IPv4与IPv6的区别

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。

 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！