IPv6 与 IPv4 的区别 网信办等三部推进 IPv6 规模部署

摘要：今年 4 月份中央网信办、国家发展改革委、工业和信息化部联合印发《深入推进 IPv6 规模部署和应用 2022 年工作安排》，加快 IPV6 规模部署。到底什么是 IPv6？IPv6与IPv4的区别是什么？

近日，各个网站、APP 的负责人表示，已接到了网信办通知需要对网站或 APP 升级，接入 IPv6 网络。在今年 4 月份中央网信办、国家发展改革委、工业和信息化部联合印发《深入推进 IPv6 规模部署和应用 2022 年工作安排》，并明确表示 2022 工作目标：到 2022 年末，IPv6 活跃用户数达到 7 亿，物联网 IPv6 连接数达到 1.8 亿，固定网络 IPv6 流量占比达到 13%，移动网络 IPv6 流量占比达到 45%。

可能有些小伙伴只知 IPv4 不知道 IPv6，到底什么是 IPv6？IPv6 与 IPv4 的区别是什么呢？

随着 Internet 突飞猛进的发展，IP 网络的规模越来越大，接入的主机数量成指数增加，并且越来越多的其他设备如手机、Ipad、电视、电冰箱、智能汽车等都会连接到互联网，这时就需要大量的 IP 地址及高质量的互联网服务。

IPv4 是互联网协议的第四版，也是第一个被广泛使用，构成现今互联网技术的基石的协议。但是 IPv4 资源有限，从理论上讲，编址 1600 万个网络、40 亿台主机。但采用 A、B、C 三类编址方式后，可用的网络地址和主机地址的数目大打折扣，全量的 IPv4 也只有 43 亿以至 IPv4 地址已经枯竭。

现如今 IPv4 已经不能满足需求互联网的需求，所以 IETF（互联网工程任务组）在 IPv4 基础上定义了下—代 Internet 协议，IPv6 应运而生。

IPv6 是 IETF 设计的用于替代 IPv4 的下一代 IP 协议。使用 IPv6，可以极大地增加可用 IP 地址的数量，彻底解决了 IP 地址资源枯竭的问题。

IPv4 的困境

IPv4 地址在全球互联网发展中起到了关键的作用 ,但已经不能满足现有网络快速发展的需要,出现了许多的弊端。

Internet 起源于 1968 年开始研究的 ARPANET ,当时的研究者们为了给 ARPANET 建立一个标准的网络通信协议而开发了 IP 协议。

IP 协议开发者将 32 位 IP 地址分成了三类:A 类用于大型企业 B 类用于中型企业 C 类用于小型企业。A 类、B 类、C 类地址可以标识的网络个数分别是 128、16384、2097152 ,每个网络可容纳的主机个数分别是 16777216、65536、256。

虽然对 IP 地址进行分类,大大增加了网络个数,但新的问题又出现了。由于一个 C 类网络仅能容纳 256 个主机,而个人计算机的普及使得许多企业网络中的主机个数都超出了 256，因此尽管这些企业的上网主机可能远远没有达到 B 类地址的最大主机容 65536 ,但不得不为它们分配 B 类地址。这种情况的大量存在，一方面造成了IP地址资源的极大浪费另一方面导致 B 类地址面临着即将被分配殆尽的危险。

IPv6 与 IPv4 的区别

1. IPv6 与 IPv4 的地址语法区别

lPv4 使用 32 位地址,通常被写作点分十进制的形式,即每 8 位分成一段,每个 8 位的段用十进制表示,中间用点分隔。例如: 192.168.1.1

IPv6 使用 128 位地址,采用冒号十六进制的表示方法,即每 16 位分成一段,每个 16 位的段用十六进制表示,中间用冒号分隔。例如: 2001:0012:0000:0000:02AA:0987:FE29:9871。

为了进一步精简 IPv6 地址,当冒号十六进制格式中出现连续几段数值 0 的位段时,这些段可以压缩为双冒号的表示形式。例如上面的地址还可以进―步精简表示为:2001:12::2AA:987: FE29:9871

2. IPv6 与 IPv4 的技术区别

( 1 )IPv6 具有更大的地址空间。IPv4 中规定 IP 地址长度为 32 位,最大地址个数为 232，而 IPv6 中 IP 地址的长度为 128 位,即最大地址个数为 2128,与 32 位地址空间相比其地址空间增加了 2128-232 个。所以说 IPv6 拥有的是庞大到几乎取之不尽的地址资源，可以为每一台设备分配一个固定的地址。

