筆者結合自己以及身邊的同行兄弟們遇到的困擾，精心挑選出10個困擾在本文中進行解答。

困擾1. IPv4和IPv6只有地址格式不同嗎

除了地址格式不同，IPv4與IPv6協(xié)議棧也不同，他們在邏輯上是完全不同的2個世界

以下實踐中經(jīng)常會遇到的4個不同之處：

▷ 基本通訊過程：ND替代ARP、多播替代廣播、fe80地址成為標配、ICMP成為通訊核心

▷ IP配置方式：客戶端以無狀態(tài)自動配置IP成為主流，弱化DHCP

▷ DNS域名解析：AAAA記錄替代IPv4的A記錄、對應用存在優(yōu)先級問題（優(yōu)先解析AAAA還是A）

▷ 應用層適應性：socket編程中AF_INET僅支持IPv4，AF_INET6僅支持IPv6

困擾2. IPv4到IPv6對應用程序是透明無感知的嗎

錯，是有感知的，上層應用程序需要進行改造。

舉個例子，當訪問fzxiaomange.com時候，是要優(yōu)先解析IPv6地址（AAAA）還是IPv4地址（A），因為總得選一條線路來發(fā)送請求。現(xiàn)在許多框架會優(yōu)先選擇IPv6。

注意：如果解析出AAAA記錄，即使本機沒有可路由IPv6地址，也有可能依然嘗試通過IPv6進行請求，導致請求失敗。

還有一個典型的例子，是程序會在應用層里交互底層IP地址，比如FTP主動模式會在應用層里交互IPv4地址，而如果實際可用的是IPv6地址，就可能導致后續(xù)連接的異常。

無法做到透明無感知，是導致產(chǎn)生IPv4到IPv6的部分過渡方案的原因之一。

困擾3. 提供WEB服務，需要每臺服務器都配置IPv6地址嗎

現(xiàn)在有一種言論，說“IPv6地址無限多，每臺服務器都可以配一個IP地址，不用做NAT”。

這很容易誤導人，具體如何使用IPv6，還得根據(jù)場景而定。比如筆者的個人博客fzxiaomange.com，由nginx->php->mysql組成，分別位于3臺服務器上，那只需要在nginx上配置IPv6地址，并在DNS上添加一條AAAA記錄指向L7的IPv6地址即可。完全沒必要在php、mysql服務器上配置IPv6地址，而且一旦配置了，就直接暴露內(nèi)網(wǎng)了。

每個設備都配置IPv6，主要適用于偏客戶端以及地址需求量大的場景，諸如物聯(lián)網(wǎng)設備、手機4G、家庭寬帶等。

另外，IPv6有NAT，適用于辦公PC、機房服務器等需要訪問IPv6網(wǎng)絡，而不想被別人主動訪問的場景。

困擾4. IPv4和IPv6要配在同一張網(wǎng)卡上嗎

都可以，首先需要先了解2個詞“單棧”和“雙棧”：

以節(jié)點為角度（通用的解釋）：

▷ 單棧：表示一個IPv6節(jié)點，也就是一臺服務器，或一部手機，僅有IPv6地址，或僅有IPv4地址，前者叫做“IPv6單棧”或“IPv6-Only”，后者叫“IPv4單棧”或“IPv4-Only”。

▷ 雙棧：表示一個IPv6節(jié)點，同時擁有IPv6地址和IPv4地址

以網(wǎng)卡為角度：

▷ 單棧：表示一張網(wǎng)卡僅有IPv6地址，或僅有IPv4地址，示意圖如下

▷ 雙棧：表示一張網(wǎng)卡同時擁有IPv6地址和IPv4地址

IPv4和IPv6在邏輯上是兩個完全不相交的世界。如果終端處位于同一個物理層，比如同一個VLAN，那么網(wǎng)卡就只能同時配置IPv6地址和IPv4地址；反之，就必須一張網(wǎng)卡配置IPv6，另一張網(wǎng)卡配置IPv4。所以，關鍵看網(wǎng)絡架構是如何設計，各有利弊。比如放同一張網(wǎng)卡上，就可以做到帶寬共享，而放不同網(wǎng)卡，可以做到帶寬分別限制與計費。

困擾5. 我的網(wǎng)卡有fe80開頭的地址，可以用來上公網(wǎng)嗎

當網(wǎng)卡啟動的時候，會自動生成“鏈路本地地址”（Link-Local Address），這是一個fe80::/10的單播地址。“鏈路本地地址”用于IP自動配置、鄰居發(fā)現(xiàn)等。

注意事項：

▷ 核心：每張網(wǎng)卡都會存在“鏈路本地地址”，這是IPv6協(xié)議通訊的核心，不應當刪掉

▷ 范圍：僅在同一個二層范圍內(nèi)進行傳播，不會被路由器做轉(zhuǎn)發(fā)

▷ 地址：“鏈路本地地址”的算法不統(tǒng)一，有的操作系統(tǒng)會根據(jù)mac地址計算而來（EUI-64），而有的則是隨機或其他某種算法計算而來

▷ 服務：“鏈路本地地址”雖然可以在二層內(nèi)互通，但主要用于核心通訊以及某些網(wǎng)絡高級協(xié)議。不適用于上層應用業(yè)務之間的通訊。因此不能用來上公網(wǎng)，也不能用于對外提供服務

