什麼是 IPv6，為什麼我們還未普及？
導讀：自 1998 年以來，IPv6 一直在努力解決 IPv4 可用 IP 地址的不足的問題，然而儘管 IPv6 在效率和安全方面具有優勢，但其採用速度仍然緩慢。
本文字數：3016，閱讀時長大約：4分鐘
https://linux.cn/article-12688-1.html
作者：Keith Shaw, Josh Fruhlinger
譯者：Xingyu.Wang
在大多數情況下，已經沒有人一再對互聯網地址耗盡的可怕境況發出警告，因為，從互聯網協議版本 4（IPv4）的世界到 IPv6 的遷移，雖然緩慢，但已經堅定地開始了，並且相關軟體已經到位，以防止許多人預測的地址耗竭。
但在我們看到 IPv6 的現狀和發展方向之前，讓我們先回到互聯網定址的早期。
什麼是 IPv6，為什麼它很重要？
IPv6 是最新版本的互聯網協議(Internet Protocol)（IP），它可以跨互聯網識別設備，從而確定它們的位置。每一個使用互聯網的設備都要通過自己的 IP 地址來識別，以便可以通過互聯網通信。在這方面，它就像你需要知道街道地址和郵政編碼一樣，以便郵寄信件。
之前的版本 IPv4 採用 32 位定址方案，可以支持 43 億台設備，本以為已經足夠。然而，互聯網、個人電腦、智能手機以及現在物聯網設備的發展證明，這個世界需要更多的地址。
幸運的是，互聯網工程任務組(Internet Engineering Task Force)（IETF）在 20 年前就認識到了這一點。1998 年，它創建了 IPv6，使用 128 位定址方式來支持大約 340億億億(trillion trillion)（或者 2 的 128 次冪，如果你喜歡用這種表示方式的話）。IPv4 的地址可表示為四組一至三位十進位數，IPv6 則使用八組四位十六進位數字，用冒號隔開。
IPv6 的好處是什麼？
IETF 在其工作中為 IPv6 加入了對 IPv4 增強的功能。IPv6 協議可以更有效地處理數據包，提高性能和增加安全性。它使互聯網服務提供商（ISP）能夠通過使他們的路由表更有層次性來減少其大小。
網路地址轉換（NAT）和 IPv6
IPv6 的採用被推遲，部分原因是網路地址轉換(network address translation)（NAT）導致的，NAT 可以將私有 IP 地址轉化為公共 IP 地址。這樣一來，擁有私有 IP 地址的企業的機器就可以向位於私有網路之外擁有公共 IP 地址的機器發送和接收數據包。
如果沒有 NAT，擁有數千台或數萬台計算機的大公司如果要與外界通信，就會吞噬大量的公有 IPv4 地址。但是這些 IPv4 地址是有限的，而且接近枯竭，以至於不得不限制分配。
NAT 有助於緩解這個問題。有了 NAT，成千上萬的私有地址計算機可以通過防火牆或路由器等 NAT 設備呈現在公共互聯網上。
NAT 的工作方式是，當一台擁有私有 IP 地址的企業計算機向企業網路外的公共 IP 地址發送數據包時，首先會進入 NAT 設備。NAT 在翻譯表中記下數據包的源地址和目的地址。NAT 將數據包的源地址改為 NAT 設備面向公眾的地址，並將數據包一起發送到外部目的地。當數據包回復時，NAT 將目的地址翻譯成發起通信的計算機的私有 IP 地址。這樣一來，一個公網 IP 地址可以代表多台私有地址的計算機。
誰在部署 IPv6？
運營商網路和互聯網服務供應商是最早開始在其網路上部署 IPv6 的群體，其中移動網路處於領先地位。例如，T-Mobile USA 有超過 90% 的流量通過 IPv6，Verizon Wireless 緊隨其後，占 82.25%。根據行業組織World Ipv6 Launch的數據，Comcast 和 ATT 的網路分別為 63% 和 65%。
主要網站則排在其後 —— World IPv6 Launch 稱，目前 Alexa 前 1000 的網站中只有不到 30% 可以通過 IPv6 到達。
企業在部署方面比較落後，根據互聯網協會(Internet Society)的《2017年 IPv6 部署狀況》報告，只有不到四分之一的企業宣傳其 IPv6 前綴。複雜性、成本和完成遷移所需時間都是他們給出的理由。此外，一些項目由於軟體兼容性的問題而被推遲。例如，一份2017 年 1 月的報告稱，Windows 10 中的一個 bug 「破壞了微軟在其西雅圖總部推出純 IPv6 網路的努力」。
何時會有更多部署？
互聯網協會表示，IPv4 地址的價格將在 2018 年達到頂峰，然後在 IPv6 部署通過 50% 大關後，價格會下降。目前，根據 Google，全球的 IPv6 採用率為 20% 到 22%，但在美國約為 32%。
隨著 IPv4 地址的價格開始下降，互聯網協會建議企業出售現有的 IPv4 地址，以幫助資助其 IPv6 的部署。根據一個發布在 GitHub 上的說明，麻省理工學院已經這樣做了。這所大學得出的結論是，其有 800 萬個 IPv4 地址是「過剩」的，可以在不影響當前或未來需求的情況下出售，因為它還持有 20 個非億級(nonillion)IPv6 地址。（非億級地址是指數字 1 後面跟著 30 個零）。
此外，隨著部署的增多，更多的公司將開始對 IPv4 地址的使用收費，而免費提供 IPv6 服務。英國的 ISP Mythic Beasts表示，「IPv6 連接是標配」，而 「IPv4 連接是可選的額外服務」。
IPv4 何時會被「關閉」？
在 2011 年至 2018 年期間，世界上大部分地區「用完」了新的 IPv4 地址—— 但我們不會完全沒有 IPv4 地址，因為 IPv4 地址會被出售和重新使用（如前所述），而剩餘的地址將用於 IPv6 過渡。
目前還沒有正式的 IPv4 關閉日期，所以人們不用擔心有一天他們的互聯網接入會突然消失。隨著越來越多的網路過渡，越來越多的內容網站支持 IPv6，以及越來越多的終端用戶為 IPv6 功能升級設備，世界將慢慢遠離 IPv4。
為什麼沒有 IPv5？
曾經有一個 IPv5，也被稱為互聯網流協議(Internet Stream Protocol)，簡稱 ST。它被設計用於跨 IP 網路的面向連接的通信，目的是支持語音和視頻。
它在這個任務上是成功的，並被實驗性地使用。它的一個缺點是它的 32 位地址方案 —— 與 IPv4 使用的方案相同，從而影響了它的普及。因此，它存在著與 IPv4 相同的問題 —— 可用的 IP 地址數量有限。這導致了發展出了 IPv6 並和最終得到採用。儘管 IPv5 從未被公開採用，但它已經用掉了 IPv5 這個名字。
via:https://www.networkworld.com/article/3254575/what-is-ipv6-and-why-aren-t-we-there-yet.html
作者：Keith Shaw,Josh Fruhlinger選題：lujun9972譯者：wxy校對：wxy
本文由LCTT原創編譯，Linux中國榮譽推出
