全球IPv4地址耗盡，邁入IPv6時代
其實當全球IPv4地址耗盡的這一刻，IPv6早就已經進入了我們的生活。很多細心的用戶可能會發現，就在很多APP開屏的界面，會標注已經支持IPv6技術。
在全球IPv4地址耗盡之前，中國信息通信研究院CAICT今年9月曾發布數據稱，截至今年5月，中國IPv6活躍用戶數達3.11億。其中，在視頻應用方面，愛奇藝活躍用戶達1.78億，優酷活躍用戶達1.20億，騰訊視頻活躍用戶達6000萬。
那么說到底，IPv6到底是什么呢？跟已經耗盡的IPv4地址又有什么關系呢？我想我們還是先從IP地址這個概念說起吧。"互聯網之父"文頓·瑟夫在1977年創建互聯網通信協議"IPv4"，讓全球電腦可以互相連線。
IPv6的優勢
全球IPv4地址耗盡，其實就是IP地址用完了。家里有路由器的都知道，一般輸入“192.168.0.1”就會打開路由器的管理界面，這一串數字就是IP地址。只不過這是你家路由器和電腦、手機、電視機、平板電腦等任何一個可聯網設備之間組成的局域網。
全球IPv4地址耗盡，意思就是全球聯網的設備越來越多，“這一串數字”不夠用了。IP地址是分配給每個聯網設備的一系列號碼，每個IP地址都是獨一無二的。由于IPv4中規定IP地址長度為32位，現在物聯網的快速發展，使得目前IPv4地址已經告罄。
截止到今年6月份，我國固網網民數是7.51億，移動互聯網用戶7.24億，但IPv4地址是3.3845億個，我國平均每個固網網民人均IPv4地址只有0.45個。所以咱們家里的電腦和手機一般都是運營商分配的不固定IP地址，想要獲得一個固定的IP其實成本很高的。
那IPv6又是啥，跟IPv4有啥區別呢？
IPv4和IPv6的區別
IPv4中規定IP地址長度為32位，而IPv6采用128位地址長度，可以保證地球上每平方米分配1000多個地址。出自之外，IPv6還考慮了在IPv4中解決不好的其它問題，主要有端到端IP連接、服務質量（QoS）、安全性、多播、移動性、即插即用等。
打個比方，就好比咱們的機動車號牌，早間年買車都是純數字的老號，后來機動車保有量增加了，數字不夠用了，就加上了字母。再后來電動車出現了，又增加了一位，位數都變多了。其實對于我們普通人來講，IPv4和IPv6或許就是這么簡單的差別。
當然，這些高深的互聯網技術作為用戶層面來講，其實是完全不需要深入了解。全球IPv4地址耗盡，其實對我們來講也是完全無感的。全球IPv4地址耗盡其實對我們普通用戶影響不大，更多是網絡技術、運營商，以及互聯網應用開發者的事情~
(7333413)
TC+1時間2019年11月25日15:13（北京時間22:35）。
RIPE NCC從IPv4地址可用池中，進行了最后的分配。
這是一條從歐洲網絡協調中心（RIPE NCC）傳來的消息。
這意味著，人類用了三十多年的互聯網基礎資源：42.9億個IPv4地址，已基本耗盡。。
大家不要懵逼，什么IPv4，什么地址耗盡，又有什么后果？且聽機哥慢慢說來。
IPv4是啥？
咱們每天都在上的網，叫互聯網（internet）。
為了讓信息能傳給你、傳給我、傳給他，需要用到互聯網協議（Internet Protocol）。
它的簡稱大家都很熟悉：IP。
而每個上網設備，都有相應的IP地址，有地址才能讓信息傳遞。
打個通俗的比方，IP地址就好比你網購的收件地址。
賣家買家都要有地址，快遞員才知道去哪兒取件，把件送到哪兒。
說到這里IPv4就很好理解啦，它就是互聯網協議的version 4，即第四版。
IPv4由國際互聯網工程任務組（IETF）在1981年9月發布，一直到今天，我們還在用。
IPv4耗盡又是怎么回事？
IP地址大家都見過，就是一串莫名其妙的數字，比如這個：
172.16.254.1
