Pv6替代IPv4是因IPv4地址枯竭，64位IPv5（非正式）不足以滿足需求。IPv6提供無限大地址空間，更高效管理、簡化頭部、增強安全并支持新興技術(shù)。其推廣需全球合作，為互聯(lián)網(wǎng)未來奠定堅實基礎(chǔ)，期待更穩(wěn)定、安全、高效的互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境。
不使用長度64位的IPv5來替代32位的IPv4，而是直接跳到128位的IPv6，主要基于以下幾個原因：
IPv6 的設(shè)計和推廣是為了解決 IPv4 的根本性問題，并為互聯(lián)網(wǎng)的未來發(fā)展提供堅實的基礎(chǔ)。隨著 IPv6 的逐步普及，我們可以期待一個更加穩(wěn)定、安全和高效的互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境。
1981年Jon Postel 在RFC791中定義了IPv4到現(xiàn)在，IPv4在IP領(lǐng)域稱王已有30余年，并一度成為IP的代名詞，但是IPv4面臨枯竭的危機，已經(jīng)失去了實用價值。到1998年，互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組（IETF）正式確立了IPv6后繼協(xié)議，用于處理IPv4地址耗盡的長期預(yù)期問題，旨在取代IPv4并成為互聯(lián)網(wǎng)的骨干。
IPv6與IPv4有何不同？
(1)更大的地址空間。IPv4中規(guī)定IP地址長度為32,即有2^32個地址；而IPv6中IP地址的長度為128,即有2^128個地址?？鋸堻c說就是，如果IPV6被廣泛應(yīng)用以后，全世界的每一粒沙子都會有相對應(yīng)的一個IP地址。
⑵更小的路由表。IPv6的地址分配一開始就遵循聚類(Aggregation)的原則,這使得路由器能在路由表中用一條記錄(Entry)表示一片子網(wǎng),大大減小了路由器中路由表的長度,提高了路由器轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的速度。
(3)增強的組播(Multicast)支持以及對流的支持(Flow-control)。這使得網(wǎng)絡(luò)上的多媒體應(yīng)用有了長足發(fā)展的機會，為服務(wù)質(zhì)量(QoS)控制提供了良好的網(wǎng)絡(luò)平臺。
(4)加入了對自動配置(Auto-configuration)的支持。這是對DHCP協(xié)議的改進和擴展，使得網(wǎng)絡(luò)(尤其是局域網(wǎng))的管理更加方便和快捷。
(5)更高的安全性。每個IPv6數(shù)據(jù)包的完整性和真實性都是通過加密和防止數(shù)據(jù)包欺騙的技術(shù)來保證的。在使用IPv6網(wǎng)絡(luò)中，用戶可以對網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)進行加密并對IP報文進行校驗，這極大地增強了網(wǎng)絡(luò)安全。
IPv4設(shè)備是否仍能工作/連接到Internet？
IPv4和IPv6并不直接兼容，但研究人員意識到，他們不能簡單地翻轉(zhuǎn)交換機并關(guān)閉IPv4，因為世界上大多數(shù)人仍然依賴它。IPv6設(shè)備使用稱為雙堆棧的進程構(gòu)建，允許IPv6和IPv4同時并行運行。IPv4的支持不會很快被淘汰，傳統(tǒng)的IPv4硬件應(yīng)該繼續(xù)在未來發(fā)揮良好的作用。
切換到IPv6是否緊急？
我國準備IPv6已有十余年，中國工程院院士吳建平反思國內(nèi)IPv6的發(fā)展：“起了個大早，趕了個晚集”，IPv6的推進已刻不容緩。去年11月兩辦印發(fā)了《推進互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議第六版(IPv6)規(guī)模部署行動計劃》，使得IPv6開始落地，并強制執(zhí)行。計劃提出要用5到10年時間，形成下一代互聯(lián)網(wǎng)自主技術(shù)體系和產(chǎn)業(yè)生態(tài)，建成全球最大規(guī)模的IPv6商業(yè)應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)下一代互聯(lián)網(wǎng)在經(jīng)濟社會各領(lǐng)域的深度融合應(yīng)用。
中小型企業(yè)切換到IPv6的三大理由是什么？
1.必然性
