IPv6迁移：好处和技术。

关于“我们正在耗尽IPv4地址！”的说法并不新鲜...实际上，这是上世纪80年代末到90年代初科学家们的预期，当时互联网的增长出乎意料。 

但是如果IPv4地址池中有40亿个IPv4地址，为什么我们还会耗尽IPv4地址呢？ 

这种不可避免和痛苦的IPv4地址耗尽有许多因素。这些因素包括对IP需求旺盛的技术的快速增长，物联网设备的兴起，虚拟化，云原生服务等等。 

NAT 和 CIDR 等技术就是在这种预期下诞生的解决方案。然而，处理 IPv4 的唯一解决方案就是 IPv6 迁移。 

目录 

1. IPv4的未来。
2. 欢迎IPv6。
3. 迁移到IPv6的好处是什么？
   • 改善路由效率。
   • 更简单的数据包头。
   • 支持新颖和优化的服务。
   • 通过内置的IPSec和更大的地址空间提供更好的安全性。
   • 通过直接流（组播）节省带宽。
   • 改进的IP配置。
   • IPv6中的移动性支持。
4. IPv6迁移的技术。
5. 如何确定IPv6是否已启用或正常工作？
6. 主要要点。

IPv4的未来。 

在2011年2月3日， IANA（互联网数字分配机构） allocated the last five /8’s (with exactly 16.7 Million) reserved IPv4s to the five RIRs (Regional Internet Registry). This news was significant because it meant that the “free and unallocated” IPv4 addresses available from the top authority are officially depleted. So, now, everything is up to each region to intelligently allocate their last /8 IPv4 space to ISPs, businesses, network operators, etc. 

下面的图表显示了每个RIR的每日分配速率。APNIC（红色表示的亚洲RIR）在2007年至2010年的最低日分配量为平均40万个IPv4地址，并在2011年达到每天平均100万个地址分配量。当IANA分配给APNIC他们的最后一个地址块时，APNIC的分配速率显著下降。

IANA于2011年将最后的免费/8地址空间（/8是表示1600万个地址的CIDR表示法）分配给所有RIRs（参见下图： IPv4 CIDR图表）。RIPE NCC在2012年开始使用其最后的免费/8地址空间，并于2019年11月分配了最后的免费/22地址空间（1K个地址）。 

对于RIRs来说，这并不是结束；它们确实拥有更多的IPv4空间， 其中一些IPv4地址可用于IPv6过渡，以及其他已恢复和保留的IPv4地址。 但随着时间的推移，IPv4 地址越来越昂贵，也越来越难以获得。为了节省一些寻址空间，许多互联网服务提供商已经开始执行大范围的 NAT（运营商级 NAT - IPv4）。 CGNAT).但从长远来看，唯一的解决办法是 转入 IPv6.其他国家，尤其是亚太互联网信息中心（APNIC）的国家，如日本、中国和韩国，已经开始向 IPv6 迁移，特别是自 2011 年以来。 

有趣的事实！ IPv4一直依赖NAT协议来最大化IP地址空间。如果没有NAT，我们很久以前就已经用完了IPv4地址。NAT提供了使用专门为私有网络保留的大型空间的机会，同时提供了出色的安全级别。现在，IPv6不需要NAT；有太多的地址，没有必要为私有使用保留空间。

欢迎IPv6。

虽然你可能最近听到很多关于IPv6的事情，但该协议实际上早在1995年就被引入了！在开发阶段， IPv6的设计目标是解决一个问题：IPv4地址耗尽！

IPv6的格式可以支持令人惊叹的网络地址组合。简单总结一下：3.4^1038，这个数字相当于大约340万亿亿亿个IP地址。从1995年（IPv6的开发）到今天，该协议已经发展得如此之多，不仅增加了IP地址的数量，还提供了新的服务。

采用 IPv6 费率增长很快。 根据 IPv6的Google统计数据根据（2021年10月）的数据，全球有35%的用户通过IPv6连接访问Google。

" 向 IPv6 过渡 is inevitable. Sooner or later, IPv6 will be the only proper and efficient way to give everybody an Internet addressing. As mentioned before, it took from 2011 to 2019 for all RIRs to exhaust their free IPv4 pools.

3. IPv6迁移的好处是什么？

如前所述，IPv6 地址不仅仅是更长的 IPv4 地址。更多的特性和复杂性使 IPv6 成为与 IPv4 完全不同的协议。让我们看看 IPv6迁移.

a. 改善路由效率。

一个 IPv6 地址 IPv6 地址分为三部分（网络或站点前缀、子网 ID 和主机或接口 ID），总长度为 128 比特。IPv6 地址中最重要的一组比特（站点前缀）包含用于互联网路由选择的前缀。这些 IPv6 前缀可以分组为单个前缀组（例如 /48），主机前缀可以省略，从而使路由表更小、更高效。 

b. 更简单的数据包头。 

IPv6数据包头部比IPv4的更简单。最显著的区别之一是，IPv6不使用校验和字段。由于TCP/IP通信中的错误检查是在其他层进行的，因此这个字段被从头部中移除。旧的IPv4方法会使每个路由器都检查和重新计算校验和，导致效率低下。另一个被简化的字段是分段。在IPv6中，分段不再是数据包中的强制字段。 

c. 支持新颖和优化的服务。 

IPv6不使用NAT，而是在源和目的地之间建立唯一的端到端连接。这种单一IP连接可以更好地支持某些服务。例如，P2P、游戏和流媒体将更加稳定，因为IP可用性更高。VoIP和QoS等服务也将更可靠。 

d. 通过内置的IPSec和更大的地址空间提供更好的安全性。 

内置 IPSec 并不会自动使 IPv6 比 IPv4 更安全。虽然 IPv6 报头中内置了 IPSec 字段（提供加密和验证功能），但并不强制使用。不过，在 IPv6 中实施 IPSec 可确保加密和验证，使协议比 IPv4 更安全。IPv6 的另一个优势是 IPv6 安全 是黑客不会像扫描 IPv4 那样简单地扫描 IPv6 网络。扫描随机分配地址的大型 IPv6 子网是不可能的。

e. 使用直接流量进行节省带宽：组播。 

传统的IPv4使用广播消息，强制同一网络中的每个监听设备停下来并读取数据包。为了不同的目的（例如ARP），向广泛的网络广播每个设备可以简化事情，但可能会损害性能并威胁安全性。 