它由4個十進制數字組成，每個數字都在0-255范圍之間，然后由點隔開。
其實，這個數字只是IP地址的一種寫法，十進制有利于人類識別辨認。
對于機器而言，它是一個32位的二進制數字。
窮舉下來，IPv4地址共有多少種可能呢？
也就是說，地址池里總共有42.9億多個地址。
42.9億聽起來還挺多，在當年互聯網發展的初期，那是綽綽綽綽有余。
但誰成想，幾十年來互聯網會取得如此瘋狂的發展……
負責IP地址管理的全球性機構叫IANA（互聯網號碼分配局）。
2011年1月31日，IANA把手中的IPv4地址，全都發給了下面五個區域性機構（RIR）。
而RIR早已經把大塊的地址塊用光了：
亞太地區的IPv4地址在2011年4月15日耗盡；
歐洲地區在2012年9月14日耗盡；
拉丁美洲及加勒比海地區在2014年6月10日耗盡；
北美地區在2015年9月24日耗盡；
非洲地區在2017年4月21日耗盡。
這一次歐洲地區又用盡的，是原本為遷移IPv6所保留的最后一塊/8地址。
那么……倘若老的IPv4地址騰不出來，新的用戶不就沒網可上了？
別擔心，人們有對策。
緩解方案
IPv4地址不足的問題，人們早在30年前就意識到。
1990年代，互聯網工程任務組（IETF）提出多套方案，來緩解IPv4地址不夠用的問題。
比如網絡地址轉換（NAT）。
NAT是一種在IP數據包通過路由器或防火墻時重寫來源IP地址或目的IP地址的技術。
說人話……
打比方，機哥和同事們都連著公司的WiFi上網。
分別看看自己的IP地址。
機哥是192.168.1.0
八弟是192.168.1.1
潮老師是192.168.1.2
……
xxx是192.168.1.9
然而事實上，公司的網絡真正的IP地址是131.56.31.111（隨便打的）。
理解了吧，雖然公司里有許許多多臺設備，但實際上，它們只占用了一個IPv4地址。
這就是NAT技術，用更少的IPv4地址，讓更多設備上網。
有效緩解IPv4地址枯竭的問題。
但是，機哥要說但是了。
無論是網絡地址轉換（NAT），還是無類別域間路由（CIDR）。
這些方案都像是在，有先天設計缺陷的大船上補洞。
面對未來還將爆發式增長的聯網設備，補洞補得再快，都是杯水車薪。
怎么辦？咱還有大招！
IPv6
很顯然，IPv6的意思是Internet Protocol version 6。
即互聯網協議第六版。
大概是吃夠了地址不夠用的虧。
IPv6這次一鼓作氣，采用128位地址！
它的地址格式大概是這樣。
0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000
總共八組，四位，十六進制數。
所以，IPv6地址的總數有：2的128次方。
很多人說，這個數量，哪怕給地球上每一粒沙子都分配個地址，也沒在怕的。
別覺得這是浪費。
要知道，未來世界，必然要走向萬物互聯。
光我的手機手表聯網不行，我的衣服褲子也得聯網。
鞋子、襪子、眼鏡，家里的桌子、馬桶、床，統統要聯網。
聯網設備數量必然以指數級增長。
到那個時候，我們可能還會嫌128位不夠呢。
除了地址多，IPv6相對于IPv4，還有很多優勢。
比如，不再需要NAT。
我們如今在用的NAT，雖然能減輕地址枯竭的壓力，但說到底，還是把原本直接的連接搞復雜了。
通信效率大大降低，而IPv6就沒有這個煩惱。
另外，IPv6有更安全的協議，它的IPSec選項能直接對IP層上的通信提供加密和授權。
無需像IPv4那般用效率換安全。
除此之外還支持自動配置、更簡單的頭部格式、更高效的路由。
總之各方面都有很大的提升。
既然這么好，那……
我們什么時候能用上？
其實，咱們早就用上啦。。
IPv6并不像5G這種移動通信技術，在短時間內突然爆發。
