IPv6 优于 IPv4 的十大功能

现在是 9102 年，有一个严重的问题，困扰着资深宅男二狗子。那就是偶像团体没新名了。今年开始，偶像团体 XKB48 已经在无法取更多的新名字了，排列组合的所有方式都已经经过了历史长河的洗礼，除非偶像们的人数从 48 改变，不然今年开始都得叫“XXKB48”。

除了偶像名字不够用了，二狗子还发现用于粉丝网站的服务器公网 IP，也不够了。虽然现在已经是 9102 年，二狗子还是喜欢用 IPv4，用爱发电的粉丝网站，一定要用吉利的数字才行，可二狗子在找到一篇 2019 年的文章后，毫不犹豫的选择了 IPv6。

文章标题很直白，《IPv6 优于 IPv4 的十大功能》。下面来看看文章中具体说了些什么吧。

更大的 IP 地址空间

需要连接到 Internet 的每台计算机或在线设备都需要全球唯一的 IP 地址。IPv4 使用 32 位作为 IP 地址长度，允许大约 40 亿个唯一 IP 地址。当 IPv4 在 20 世纪 70 年代被引入并作为互联网协议被接受时，他们没有预见到互联网的普及程度。因此当时的人们坚信这 40 亿个地址足以应对未来的互联网环境。

今天，地球人口约为 66 亿，而互联网的人口仅为 13 亿，甚至不到全世界人口的 22％。很明显，在不久的将来会有越来越多的人连接到互联网。此外，随着通过 IP 融合通信技术（如数据，音频，视频和语音）的巨大进步，互联网的发展和扩展仍有巨大的空间。网络地址转换（NAT）等方法用于在唯一的全局IP地址和多个私有 IP 地址之间进行转换。例如，与每个用户具有唯一全球 IP 地址的情况相比，具有拨号服务的人在十个用户之间共享一个调制解调器，从而节省了大约 90％ 的地址。此外，甚至企业用户也采用相同的方法让许多计算机共享一个地址，从而节省地址。然而，这在网络硬件和软件中带来了额外的复杂性。

而 IPv6 使用 128 位用于 IPv6 地址长度，允许 3.402823669 × 10³⁸个唯一地址。要了解所涉及的规模，可以将整个 IPv4 空间视为一台经典 iPhone 4 大小，那么 IPv6 空间将是地球的大小。从这些数字可以看出，使用 IPv6 后，可以为每个人提供数十亿个地址，并确保必须连接到 Internet 的任何设备都具有唯一的 IP 地址。

扩大地址空间的第一个优点就在于，当没有 NAT 的情况下，网络硬件和软件的复杂性降低，并且配置网络环境变得更加简单。其次，它可以加快物联网家庭建设，家庭内不同的小配件和设备都都想上网冲浪，这就要求每个这样的设备具有唯一的 IP 地址，专属于自己的冲浪板。最后，IP 地址的大量可用性基本消除了以前在无线和移动设备的全面部署中出现过的绝大部分障碍。

IPv6 提供比 IPv4 更好的端到端体验

点对点应用程序是 IPv6 最近热门的场景，比如大型网游，视频会议（流媒体），文件共享和VoIP。在点对点网络环境中，一组计算机可以彼此直接通信，而不需要中央服务器搭把手。

具有大地址空间的 IPv6 也不再依赖 NAT，并且可以确保实现真正的端到端连接。这就意味着像 VoIP 或流媒体这样的点对点应用程序可以非常有效地使用 IPv6。

配置自动化程度更高

只要有节点进入并希望成为网络的一部分，就需要配置对应的 IP 地址信息和路由器信息。过去，网络中的设备和计算机较少时，几乎所有设备和计算机都是静态配置的，并且手动分配了IP地址。然而，随着个人计算机（PC）和其他支持 IP 的设备的快速增长，为了更高效的设备管理和资源的重用，自动配置必不可缺。

IPv6 中一个名为Stateless Auto Configuration 的功能，可以不借助 DHCP 服务器完成 IP 地址的分配。这一特殊功能使路由器能够轻松的自动配置其接口，并动态的提供用户网关。

简化的头部结构，更快路由

IPv4 包头结构包含 20 个字节的数据，并包含了可选字段，从而迫使中间路由器检查 IP 包头是否包含可选字段。另外在 IPv4 数据包头中，这些可选字段具有一定的最大允许大小。

