为什么要用IPv6，它有什么优点？IPv4又存在哪些问题？

IPv6是什么？

为什么要用IPv6，当前IPv4存在哪些问题？

IPv6除了地址多，还有哪些优点？

ps：最后有惊喜~

• ipv6是什么

IPv6（Internet Protocol Version 6），也被称为IPng（IP Next Generation），也就是下一代IP协议。

IPv6是当前主流IP协议IPv4的升级版本。

现在从国家政策，到各大互联网公司，都在积极推动IPv6的落地，华为HCIE 3.0的考纲，也将各个协议的IPv6版本加入了重点考察范围。

图1：国家政策推动IPv6落地

图2：各大知名app均已支持IPv6

图3：华为HCIE 3.0大纲，各协议均包含ipv4和ipv6双协议栈

• 为什么要用IPv6

2.1  IPv4当前的问题

任何技术的革新，都在解决痛点，那现在的IPv4存在哪些问题呢？

   1. 地址数量有限

现在IPv4地址已经分配完了，中国总共只有3亿地址，相当于10个人只能分到2个地址，远远不够使用。而中国还是除美国外地址数量最多的国家。

图4：各国IPv4地址总数（前5名）

   2. NAT技术降低网络性能

当前地址有限的解决方案是NAT，网络地址转换技术。

NAT就是让多个内网主机，转成一个公网IP来连接互联网。这样虽然能暂时解决地址紧缺的问题，但会带来更多的问题。

首先地址转换对设备的压力很大，势必会降低网络性能，增加延迟，降低体验。

为什么中国移动的宽带体验就是比不上中国电信和联通呢？并不是技术问题，中国移动这么大的运营商技术能差到哪里去，根本的原因还是移动的公网IP地址太少，只能通过更多的NAT来承载用户的数据，所以延迟更大，给用户体验不佳，当然移动也因此只能降低宽带费用来获取用户。

   3. NAT并不能长久的解决地址紧缺问题

因为NAT实现一个公网地址承载多个用户流量的原理是，用端口号来区分不同用户的连接，但是一个公网IP最多只有65535个端口，所以承载的连接数有限。当用户数据持续增多，也必须要用到更多的公网IP了。

现在的移动互联网发展这么迅速，数据流越来越大，升级IPv6可以说迫在眉睫，这也是为什么比较大的几个互联网公司，率先做了IPv6改造。留意下会发现BAT（百度阿里腾讯），TMD（头条美团滴滴）都已经完成了IPv6整体升级

4. 无法适应物联网的发展

万物互连，万物都需要IP地址，当然IPv4已经有心无力

5. 广播机制存在，对网络性能会造成损耗

IPv4中的ARP、DHCP等必备协议均采用广播方式，对网络的性能会有一定消耗。

2.2  IPv6有哪些特点，是如何解决IPv4的各个问题的？

     1. 地址数量巨大

IPv6采用128位的地址空间，总地址数量是2的128次方，理论上可以说地址数量近乎无限。

IPv6可以给地球上的每粒沙子都分到1个地址

     2. 提高网络性能

IPv6不但可以避免NAT造成的性能损耗，另外还精简了报头结构，让数据转发效率更高。

和IPv4头部相比，IPv6头部去除了IHL、identifiers、Flags、Fragment Offset、Header Checksum、 Options、Padding域，只增了流标签域，因此IPv6报文头的处理较IPv4大大简化，提高了处理效率。

图5：IPv4报文头部

图6：IPv6报文头部

当然，可能会问，IPv6头部精简掉的这些字段，都是有用的呀。要用的时候没有怎么办？

IPv6提出了扩展头部的概念，可以按需对头部字段进行扩展，可以实现所需的功能。

比如需要做IP分片，那就加入用于分片的扩展头部即可。

另外IPv6取消了广播机制，用组播来代替IPv4的广播，可以减少广播报文对全网的性能消耗，具体原理后续会详细讲解。

1. 简化运维，自动编址

IPv4需要借助DHCP才可以实现终端自动获取地址。IPv6本身就具备自动配置地址的能力。

2. 更加安全

IPv6原生支持IPsec扩展头部，可以从各个方面保障数据传输的安全。

所以我们也能发现，IPv4中的OSPF、VRRP等都要考虑怎么保证自己的安全，加入了邻居验证机制，而IPv6版本的  OSPFv3，VRRP for IPv6都没有设计验证机制，因为IPv6本身即可实现安全保障。

图7：各个协议的IPv6版本，去掉了安全认证功能

当然，如果你需要以下资料，可以私我哦~

最后

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