IPv6不支持广播，而是使用组播和任播消息。组播允许将带宽密集的数据包流发送到组内的多个目的地。同一网络上的非目标设备不必停下来处理每个数据包。 

f. 改进的本地IP分配。 

IPv6 允许通过无状态或有状态方法进行网络配置。一种被称为 "无状态地址自动配置"（SLAAC）的新程序只需在网络设备中进行最少（甚至不需要）的手动 IP 配置。无状态是指设备无需依赖第三方服务器即可生成 IPv6 地址。SLAAC 使用主机的 MAC 转换为 EUI 64 位格式来创建唯一地址。此外，有状态或 DHCPv6 DHCPv6 的工作原理与 DHCPv4 相似，后者依赖于服务器。DHCPv6 的优势在于，DHCP 服务器无需公布子网掩码，而是由本地路由器来公布。

g. IPv6中的移动性支持。 

IPv6允许设备在IPv6互联网中自由移动并保持连接。每个设备在网络中移动时始终由一个家庭地址识别，无论它当前使用的连接点是什么。虽然IPv4也支持移动性，但IPv6通过路由优化、更好的邻居发现和更低的开销来改善了这一特性。 

4. IPv6迁移技术。 

向 IPv6 迁移 并不仅仅意味着用 IPv6 取代 IPv4，而是让 IPv6 与 IPv4 同时工作。目前，大多数企业的网络都依赖于 IPv4，因此不可能在短时间内迁移到 IPv6。两种协议需要共存一段时间才能过渡。 

迁移到IPv6的进程虽然缓慢，但已经开始进行。一些IPv4地址严重短缺的国家开始将IPv6作为强制要求。亚洲国家，如中国和印度，就是这种情况。其他国家将IPv6迁移视为创新的必要条件，以避免日后的混乱。例如，白俄罗斯是全球首个要求互联网服务提供商支持IPv6的国家。 法律强制要求.

以下是大多数国家正在实施的三种常见的IPv6迁移技术。 

a. 使用双栈进行IPv6迁移。 

从 IPv4 迁移到 IPv6 应首先采用双协议栈（IPv4 和 IPv6）网络方法，即计算机可使用任一版本（IPv4 或 IPv6）进行通信。IPv4 和 IPv6 需要共存多年，并提供双协议栈功能。双协议栈已经成为一种新的规范，特别是在没有免费 IPv4 空间的地区，如亚洲，不久欧洲和北美也将如此。 

b. 隧道技术。 

隧道技术是一种将一个协议（IPv4或IPv6）封装在另一个协议（IPv4或IPv6）内部的技术。例如，如果你有两台启用了IPv6的计算机无法在IPv4网络上进行通信，隧道技术可以将IPv6流量封装在IPv4数据包中。 

c. 翻译技术。 

将一种协议翻译成另一种协议的技术。通过翻译技术，IPv6 计算机可以与 IPv4 计算机自由通信。一种 IPv6 代理 用于将一种协议转换为另一种协议。代理可以是放置在网络末端的服务器，拦截所有 IP 数据包并将其转换为另一种协议。

5. 如何确定IPv6是否已启用或正常工作？

Today almost all new devices and OSs have IPv6 compatibility, whether they are deployed in an IPv6 network, is a different question. Your computer certainly has an IPv6 address, and you might not even be aware. In addition, your ISP might also be already using a dual-stack network.

最简单的确定是否使用IPv6的方法是运行在线测试，例如： 测试我的IPv6 或 ipv6-test.com。你还可以检查计算机上的IPv6参数。例如，在macOS的网络属性中，你可以快速查看到IPv6已默认配置（自动配置）；对于许多Linux、Windows、Unix甚至移动平台也是如此。这里的“自动配置”意味着 你的计算机将执行IPv6的无状态自动配置（与IPv4的DHCP相对）。 

另外，通过在终端中使用“ifconfig”命令，你可以快速查看IPv6地址。请记住，你不应该需要进行任何NAT来将私有地址转换为公有地址，因此你的IPv6地址将在内部（家庭）和互联网上使用。 

当然，对公共通信使用相同的IPv6地址且没有进行任何NAT可能看起来容易受到攻击和风险。但是不用担心，黑客不可能简单地扫描数万亿个地址，而且很有可能你已经启用了IPSec。

6. 要点总结。 

90年代的科学家们是正确的，我们耗尽IPv4地址只是时间问题。互联网正在意想不到地扩张，需要大量IP的技术和物联网设备。 

IPv4地址正在迅速变得更加昂贵和难以获取。即使是像IANA和RIRs这样的IP分配机构也在推动人们摆脱IPv4，鼓励人们部署IPv6，至少使用双栈网络，直到IPv6的支持变得更加强大。 

IPv6正在慢慢迎头赶上。几乎所有新设备都支持两个IP版本。虽然IPv6迁移需要时间，并且会很慢，但IPv6很快将取而代之。 

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