簡單的事實是，IPv6將很快成為在互聯(lián)網(wǎng)上添加新設(shè)備或主機的唯一選擇。中小企業(yè)應(yīng)該過渡到IPv6，以便在不可避免的日子到來時不再支持IPv4。盡快采用IPv6將使中小型企業(yè)能夠安心使用IPv4，不會對其業(yè)務(wù)造成影響。
2.效率
IPv6通過更有效地處理數(shù)據(jù)包來簡化和加速數(shù)據(jù)傳輸，消除了檢查數(shù)據(jù)包完整性的需要，從而節(jié)省了移動數(shù)據(jù)所花費的寶貴的路由器時間。有了足夠的IP地址，企業(yè)將不必依靠NAT來連接到Internet。IPv6消除了IPv4中常見的大部分地址沖突問題，并為設(shè)備提供了更多簡化的連接和通信。
3.安全
當網(wǎng)絡(luò)大師和研究人員開發(fā)IPv4安全性的時候，并沒有真正跨越他們的想法。IPv4從未被認為是安全的。IPv6從頭到尾都是建立在安全的基礎(chǔ)上的，作為可選功能，已經(jīng)在IPv4之后進行管道綁定的許多安全功能都作為默認要求集成到IPv6中。IPv6加密流量并檢查數(shù)據(jù)包完整性，為標準Internet流量提供類似于VPN的保護。
來了解IPv4與IPv6的報文格式的區(qū)別。
一、IPV4和IPV6的叫法：
因特網(wǎng)協(xié)議(Internet Protocol)。
IPV4和IPV6只干兩件事：
它不用定義數(shù)據(jù)發(fā)送的規(guī)則，數(shù)據(jù)怎么傳輸是由2層來定義的。
定義3層報頭的格式。讓你三層具備哪些功能。
定義3層地址信息。IPV4定義的就是IPV4地址，IPV6定義的就是IPV6地址。
二、協(xié)議的定義：
不管是IPV4、IPV6、二層協(xié)議、三層協(xié)議、四層協(xié)議，都稱為封裝協(xié)議。這些協(xié)議本身不會產(chǎn)生數(shù)據(jù)，這些協(xié)議只用定義一個封裝報文，這些協(xié)議都是為上層的應(yīng)用轉(zhuǎn)發(fā)流量的時候來提供三層封裝服務(wù)。
三、封裝結(jié)構(gòu)：
在以太網(wǎng)環(huán)境中收到一個數(shù)據(jù)幀是以太網(wǎng)二封裝它的類型字段的值是0X0800代表三層使用的是IPV4。類型字段的值是0x86DD代表三層使用的是IPV6。
IPV4報頭：從左往右看，從上到下看。
其中有個IP Options代表你IP報頭可以包含這個字段也可以不包含，說明IPV4報頭是可變長的。這些可變長的也分為兩個部分：
第一是主報頭。如圖所示的前五行12個字段。
第二是擴展報頭。如圖所示最后一行1個字段。
IPV4報頭長度總結(jié)：
最短20字節(jié)，每一層長度是4字節(jié)，一共5層。可選項就是擴展報頭最多40字節(jié)，IPV4報頭長度20-60字節(jié)。
所有的三層封裝協(xié)議和四層封裝協(xié)議在設(shè)計報文架構(gòu)的時候都遵循了一個原則：
三層四層長度必須能被4字節(jié)整除。以太網(wǎng)二是14字節(jié)不能被4字節(jié)整除是因為不屬于三層四層的范疇。
可選項引申：
在IPV4環(huán)境中有很多高級的擴展特性，這些特性如果想應(yīng)用必須給主報頭擴充一些字段，所有被擴充出來的這些可有可無的字段都屬于可選項。可選項有很多字段并且含義不一樣，在擴充的時候有可以要擴充其中的一些，有可能擴充其中的全部，當在擴充一些字段會出現(xiàn)當你主報頭添加擴充報頭之后它的長度不能被4字節(jié)整除，解決辦法是在可選項報頭的身后去填充連續(xù)的0直至能被4字節(jié)整除。
主報頭解讀：
第一個字段Version（版本）描述是IPV4。
第二個字段Header Lengh（報頭長度）描述你有多少個字節(jié)，因為長度可變你每次發(fā)送的數(shù)據(jù)是多少字節(jié)不能確定，通過這個字段來告訴接收者你的IP報頭有沒有添加可選項，沒有添加就是20字節(jié)，添加就是大于20字節(jié)。
第三個字段Type Of Service (服務(wù)類別）簡稱TOS。用來實現(xiàn)IP QOS（服務(wù)質(zhì)量）的?，F(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中有上網(wǎng)玩游戲的沖浪流量、辦公業(yè)務(wù)流量、上傳下載大批量文件的大塊數(shù)據(jù)流量、交互式視頻會議流量、Voip語音流量、動態(tài)路由選擇協(xié)議流量這些不同類別的流量發(fā)送品質(zhì)的要求要差異化的處理這些流量，要讓網(wǎng)絡(luò)設(shè)備根據(jù)流量的特征來做一個區(qū)分叫做流量分類。流量分類后為了防止后續(xù)的路由器在通過復(fù)雜的手斷來做流量區(qū)分把不同類別的流量打上不同類型的標記。在三層使用IPV4的時候這個標記就是打在TOS字段，1個字節(jié)。
