[IPV6]为每一个原子分配IP地址

[IPV6]为每一个原子分配IP地址

IPV6从很早之前就已经逐步在进入我们的视野了,既然也是IP地址的一种,那么他和IPV4有什么区别,又为什么要推广IPV6地址呢?

IP地址

首先明白一点,我们访问的所有的网站,例如百度京东等等网站,最终访问的都是一个IP地址。而我们日常使用的 www.baidu.com 等等叫做域名,是为了便于人们记忆而产生的;毕竟相对于一串没有逻辑的数字而言,英文或者拼音的域名能够让我们记忆深刻。

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最通用的IP地址是基于IPV4协议的纯数字地址。
例如,访问百度既可以使用下面的两个地址,而61.135.169.125就是百度的IP地址。

http://www.baidu.com
http://61.135.169.125

IP协议

IP协议是当今互联网最重要的协议之一,全称Internet Protocol,译为“互联网协议”。而与我们息息相关的是其中的IP地址。

在IPV4协议中,我们仅使用了32位二进制的数来表示IP地址,每8位可以转化为一个十进制的数。如下。

十进制 61.135.169.125
二进制 00111101.10000111.10101001.01111101

在二进制中,一个位置上只能是0或1,所以,也就只有232个IPV4地址,约4,294,967,296(43亿)个,在这个互联网极其发达的时代,IPV4地址开始出现了短缺,促使了NAT的广泛使用,具体什么是NAT就不在本文中进行阐述了,简单的讲就是在一个IP下面建立子网,在子网中就可以对所有IPV4进行再分配。

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这样看来,似乎IPV6也不是那么迫切,只要子网够多,那么IPV4地址就可以一直使用。但是这样就违背了互联网的初衷了,由于互联网安全协议的要求,子网无法直接与子网外的用户进行通信,只能依靠上层的NAT,介于NAT服务器的性能,延迟也会不同。

于是,IPV6协议诞生了。

IPV6协议对IPV4中的IP地址进行了拓展,使用128位二进制的数来表示IP地址,每4位转化为一个十六进制的数。如下。

十六进制 2001:0D12:0000:0000:02AA:0987:FE29:9871
二进制 0010000000000001:0000110100010010:0000000000000000:0000000000000000:0000001010101010:0000100110000111:1111111000101001:1001100001110001

如果两个冒号之间全都是0,可以直接全部不写,如上面的十六进制IP地址可以写为

精简的十六进制 2001:D12::2AA:987:FE29:9871

IPv6拥有128位巨大的地址空间,对于那么大的空间,也不是随意的划分,而是使用按照bit位进行号段划分。

IPv6的地址结构如下图:

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一般来讲n=48,m=16。
前64位相当于目前IPV4地址的子网掩码,也就是说,表明你的属于哪个子网。
后64位就是你的IP地址。

由于IPV6地址由128个二进制位构成,所以就有2128个IPV6地址,这有多少呢?这个数量级可以为宇宙中的每一个原子分配一个IPV6地址。

IPV6的优势

一、更大的地址空间
IPv4中规定IP地址长度为32,最大地址个数为232;而IPv6中IP地址的长度为128,即最大地址个数为2128。与32位地址空间相比,其地址空间增加了2128-232个。

二、更小的路由表
IPv6的地址分配一开始就遵循聚类的原则,这使得路由器能在路由表中用一条记录表示一片子网,大大减小了路由器中路由表的长度,提高了路由器转发数据包的速度。

三、IPv6增加了增强的组播支持以及对流的控制
这使得网络上的多媒体应用有了长足发展的机会,为服务质量控制提供了良好的网络平台。

四、IPv6加入了对自动配置的支持
对DHCP协议的改进和扩展,使得网络(尤其是局域网)的管理更加方便和快捷。

五、IPv6具有更高的安全性
在使用IPv6网络中用户可以对网络层的数据进行加密并对IP报文进行校验,在IPV6中的加密与鉴别选项提供了分组的保密性与完整性。极大的增强了网络的安全性。

六、允许扩充
如果新的技术或应用需要时,IPV6允许协议进行扩充。

七、更好的头部格式
IPV6使用新的头部格式,其选项与基本头部分开,如果需要,可将选项插入到基本头部与上层数据之间。这就简化和加速了路由选择过程,因为大多数的选项不需要由路由选择。


参考:
《一篇文章教你了解什么是ip地址》
《Ipv6详解》
《与IPV4相比,IPV6有什么优势?》