關于IPv6，你了解多少？
Part 01
IPv6背景分析
政策背景
2022年4月25日，中央網信辦、國家發展改革委、工業和信息化部聯合印發《深入推進IPv6規模部署和應用2022年工作安排》。
2021年7月8日，工業和信息化部 中央網絡安全和信息化委員會辦公室發布關于印發《IPv6流量提升三年專項行動計劃（2021-2023年）》的通知。
2021年7月12日，中央網絡安全和信息化委員會辦公室 國家發展和改革委員會 工業和信息化部 發布關于加快推進互聯網協議第六版（IPv6）規模部署和應用工作的通知。
2020年3月19日，工業和信息化部發布關于開展2020年IPv6端到端貫通能力提升專項行動的通知。
2017年11月26日，中共中央辦公廳 國務院辦公廳印發 《推進互聯網協議第六版（IPv6）規模部署行動計劃》。
發展背景
談到IPv6發展背景，首先來聊一下IP地址。IP地址（Internet Protocol Address）是指互聯網協議地址，給因特網上的每臺計算機和其它設備都規定了一個唯一的地址，這個唯一的地址相當于是設備的唯一標識，方便其他設備高效的識別并找出自己。
IPv4使用32位（4字節）地址，從理論上講，地址空間最多約43億個，其中北美占有3/4，而人口最多的亞洲只有不到4億個。隨著地址不斷被分配給最終用戶，IPv4地址枯竭問題也在隨之產生。
中國數字經濟迅速發展下，以5G、人工智能、大數據、云計算等為核心的數字技術催生出了一系列新產品，對網絡的要求越來越高，IPv4網絡的缺點和局限也越來越明顯，因此刺激了IPv6的部署。
在IPv4環境下，存在傳輸加密能力弱、報文易被監聽等安全問題，這些安全問題促使網絡IP地址協議層優化需求的升級，這種需求的升級也會在很大程度上加速IPv6的部署。
Part 02
IPv6介紹及優勢
IPv6是英文“Internet Protocol Version 6”的縮寫，是互聯網工程任務組設計的用于替代IPv4的下一代IP協議，其地址數量號稱可以為全世界的每一粒沙子編上一個地址。
1?? 更大的地址空間
IPv6的地址長度為128位，最大的地址個數為2^128，是IPv4地址長度的4倍。
2?? 層次化的地址結構
IPv6地址編碼采用分層分級結構，一條記錄表示一片子網，縮小了路由器中路由表的規模，提高了路由器轉發數據包的速度。
3?? 自動編址
IPv6提供無狀態地址自動配置，指主機通過監聽路由通告獲得全局地址前綴（64位），將地址前綴與節點的MAC地址派生的標識或用戶指定的接口標識組合來構建IPv6地址。相比使用DHCP的IPv4，地址配置速度更快，網絡的管理更加方便和快捷。
4?? 可擴展性
相較IPv4，IPv6報文中不再有“選項”字段，而是通過“下一報頭”字段配合IPv6擴展報頭來實現選項的功能。IPv6報文的整體結構分為IPv6報頭 、擴展報頭和上層協議數據。IPv6報頭是必選報文頭部，長度固定為40B，包含該報文的基本信息。擴展報頭是可選報頭，一個IPv6數據包中可能存在0個、1個或多個擴展報頭。當使用多個擴展報頭時，每個擴展報頭中都包含“下一報頭”字段，用來指明下一個擴展報頭的類型。
5?? 安全性
IPv6支持IPSec，用戶可以對網絡層的數據進行加密，具有更高的安全性。且在IPV6中的加密與鑒別選項提供了分組的保密性與完整性，較大的增強了網絡的安全性。
Part 03
IPv6過渡技術
IPv4向IPv6過渡需要相當長的一段時間，在這段時間里，IPv4和IPv6是共存的。為了形象地說明IPv4和IPv6的互通和過渡，很多技術文檔中都是用到“IPv4海洋”和“IPv6小島”的比喻。初期，整片網絡是一片IPv4海洋，在過渡過程中，逐漸出現IPv6小島，漸漸IPv6小島越來越多，慢慢的取代IPv4。IPv4向IPv6過渡技術常見的有IPv6/IPv4雙協議棧技術、隧道技術和網絡地址轉換技術。
IPv6/IPv4雙協議棧技術
雙棧技術就是使IPv6網絡節點中同時配置IPv4和IPv6兩種協議棧。這樣設備既能與IPv4網絡通信又能和IPv6網絡通信。
隧道技術
隧道技術是IPv6初期使用的技術。適用于在IPv4主干網絡上，實現局部IPv6網絡之間的通信。在隧道入口處，路由器將IPv6的數據分組封裝在IPv4中，該IPv4分組的源地址和目的地址分別是隧道入口和出口的IPv4地址，在隧道出口處，再將IPv6分組取出轉發給目的站點。
網絡地址轉換技術
網絡地址轉換（Network Address Translator，NAT）技術是在IPv6網絡和IPv4網絡間部署協議轉換設備。IPv4主機要和外部的IPv6主機通信時，在NAT服務器中將IPv4地址變換成IPv6地址，服務器維護一個IPv4與IPv6地址的映射表。反之，當IPv6主機和外部IPv4主機進行通信時，在NAT服務器中將IPv6地址變換成IPv4地址。
Part 04
IPv6展望
IPv4和IPv6是兩種不同的網絡協議，不能直接互通，在短時間內想用IPv6取代IPv4是很困難的。但隨著5G網絡、物聯網、大數據、云計算等新興產業的發展，IP地址的需求呈現爆發式的增長，那么既能提供海量地址資源又能解決IPv4網絡缺陷的IPv6無疑是最佳選擇。
2022年8月24日，中央網信辦組織召開的“2022年全國深入推進IPv6規模部署和應用工作推進會議”指出，截至2022年7月，我國IPv6活躍用戶數達6.97億，固定網絡IPv6流量占比達10%，移動網絡IPv6流量占比達40%，整體發展勢頭良好，IPv6規模部署和應用取得明顯進展。