如果推广 IPv6,所有的家庭电脑和家用设备都将拥有固定的 IP 地址。这将彻底改变目前动态分配地址﹑用网络地址转换技术转换公网私网地址的局面。

( 2) IPv6 使用更小的路由表。IPv6 的地址分配一开始就遵循聚类 Aggregation 的原则，这使得路由器能在路由表中用一条记录 Entry 表示一片子网，大大减小了路由器中路由表的长度，提高了路由器转发数据包的速度。

( 3 ) IPv6 增加了增强的组播 Multicast 支持以及对流的支持（Flow Control )。这使得网络上的多媒体应用有了长足发展的机会，为服务质量 QoS 控制提供了良好的网络平台。

( 4）IPv6 加入了对自动配置 Auto Configuration 的支持。这是对 DHCP 协议的改进和扩展,使得网络的管理更加方便和快捷。

( 5 ) IPv6 具有更高的安全性。现行的 IPv4 网络在数据传输过程中,默认是明文传输的,这就带来了很大的安全隐患。IPv6 协议默认采用加密传输，在使用 IPv6 网络中用户可以对网络层的数据进行加密并对 IP 报文进行校验。在 IPv6 中的加密与鉴别选项提供了分组的保密性与完整性。极大的增强了网络的安全性。

( 6）允许扩充。如果新的技术或应用需要时，IPv6 允许协议进行扩充。

(7）更好的头部格式。IPv6 使用新的头部格式其选项与基本头部分开如果需要,可将选项插入到基本头部与上层数据之间。这就简化和加速了路由选择过程因为大多数的选项不需要由路由选择。

总结下来就是 IPv6 数量多、适用空间大、安全性强、更新方便、速度更快，可以说是百利而无一害。

那么在 IPv4 和 IPv6 共存的情况下，怎样实现 IPv4 与 IPv6 的互联互通？

1.双栈策略

双栈策略是指在网元中同时具有 IPv4 和 IPv6 两个协议栈，它既可以接收、处理、收发 IPv4 的分组,也可以接收、处理、收发 IPv6 的分组。

对于主机终端来讲，“双栈"是指其可以根据需要来对业务产生的数据进行 IPv4 封装或者 IPv6 封装；对于路由器来讲，“双栈"是指在一个路由器设备中维护 IPv6 和 IPv4 两套路由协议栈,使得路由器既能与 IPv4 主机也能与 IPv6 主机通信,分别支持独立的 IPv6 和 IPv4 路由协议，IPv4 和 IPv6 路由信息按照各自的路由协议进行计算维护不同的路由表。

IPv6数据报按照 IPv6 路由协议得到的路由表转发，IPv4 数据报按照 IPv4 路由协议得到的路由表转发。

2.隧道策略

隧道策略是 IPv4/IPVv6 综合组网技术中经常使用到的一种机制,所谓“隧道”,，简单地讲就是利用一种协议来传输另一种协议的数据技术,隧道包括隧道入口和隧道出口隧道终点)这些隧道端点通常都是双栈节点。

在隧道入口以一种协议的形式来对另外一种协议数据进行封装,并发送。在隧道出口对接收到的协议数据解封装,并做相应的处理。在隧道的入口通常要维护一些与隧道相关的信息如记录隧道 MTU 等参数。在隧道的出口通常出于安全性的考虑要对封装的数据进行过滤以防止来自外部的恶意攻击。

IPV6 隧道技术

结语：

IPv6 作为替代 IPv4 的新一代 IP 协议，可以满足 5G、物联网、工业互联网的海量地址分配需求，是万物互联必须的技术，是新基建的信息基础设施 。

经过十多年的不断发展，截至 2021 年我国 IPv6 地址资源储备已经位居世界第一；IPv6 活跃用户数达 5.51 亿，占我国全部网民数的 54.52%,我国在 IPv6 的规模部署上见到了明显成效。

在我国“十四五”规划中，到 2025 年要全面建成领先的 IPv6 技术、产业、设施、应用和安全体系，中国 IPv6 网络规模、用户规模、流量规模位居世界第一。为了实现我国 IPv6 的全面落地，各部门也开始加快了 IPv6 规模部署，相信在不久的将来万物互联终将实现！