困擾6. IPv6地址如何配置

公網(wǎng)地址和私網(wǎng)地址

▷ 公網(wǎng)地址：“全球單播地址”（Global Unicast Address，2000::/3）

▷ 私網(wǎng)地址：“唯一本地地址”（Unique-Local Address，fc00::/7）

細心的人可能會發(fā)現(xiàn)，為什么這里叫做“全球單播地址”，而“唯一本地地址”卻不叫做“唯一本地單播地址”，好吧，其實都是簡稱，在RFC里是這么定義的：“Global Unicast Addresses”、“Link-Local IPv6 Unicast Addresses”。其實“全球單播地址”是可以叫做“全球地址”的，只是這樣顯得有點別扭。

自動生成還是固定IP

在IPv6里，任何單播地址都可以自動生成，也可以手工配置固定IP，具體看應用場景：

▷ 客戶端：如果我想訪問ipv6互聯(lián)網(wǎng)，而不對外提供服務，那么使用自動生成即可，無需使用固定的ip地址

▷ 服務端：如果需要對外提供服務，那么ip地址就需要固定了，不能使用自動生成

自動配置IP

在ipv6里還分為2種方法：“有狀態(tài)”與“無狀態(tài)”

▷ 有狀態(tài)（Stateful）：地址由DHCPv6 Server統(tǒng)一管理，DHCPv6 Client從中獲得一個可用的IP地址

▷ 無狀態(tài)（Stateless，簡稱SLAAC）：路由器發(fā)出“路由通告”報文（Router Advertisement，簡稱RA），報文內(nèi)包含了IPv6地址的前綴信息。當收到RA包后，就會根據(jù)其中前綴信息，自動生成一個或多個IP地址

困擾7. 沒有了ARP，如何解析MAC地址

ARP協(xié)議是IPv4用于解析目標MAC地址的協(xié)議，而在IPv6里，解析地址采用的是鄰居發(fā)現(xiàn)（Neighbor Discovery Protocol，簡稱NDP或ND）

ND不是一個具體協(xié)議，而是用來描述多個相關功能的協(xié)議的抽象集合，所涵蓋的所有協(xié)議均是基于ICMPv6。其中有2種報文與解析MAC地址有關：

▷ 鄰居請求報文NS（Neighbor Solicitation）：請求解析

▷ 鄰居通告報文NA（Neighbor Advertisement）：響應解析

這與ping是非常類似的：

▷ ping：發(fā)送icmp的echo request報文，對端響應icmp的echo reply報文

▷ 地址解析：發(fā)送icmp的ns報文，對端響應icmp的na報文

困擾8. IPv6使用多播替代廣播，需要做哪些改造

IPv6使用多播替代了廣播，多播的特點是不會像廣播那樣完全泛洪，而是數(shù)據(jù)包只發(fā)送給加入了多播組的機器。

但是，這有個前提，就是交換機要能識別并維護多播組的信息，主流交換機都具備此功能，然而并不都是默認開啟的。對于二層交換機來說，需要開啟MLDv2 Snooping。

顧名思義，就是交換機會識別“MLDv2成員報告”報文從哪個端口發(fā)來的，并記錄下來，之后當交換機收到多播包后，會先查找其多播地址是否能在緩存里匹配上

▷ 匹配成功：僅會將數(shù)據(jù)包從相應的端口發(fā)出

▷ 匹配失敗：就會泛洪，此時和廣播毫無差異

困擾9. IPv6真的安全嗎

理想很美好，IPv6從設計之初，就進行了大量的安全方面的設計，“完整的”IPv6在安全方面有至少以下3個優(yōu)勢：

▷ 原生支持的端到端加密

▷ 安全的鄰居發(fā)現(xiàn)（Secure Neighbor Discovery，簡稱SEND）

▷ 更大的地址空間

現(xiàn)實很殘酷，只有第3點發(fā)揮了作用，更大的地址空間，減少了被非法掃描到的概率。而第1、2點并沒真正普及起來，因為協(xié)議本身就很復雜、學習難度很大、實現(xiàn)起來也很不容易。因此IETF為了加速IPv6的普及，對安全性不再強制要求。這也導致了IPv6實際上并沒有預期中的那么安全，在IPv4里存在的地址欺騙、虛假網(wǎng)關等情況，在IPv6里依然存在。

困擾10. 如何學習IPv6

網(wǎng)上能找到非常多的IPv6教程，其中有很多教程都是通篇講IPv6地址、IP包格式、ICMP包格式，這很容易讓初學者打退堂鼓。筆者雖然不是專業(yè)的網(wǎng)工，但愿能拋磚引玉，推薦的學習步驟如下：

1️⃣ IPv6的歷史、設計理念

2️⃣ IPv6的地址格式、分類、前綴計算，以及與IPv4的對比

3️⃣ IP地址、網(wǎng)關路由的配置與查看

4️⃣ 服務端實踐，嘗試給自己的網(wǎng)站增加IPv6

5️⃣ 客戶端實踐，讓自己的PC訪問IPv6互聯(lián)網(wǎng)

6️⃣ 應用層實踐，自己寫一對C/S程序，能同時支持IPv4與IPv6

7️⃣ IPv6通訊原理，抓包分析每個包，熟悉ND、DHCPv6等

8️⃣ IPv4與IPv6的互訪、過渡

9️⃣ IPv6安全