第四個字段Total Length（總長度）指的就是包括IP報頭在內(nèi)完整的數(shù)據(jù)包有多少字節(jié)這個不包含幀頭幀尾。
第五，六，七個字段分別是標識符、標記、分段偏移量主要用來做三層的數(shù)據(jù)分片的。通常做數(shù)據(jù)切片的時傳輸層，但三層也具備數(shù)據(jù)切片的能力一般是使用IPV4。
標識符：用來標識屬于同一個數(shù)據(jù)包的所有分片打上一個標記值并且不同數(shù)據(jù)包分片屬于不同標記值來做一個彼此區(qū)分。
標記：它只有3bit
分段偏移量：每一個分片的分段偏移量就是描述我這個分片相對于這個完整數(shù)據(jù)包是從第幾bit到第幾bit。根據(jù)每一個數(shù)據(jù)包的分片所屬的字節(jié)區(qū)間接收者收到若干分片之后就算亂序，我能跟據(jù)你的序列來做一個重新的排序，保證能把這個分片后的數(shù)據(jù)包給封裝。（四層切片是四層協(xié)議的本質(zhì)屬性，這個切片對CPU，對內(nèi)存消耗都不大。但三層切片導(dǎo)到網(wǎng)絡(luò)品質(zhì)降低，不建議使用三層切片。
第八個字段Time to Live（存活時間）簡稱TTL。描述一個數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送的時候能傳多長時間。用跳數(shù)來表示。一跳就是一臺三層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。跳數(shù)就是限制數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)中能傳多少跳，防止路由選擇環(huán)路，避免數(shù)據(jù)包在路徑中永無止境的傳遞，消耗鏈路帶寬消耗CPU資源，給數(shù)據(jù)包設(shè)計一個TTL最多能傳255跳，傳到255跳就被丟棄了，因每臺路由器的硬件中都會包含一個分組改寫引擎專門修改三層報頭的字段的，通過接收接口收到數(shù)據(jù)包之后把TTL值-1，減到0了就被丟包了。
第九個字段Protocol（上層協(xié)議）用來描述這個數(shù)據(jù)包傳輸層使用的什么協(xié)議。
第十個字段Header Checksum（報頭校驗核）通過散列算法CRC對IP報頭的頭部字段做一個校驗，把散列的算法值放到這個字段。接收方收到數(shù)據(jù)包之后會對整個三層報頭在做一個校驗得出一個亂碼對比這個報頭校驗核得出的新的亂碼看是否一致，一致就代表數(shù)據(jù)包的三層報頭是沒有被篡改的。
第十一個字段Source IP Address (源IP地址）描述數(shù)據(jù)流量發(fā)送的發(fā)送接口。
第十二個字段Destination IP Address（目的IP地址）描述數(shù)據(jù)流量接收的接口。三層地址具有端到端的一致性，排除公有地址私有地址，排除PAT，所謂的端到端的三層一致性指的源發(fā)送流量去往目的地，不管數(shù)據(jù)包在哪個網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下發(fā)送他的源目地址都是保持不變的。
四、IPV6報頭格式：
黃色代表IPV4和IPV6共有并且名字一致的字段。IPV6的源目IP地址128位，源地址16字節(jié) ，目地地址16字節(jié)。
紅色代表IPV4中表在IPV6中沒有的字段。IPV6中報頭是定長的40Bit。IPV6沒有標識符，標記和分斷偏移量，指IPV6不建議做三層的數(shù)據(jù)切片，有兩點好處：一是減少路徑中CPU的消耗并且增加端到端的效率。
藍色代表IPV4與IPV6都有功能相似但換了一種叫法。IPV6中的Traffic Class用來做QOS標記的。
Payload length（載核長度）指去掉IPV6報頭之后我們的四層數(shù)據(jù)段有多少字節(jié)。
Hop Limit（跳數(shù)限制）指的就是TTL。
Next Header（下一報頭）在IPV6中可能指的是傳輸層，可能是你主報頭的下一層。
灰色代表IPV6新定義的叫流標簽。流標簽結(jié)合SDIP，結(jié)合Traffic Class來時時的鎖定，當你鎖定一股流之后做基于流的策略。
IPV6和IPV4對比：雖然IPV6的主報頭要比IPV4要長，長的是SDIP部分。路由器收到這兩種三層封裝的數(shù)據(jù)，IPV6的報頭處理比較簡單。