早在三十年前，當IETF意識到IPv4地址枯竭問題時，IPv6的規劃和推進就已開始。
我們手中的設備，無論是電腦、手機，早就支持IPv6。
機哥電腦上的網絡設置菜單
2017年11月，官方發布了《推進互聯網協議第六版（IPv6）規模部署行動計劃》。
我們手中的Top級應用，很多都已擁抱IPv6。
根據中國信息通訊研究院的數據。
截至2019年5月，我國IPv6活躍用戶數達3.11億。
愛奇藝活躍用戶達1.78億，優酷活躍用戶達1.20億，騰訊視頻活躍用戶達6000萬；
截至2019年5月底，中國電信、中國移動和中國聯通已分配IPv6地址用戶數達到12.07億。
總而言之，就是很多很多人都已用上IPv6。
So，IPv4雖已枯竭，但咱們絲毫不慌，該看什么小電影，繼續看！
上一期文章里，小編給大家介紹了內網穿透的簡單原理和幾款有代表性的內網穿透軟件，相信有些小伙伴已經在公司玩上家里的4090了吧！除了內網穿透，我們上期還提到了IPv6同樣可以做到內外網設備互聯，那么今天我們繼續擴展這個話題，教大家配置和使用IPv6網絡。
IPv6比內網穿透強在哪里
作為下一代IP協議，IPv6采用128位地址長度，相比IPv4的32位地址空間，提供了更大的地址容量，更好地滿足了日益增長的接入設備對地址的分配需求。安全性方面，IPv6還內置了IPSec（互聯網協議安全），提供了端到端的安全性保障。性能方面，IPv6的報文結構更加精簡，并且地址分配遵循“聚類”原則，大大減少了路由器中路由表的長度，從而提高了網絡性能。
由于IPV4資源的枯竭，現在的新增家庭寬帶原則上也不再提供公網IPV4地址。這讓被運營商分配了私網IP的用戶在游戲聯機、P2P下載、設備互聯等方面的體驗不佳。從原理上看，每個成功獲取了IPv6地址設備都等于擁有一個獨立的公網IP，從而獲得原生的“完全體”互聯網體驗，也不需要借助內網穿透就能實現內外網設備互聯。省去了單獨配置軟件、服務器的麻煩，同時避免了第三方中轉服務器帶來的安全性和穩定性問題。
一個/64前綴的IPv6網段就可以分配264個IPv6地址
這時可能有些小伙伴就會提出疑問了，“如果我選擇大廠出品的內網穿透軟件，也相信它的安全性，IPv6還有必要嗎？”。答案是很有必要，使用IPv6意味著可以無需中轉服務器直連到內網設備，這主要帶來了兩大優勢。
第一個優勢就是低延遲，下面的兩個測試分別是使用Sakura Frp創建的內網映射隧道的和使用IPv6地址的延遲。可以看到兩者的差距只有3ms，但實際上，使用內網穿透軟件計算的是外網設備到中轉服務器的單向延遲，再經服務器轉發到內網設備的延遲還要增加，因此實際延遲是要遠高于30ms。而IPv6是直接向主機通信，我們從手機移動熱點獲取的IPv6地址直接Ping另一個設備，平均延遲只有27ms。
使用IPv6地址的第二個優勢是帶寬更大、更穩定。使用內網穿透雖然可以滿足一些小流量的應用場景，但是針對大文件傳輸，照片、視頻備份等大流量應用時，內網穿透軟件就會受到帶寬和流量的限制了。比如我從家里的電腦中，遠程拷貝一段視頻素材，使用內網穿透軟件最高只能達到1MB/s左右的傳輸速度，而使用IPv6地址則能達到3.8MB/s，基本跑滿了家中寬帶的上行速度。
總的來說，IPv6在延遲、帶寬以及安全性上，都要遠優于借助傳統的內網穿透技術。低延遲不僅可以大幅改善遠程連接的穩定性，更低的延遲在運行遠程游戲串流時也可以獲得更好的體驗，以前只能玩玩回合制策略游戲，現在遠程玩賽車游戲都不是問題了。而更大、無流量限制的帶寬可以支持承載更多的服務（取決于家庭寬帶的上行速度），更好地利用家中的NAS和文件服務器。
如何讓家里的寬帶獲取IPv6地址
