云小课 | IPv4枯了，IPv6来了

概念

Internet Protocol version 4（IPv4）

互联网通信协议（TCP/IP协议）第四版，简称网际协议版本 4。

Internet Protocol version 6（IPv6）

互联网通信协议（TCP/IP协议）第 6 版，通常简称为网际协议版 6

地址

IPv4 使用32位地址，4 字节，一共有2^32个。

点分（点式）十进制表示法：以四段三位十进制数表示，并用“.”（圆点）分隔。格式为 nnn.nnn.nnn.nnn，4 个字节以点分割分为 4 段，每段一个字节，一个字节有 8 位，能表示的数字位 0-255，0<=nnn<=255。可省略前导 0。

例如：192.168.1.255

IPv6 使用 128 位地址，16 字节，一共有2^128个（43亿×43亿×43亿×43亿）。近乎无限的地址空间是IPv6的最大优势。

冒分（冒号）十六进制表示法：以八段四位十六进制数表示，并用“：”（冒号）分隔。格式为 xxxx:xxxx:xxxx:xxxx:xxxx:xxxx:xxxx:xxxx，16 个字节以冒号分割分为 8 段，每段 2 个字节，一个字节有 8 位。可省略前导 0。

例如：2001:0db8:86a3:08a3:1319:8e2e:0330:7433

报文格式

IPv4报头，有 20-60 个字节的可变长度，可能附带各种选项。IPv4报文在转发过程中往往需要中间路由转发设备进行软件处理，对于性能是个很大的消耗，因此实际中也很少使用。

IPv6报头，有40个字节的固定长度，报头的处理更为简化，提高了处理效率。另外，IPv6为了更好支持各种选项处理，提出了扩展头的概念，新增选项时不必修改现有结构，理论上可以无限扩展，体现了优异的灵活性。

自动配置和重新编址

由于IPv4地址只有32比特，并且地址分配不均衡，导致在网络扩容或重新部署时，经常需要重新分配IP地址，因此需要能够进行自动配置和重新编址，以减少维护工作量。目前IPv4的自动配置和重新编址机制主要依靠DHCP协议。

IPv6协议内置支持通过地址自动配置方式使主机自动发现网络并获取IPv6地址，大大提高了内部网络的可管理性。

路由聚合

由于IPv4发展初期的分配规划问题，造成许多IPv4地址分配不连续，不能有效聚合路由。日益庞大的路由表耗用大量内存，对设备成本和转发效率产生影响，这一问题促使设备制造商不断升级其产品，以提高路由寻址和转发性能。

巨大的地址空间使得IPv6可以方便的进行层次化网络部署。层次化的网络结构可以方便的进行路由聚合，提高了路由转发效率。

对端到端的安全的支持

IPv4协议制定时并没有仔细针对安全性进行设计，因此固有的框架结构并不能支持端到端的安全。

IPv6中，网络层支持IPSec的认证和加密，支持端到端的安全。

对QoS（Quality of Service）的支持

随着网络会议、网络电话、网络电视迅速普及与使用，客户要求有更好的QoS来保障这些音视频实时转发。IPv4并没有专门的手段对QoS进行支持。

IPv6新增了流标记域，提供QoS保证。

对移动特性的支持

随着Internet的发展，移动IPv4出现了一些问题，比如：三角路由，源地址过滤等。

IPv6协议规定必须支持移动特性。和移动IPv4相比，移动IPv6使用邻居发现功能可直接实现外地网络的发现并得到转交地址，而不必使用外地代理。同时，利用路由扩展头和目的地址扩展头移动节点和对等节点之间可以直接通信，解决了移动IPv4的三角路由、源地址过滤问题，移动通信处理效率更高且对应用层透明。