IPv4現(xiàn)存意義及如何向IPv6過渡

孫亞諾

摘要：近年來，隨著計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，多媒體應(yīng)用已經(jīng)成為信息傳播領(lǐng)域研究熱點(diǎn)。本文基于IPv4現(xiàn)存意義及如何向Ipv6過渡這一現(xiàn)狀展開深入分析。

關(guān)鍵字：Ipv4，Ipv6，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

Ipv4，Internet?Protocol?version，即網(wǎng)際協(xié)議版本4，也被稱為互聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議第四版，作為互聯(lián)網(wǎng)的核心，Ipv4具有舉足輕重的地位。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)信息傳輸速率，和網(wǎng)絡(luò)性能要求也越來越高，如何向Ipv6過渡是一個(gè)亟待解決的問題。簡單來說，在互聯(lián)網(wǎng)上，Ipv4/6地址就是找到你的方式，等于線下的住址一般。

一、IPv4現(xiàn)狀

IPv4由32位，也就是4字節(jié)的地址作為其使用地址。在1981年被初次提到時(shí)，互聯(lián)網(wǎng)并不發(fā)達(dá)，對(duì)地址的使用量，需求都是一個(gè)較低的水平。43億的總地址空間顯得尤為龐大。進(jìn)入21世紀(jì)以來，網(wǎng)絡(luò)飛速發(fā)展，信息量呈指數(shù)式爆炸增長，43億的龐大數(shù)字也于2019年消耗殆盡，所有IPv4地址被分配一空。但早在上個(gè)世紀(jì)，還是新興發(fā)展行業(yè)的互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)便有人預(yù)測，IPv4地址有耗盡的一天，這一天會(huì)很快來臨，人們便未雨綢繆，著手部署了IPv6，在IPv6向全球推進(jìn)的同時(shí)，IPv4仍在使用中。除了在課堂中作為劃分子網(wǎng)的練習(xí)題，IPv4暫時(shí)未消失在互聯(lián)網(wǎng)世界的原因只能是，即使在IPv6發(fā)展的今天，IPv4的43億地址仍在發(fā)揮用途且一時(shí)間無法被替代，這仍是一個(gè)龐大的數(shù)據(jù)體量。

二、IPv4面臨的挑戰(zhàn)

由于IPv4設(shè)計(jì)之初，設(shè)計(jì)師們并未預(yù)料到互聯(lián)網(wǎng)日后發(fā)展速度的迅猛，以及地址分配速度之快，隨之而來的是種種圍繞其展開的問題。首當(dāng)其沖的便是運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。路由器，交換機(jī)，安全設(shè)備，數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)等各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備基于TCP/IP協(xié)議組建成一張網(wǎng)絡(luò)，這是一早搭建完畢的，而IPv4在其中充當(dāng)?shù)慕巧褪侵巍?shù)據(jù)空間中眾多的IP地址就是網(wǎng)絡(luò)組建的支撐。地址分配完畢后，運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)可能將要面臨無法再更新，擴(kuò)容等問題，現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)使用問題優(yōu)化也會(huì)跟不上發(fā)展，這是嚴(yán)重的發(fā)展停滯危機(jī)。因?yàn)镮Pv4地址枯竭問題在之前并不算顯現(xiàn)，運(yùn)營商在分配并使用地址時(shí)沒有良好的規(guī)劃，大量地址被浪費(fèi)，但I(xiàn)P地址并非可再生資源，被耗盡和浪費(fèi)的地址將無法再發(fā)揮其效用。另外，基于運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)的布置，提供了大量互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，而且IP地址耗盡，這些服務(wù)也面臨無法更新的危機(jī)，對(duì)服務(wù)提供商也是巨大的挑戰(zhàn)。一方面，互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商們需要保證現(xiàn)有業(yè)務(wù)的正常運(yùn)營和日常維護(hù)，另一方面又無法再開發(fā)新的業(yè)務(wù)，最終帶來收入下降，行業(yè)積極性受損。最后，作為普通用戶，受到的影響也不可謂是不大。雖然普通用戶無需像上層供應(yīng)商一樣擔(dān)心眾多的發(fā)展問題，不過作為用戶所受到的服務(wù)必定是大打折扣的。原先的高質(zhì)量網(wǎng)絡(luò)服務(wù)會(huì)因?yàn)镮P地址的不足而打折扣，用戶上網(wǎng)體驗(yàn)極受影響。供應(yīng)商無法開發(fā)新業(yè)務(wù)維持原先的收入水準(zhǔn)，這部分成本可能會(huì)平攤到眾多普通用戶身上。也就是說，用戶們可能要花費(fèi)更多的代價(jià)享受著完全不如以前的服務(wù)水準(zhǔn)。用戶享受網(wǎng)絡(luò)的便利性受到了極大的挑戰(zhàn)。