目前除了LTE移動網絡之外，家庭固定寬帶網絡的IPv6也幾乎實現了普及，只是大多數用戶采用光貓撥號+路由器的方式，如果路由器不正確設置，那么家中的設備是無法獲取到IPv6地址的。
想用上IPv6，首先要確定自家寬帶有沒有分配到IPv6地址。最快的方法就是用手機直連光貓的WIFI（采用光貓撥號），只要WIFI信息頁面里面出現了2xxx開頭的IP地址，就說明至少光貓的IPv6地址是下發正常的。如果手機太舊，不支持IPv6，光貓網口用網線直接連電腦，也可以從網絡信息中看到是否獲取到了地址。當IPv6連接顯示為“Internet”，就證明電腦不僅分配到了IPv6地址，而且是IPv6網絡是暢通的。
采用光貓撥號的方式沒有成功獲取到IPv6地址的話，一般情況下是由于光貓型號太老不支持IPv6，此時可以選擇向運營商換新光貓，或者外接一個支持IPv6的路由器再讓寬帶裝維把光貓切換為“橋接模式”，讓路由器進行撥號。
目前家庭網絡最主流的光貓撥號+路由器的方式，想要正常使用IPv6就需要對路由器進行設置。以華碩路由器為例，先打開IPv6設置頁面，聯機類型選擇passthrough，啟用release prefix on exit、自動接上DNS服務器，即可完成設置。
如果你是采用路由器撥號的方式，首先聯機類型要改成Native，接口：PPP、DHCP-PD和release prefix on exit都要開啟。自動配置設置選擇Stateless（無狀態），然后啟用自動接上DNS服務器，最后在頁面底部選擇應用設置，等圈圈轉完，不出意外路由器就已經成功獲取到IPv6地址了。這里為了快速地進行連通性測試，我們還要在安全設置里面將IPv6防火墻關閉。其他品牌路由器的設置方法大同小異，甚至更簡單，只要是新的WIFI 6路由器都支持IPv6。
在做完上面的設置并重啟電腦之后，再查看電腦的網絡連接信息，應該就能看到電腦已經獲取到了一個IPv6地址和一個臨時IPv6地址，網關和DNS都獲取正常。一切正常的話，就可以開始測試自己的IPv6網絡通不通了。測試的方法很簡單，打開IPv6測試網址：http://www.test-IPv6.com/即使有幾項測試沒通過（一般都是無域名IPv6和IPv6大數據包），只要IPv6地址和DNS服務器正常，也不太影響IPv6的使用，只是可能穩定性差一點。
在IPv6環境下訪問內網設備，最簡單的應用就是進行電腦的遠程控制。首先在系統信息頁面選擇高級系統設置，然后在遠程選項卡中找到遠程桌面選項，點選允許遠程協助和允許遠程連接到此計算機，點擊確定完成。然后在www.test-IPv6.com中把電腦的IPv6地址復制下來，或者在命令提示符中輸入命令“ipconfig”，找到IPv6地址復制。
接著到另外一臺有IPv6網絡的電腦，如果沒有IPv6網絡可以用手機開移動或者USB熱點。在Windows菜單里面搜索遠程桌面，并打開應用，粘貼剛才復制的被控端IPv6地址，點擊連接。最后在彈出驗證界面，輸入被受控端的管理員賬號密碼，點擊“確定”等待連接到主機。如果出現連接不上主機的情況，優先檢查受控端側的Windows防火墻和路由器防火墻是否關閉。
總結：快樂摸魚也要注意安全
對有遠程訪問需求的玩家來說，搞定了IPv6可以更好地探索家庭網絡設備的玩法，今天也主要給大家講解了IPv6地址的獲取方法和簡單應用，相信在IPv6的加持下，辦公室摸魚更快樂了。但是目前IPv6的使用存在一定的局限性，比如在公司、單位等公共場所的網絡想要連接到具備IPv6地址的設備需要借助手機流量熱點，便利性不高。另一方面，家庭寬帶獲取到了IPv6地址，就意味著內網設備全部暴露在了公網上，文章中為了方便演示直接關閉了防火墻，這種使用方法是不可取的，想要穩定安全地使用，還需配置防火墻出入規則、配合DDNS和反向代理等手段增強安全性，這樣才可以愉快地玩耍。