什麼是 IPv6？

IPv6 或 Internet 協議版本 6 是 IPv4 的後續版本，IPv4 是當前大多數 Internet 使用的網絡協議。IPv6 最初於 1998 年提出，自 2000 年代初以來一直被開發人員使用。但直到 2017 年，它才被 IETF（互聯網工程任務組）批准為實際的互聯網標準。

從邏輯上講，在 IPv4 和 IPv6 之間有一個 IPv5。然而，第 5 版從未將改編視為標準。它是專門為幫助流式傳輸視頻而開發的，被稱為 Stream 協議或 ST。然而，與 IPv4 一樣，它的可用地址非常有限。IPv4 和 IPv5 使用 32 位尋址。而 IPv6 已升級為使用 128 位地址。除其他問題外，這導致就協議的實施而言，IPv5 基本上被跳過了。

為什麼是 IPv6？

IPv4 遭受的主要限制之一是可能的地址數量有限。為了全面解決這個問題，IPv6 相對於 IPv4 的 32 位尋址方案，採用了 128 位尋址方案。IPv6 協議中的地址限制為 2128。如果您更喜歡 SI 表示法，則為 3.4×1038，而 IPv4 中為 232。雖然 IPv4“只有”43 億個可能的地址，準確地說是 4,294,967,296 個，但 IPv6 提供了 340,282,366,920,938,463,463,374,607,431,768,211,456 個可能的地址。那是 340 萬億萬億萬億。這幾乎消除了地址受限的問題。

除此之外，IPv6 還提供了其他改進——它允許將多播作為基本規範，而在 IPv4 中，這是一個可選功能。組播可以將一個數據包一次傳輸到多個目的地，而不是進行各種操作。

其他改進包括處理更廣泛的數據包以及簡化的處理和配置選項。無論何時，IPv6 自帶的很多基礎功能都需要額外實現。這導致了一些相對容易解決的問題的複雜解決方案。也就是說，IPv6 並不像“更好”的版本那麼簡單。它還帶來了 IPv4 所缺乏的一系列新問題。

挑戰與實施

儘管在可用地址和其他一些方面對 IPv4 協議進行了不懈的改進，但仍有一些問題使 IPv6 無法輕鬆實施。一個主要障礙是這兩個協議不能互操作，因此不能直接相互通信。可以在稱為雙棧的配置中同時使用兩者來運行計算機。雙棧設備現在是標準。如果 ISP 不積極支持，則可能不會使用 IPv6。

長期以來的一個挑戰是在中間設備（即 ISP 路由器和互聯網骨乾架構）中缺乏對 IPv6 的支持。雖然最終用戶設備和服務器相對定期升級並且很早就支持 IPv6，但許多中間件不支持它，基本上破壞了任何使用它的嘗試。現在大多數 ISP 都積極支持它，其中一些 ISP 的大部分客戶都使用 IPv6。

另一件需要考慮的事情是重複過去設計錯誤的可能性。雖然 IPv6 提供了廣闊的地址空間，但其實施計劃與 IPv4 的最初用途更為相似。而不是優化有限 IPv4 地址空間的有效使用的現代 CIDR 設計。將有 264 個子網，而不是有效地使用該區域，每個子網有 264 個可能的地址。

這種設計架構乍一看似乎注定要重複 IPv4 的設計更改以避免地址空間消耗，直到您意識到 264 的網絡數量是可能的 IPv4 地址的 40 億倍。每個地址的可能地址都是可能的 IPv4 地址的 40 億倍。做出此設計決策是為了簡化地址分配和路由聚合。

“防火牆”之死

NAT 是幫助長時間避免 IPv4 地址耗盡的關鍵功能之一。NAT 允許路由器將許多內部 IP 地址轉換為一個公共 IP 地址，從而減少網絡所需的地址數量。這具有本質上充當防火牆的額外好處。由於無法將意外傳入的通信轉換為內部主機並被丟棄。

由於 IPv6 中的地址非常豐富，因此不再需要主動節省地址空間。因此，設計意圖是回到端到端的概念，即兩個設備直接通信，而不是讓一個或多個 NAT 系統轉換地址。這意味著每個設備都有其公共 IPv6 地址，並且通常不打算使用 NAT。

這切斷了NAT提供的防火牆作用的保護；某些網絡可能依賴於防火牆功能。這意味著如果沒有實際實施防火牆，互聯網上的外部設備可能會被黑客控制，可以嘗試直接連接到內部設備的公共 IP 地址。

結論

IPv6 是因特網長期存在的 IPv4 尋址方案的繼承者。IPv4 需要更換，因為其有限的地址空間處於危險之中，現在已經耗盡。IPv6 提供了廣闊的地址空間，可確保地址空間耗盡在很長一段時間內都不會成為問題。

由於缺乏與 IPv4 的互操作性，以及多年來許多中間網絡設備缺乏對 IPv6 的支持，IPv6 的推出已經很長時間了。儘管如此，支持現在幾乎是普遍的，儘管使用 IPv6 的流量百分比仍然大大低於 IPv4 流量。