡可能要到 2030 年或更晚才能完成。 然而，随着 IPv4 地址的价格开始下降，互联网协会建议公司出售其现有的 IPv4 地址，以帮助为 IPv6 的实施提供资金。根据 GitHub 上发布的一份说明，麻省理工学院这样做了。该大学得出的结论是，其 IPv4 地址中有 800 万个“过剩”，因此可以在不影响当前或未来需求的情况下出售，因为它有未指定数量的 IPv6 地址可用。

此外，随着更多部署的发生，更多公司将开始对 IPv4 地址的使用收费，同时免费提供 IPv6 服务。英国 ISPMythicBeasts 说“IPv6 连接是标准的”，而“IPv4 连接是可选的”。 推动更快的过渡还需要采取政治行动，尽管许多西方政府的待办事项清单上并没有这方面的内容。一个正在大规模过渡到 IPv6 的国家是中国。2021 年，中国国家互联网信息办公室提出了雄心勃勃的路线图，目标是到 2025 年底拥有 8 亿活跃的 IPv6 用户。

IPv4 何时会“关闭”？

IPv4 地址没有官方的“关闭”日期，所以我们不必担心我们的互联网访问会在一夜之间突然消失。随着越来越多的内容站点支持 IPv6 以及越来越多的最终用户升级他们的设备以获得 IPv6 功能，世界将慢慢远离 IPv4。

为什么没有 IPv5？

有一个 IPv5 也称为 Internet 流协议，简称为 ST。它专为通过 IP 网络进行面向连接的通信而设计，旨在支持语音和视频。它在这方面也有，但它已以实验方式使用。

破坏其更流行使用的一个限制是其 32 位地址方案，与 IPv4 使用的相同。结果，它存在与 IPv4 相同的问题：可能的 IP 地址数量有限。这导致了 IPv6 的开发和最终采用。