三、IPv4與IPv6的區(qū)別及IPv6的優(yōu)勢(shì)

想著手將IPv4向IPv6過渡，以至于終完全取代IPv4，就需要了解他們之間的區(qū)別。而作為能逐步代替IPv4的升級(jí)版IPv6，又有何種優(yōu)勢(shì)，筆者會(huì)逐一論述。首先，導(dǎo)致IPv4完全發(fā)展停滯的一大因素就是地址分配完畢，因前文所述，IPv4采用4字節(jié)32位的地址，字段有限，而IPv6所做的一大進(jìn)步就是拓展了地址字節(jié)位數(shù)，將原先的4字節(jié)32位地址拓展到16字節(jié)的128位地址，這樣以來，地址稀缺問題不再是迫在眉睫的問題，受此影響，之前地址緊缺導(dǎo)致的分配地址不均，收費(fèi)高昂且地址緊俏這類物以稀為貴的問題得到了解決，IPv6地址完全充足。另外，IPv6的編碼采用類似CIDR的的分層分級(jí)結(jié)構(gòu)，加快了路由速度，尋址更快，提升了用戶體驗(yàn)的同時(shí)，又降低了運(yùn)營商成本。IPv6的報(bào)頭格式也進(jìn)行了簡化，雖然IPv6地址字節(jié)更多，但反而降低了處理報(bào)寬的開銷。對(duì)于升級(jí)用戶體驗(yàn)，IPv6也有進(jìn)一步的發(fā)展。信息時(shí)代，用戶十分關(guān)心自身的信息安全，IPv6加入了更多關(guān)于身份驗(yàn)證，保密，數(shù)據(jù)對(duì)比一致等加密手段，更為強(qiáng)力的保護(hù)了用戶的信息安全。IPv6在提升可選項(xiàng)方面有更大的支持，報(bào)頭可以選擇不放入，這無疑是優(yōu)化了路由性能。在可選項(xiàng)長度方面也并沒有IPv4那樣嚴(yán)格的限制。

四、IPv4向IPv6過渡的相關(guān)技術(shù)

（1）雙棧技術(shù)

雙棧技術(shù)就是讓一臺(tái)設(shè)備既支持IPv4，也支持IPv6。也就是所謂的雙協(xié)議。這是向IPv6過渡的基礎(chǔ)技術(shù)。它可以做到靈活的啟動(dòng)或者關(guān)閉IPv4/IPv6，對(duì)二者都具備兼容性。IPv4向IPv6過渡是一個(gè)漫長的過程，如果能做到讓設(shè)備同時(shí)兼容兩種協(xié)議，對(duì)過渡本身來說是很有利的做法，且思路簡單，又不用做到急于完全替代IPv4。但雙棧技術(shù)也存在著明顯的缺點(diǎn)：它需要每個(gè)節(jié)點(diǎn)的支持，這又是很困難的。部署和改造的過程相對(duì)較長較復(fù)雜，難度很高，并且也需要昂貴的成本來支持改造。

（2）隧道技術(shù)

隧道技術(shù)是一種封裝技術(shù)。它可以將IPv6的數(shù)據(jù)放在一個(gè)包裹里面封裝起來，傳輸給需要的IPv4主機(jī)，到底目的地后再把數(shù)據(jù)包打開交還給IPv6協(xié)議棧。這種技術(shù)做到了像搭建了一個(gè)隧道一樣，幫助支持IPv4協(xié)議的主機(jī)傳輸IPv6數(shù)據(jù)。這種方法難度小，成本低，很容易推廣實(shí)施。但隧道技術(shù)并不是十全十美的，也存在著相應(yīng)的缺點(diǎn)。那就是它僅僅只是個(gè)物理層面的隧道，并不能讓支持IPv4協(xié)議的主機(jī)與支持IPv6協(xié)議的主機(jī)互通數(shù)據(jù)。

結(jié)語

IPv4為互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展做出了不可磨滅的貢獻(xiàn)，盡管面臨著地址枯竭的危機(jī)，但未來人們會(huì)將危機(jī)化為挑戰(zhàn)，繼續(xù)發(fā)展，規(guī)劃互聯(lián)網(wǎng)，發(fā)展整個(gè)社會(huì)。

參考文獻(xiàn)

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