与 IPv4 相比，IPv6 具有更简单的数据包头结构，旨在最大限度地减少包头处理所需的时间和精力。它通过将可选字段以及非必要字段移动到仅在 IPv6 包头之后放置的扩展包头来实现的。因此，中间路由器便能更有效地处理 IPv6 包头，而不必解析包头或重新计算网络层校验，甚至分段和重组数据包。效率提高了，路由器的处理开销也就减少了，硬件不必过于复杂，也可以更快地处理数据包。

IPv6 包头结构的另一个特性是扩展包头最大大小没有限制。它们可以通过扩展来适应高效 IPv6 通信所需的任何扩展数据。实际上，典型的 IPv6 数据包不含括扩展头，只有在中间路由器或目的地需要一些特殊处理时，发送数据包的主机才会根据需要添加一个或多个扩展头。这个新的扩展标头使的 IPv6 灵活性更高，从而应对未来发展的新需求。

更高的安全性

IPv4 在设计时几乎没有考虑过安全性，尤其是在端到端的模式中。而在 IPv6 中，IPSec 作为主要的协议，是确保 IPv6 提供比 IPv4 更好的安全性的因素之一。

IPSec 包含一组加密协议，用于确保安全的数据通信和密钥交换。使用的主要协议是：

1. 认证头（AH）协议，它支持数据的认证和完整性。
2. 封装安全有效负载（ESP）协议，它可以实现数据的身份验证和完整性以及数据隐私。
3. 互联网密钥交换（IKE）协议。此协议套件有助于初始设置和协商两个端点之间的安全性参数。然后它还会跟踪这些信息，以便通信保持安全直至结束。

因此，IPv6 确保有端到端的安全机制，为所有应用程序提供身份验证和加密功能，从而消除了应用程序本身对这些功能的集成支持的需要。为所有应用程序使用相同的安全机制的额外好处是，设置和管理安全策略变得更加简单。IPv6 允许完整的端到端安全性，从而允许部署一组新的个性化服务，例如依赖安全交易的移动电子商务服务。。

更好的服务质量（QoS）

IPv6 头中包含一个新字段，称为 Flow Label 字段，该字段定义了路由器如何识别和处理特定数据包，从而确保信息传递时不会被中间系统修改。因此拥有良好的QoS，对于诸如 VoIP 这类实时信较高的应用来说往往更青睐 IPv6。

更好的多播和任播能力

IPv6 不但通过提供大型多播地址范围来扩展 IPv4 的多播功能，并且大大改变了任播的概念，让任播应用面更广。

更好的支持移动设备

IPv6 通过其巨大的地址空间确保了每个移动设备都可以拥有自己的 IP 地址。并且拥有专门的MIPv6 协议，从而允许不同接入技术之间的快速切换，例如从蜂窝网络到无线网络，并且不会对正在进行的连接产生明显影响。

更易于管理

当要扩展现有网络，合并两个网络，或更改服务提供商时，这个网络就需要重新编号，并为其分配新的地址方案。在 IPv6 中，网络重新编号可以自动进行。因此，使用 IPv6 进行网络重新编号将不再需要手动重新配置每个主机和路由器，从而实现更平滑的切换或合并操作。

遵循 IPv4 关键设计原则，过渡更平稳

IPv4 已成功在世界各地部署多年，大范围的使用程度证明了 IPv4 设计的成功。因此 IPv6 遵循了许多相同的设计点，从而让 IPv4 到 IPv6 平稳过渡成为可能。目前市场上有许多热门应用程序需要 IPv6，吸引着越来越多的用户加入 IPv6 的使用行列中。但是，IPv4 应用程序依旧会在未来一段时间内保持存在，从 IPv4 到 IPv6 的过渡必须是循序渐进的过程。

二狗子不禁想起了又拍云在 2019 年就推出了快速、安全的 IPv6 加速解决方案，助力企业快速实现 IPv6 的接入，扩大企业的业务服务范围，提升用户的访问体验。二狗子觉得自己真是蠢到家了，这么好的东西竟然现在才了解到。

推荐阅读：

一文读懂 IPv4 到 IPv6 的过渡技术

开启 IPv6 新时代，升级后的 IPv6 厉害在哪？

参考资料：

https://www.ipv6.com/general/top-10-features-that-make-ipv6-greater-than-ipv4/