IPV4 vs IPV6：那些你不知道的技术秘密

• 无类别域间路由(CIDR)

使用超网时，靠无类别域间路由是减少路由表条目的数量，1993年左右，第一次引入了无类别域间路由，它的目的也是为了实现超网，超网允许路由聚合，CIDR引入了前缀标记，也叫做CIDR标记，前缀/CIDR标记现在在三种无类别IP寻址情况下使用：划分子网，VLSM/不同规模的子网和CIDR/超网。

原IP地址类型由CIDR取代，相比之下，基于类型的方案被称为有类别的域间路由。CIDR的主要优势是允许对任意地址空间进行重新分区，因此可以给用户分配更小或更大的地址块，CIDR给Internet赋予了层次感，它将Internet分为国际ISP和国内ISP，然后又进一步细分为区域ISP，区域ISP又再细分为本地ISP，本地ISP又再分为区，通过CIDR创建的这种分级结构由IANA(Internet Assigned Numbers Authority，互联网地址分配机构)和它的区域互联网注册管理机构(Regional Internet Registries，RIR)监管，管理全球互联网地址的分配，每个RIR维护一个可匿名搜索的WHOIS数据库，提供IP地址分配信息，从这些数据库查询出来的信息在众多根据IP地址进行地理定位的工具中扮演着核心角色，分级路由进一步按地理路由分解，在地理路由中，整个地址又被分成多个块，例如，一个块表示美国，一个块表示欧洲，一个表示中东，一个表示亚洲等等。

IPv4的局限性

从上世纪80年代开始，人们就意识到IPv4的地址即将耗尽，这是当初设计时未曾预料到的，这也是引入 有类别网络，创建CIDR寻址的驱动因素，尽管采取了这些措施，IPv4地址的消耗速度仍然让人惊讶，目前有两种较权威的估计，一种预测是2010年，也就是今年，IPv4地址将被用光，另一种预测是2012年才会用光。IPv4地址的耗尽主要原因是Internet用户，使用Internet连接的移动设备，以及连接Internet的ADSLmodem或有线modem的爆炸式增长，迫使我们开发和采用IPV6作为替代解决方案。

Internet协议v6(IPV6)

IPV6也就是著名的IPng，即所谓的下一代IP协议，它是被广泛使用的第二个Internet协议版本，它的设计目标是将IPv4逐渐过渡到IPV6，而不是一下子全部消灭掉IPv4，因此保留了IPv4的兼容性，从IPv4到IPV6的主要变化是：

?扩展了路由和寻址能力：IPV6将IP地址规模从32位扩大到了128位，支持更多层次的寻址水平，更大的可寻址节点数，以及更简单的地址自动配置;

?通过给多播地址增加一个"范围"域，多播路由的可扩展性得到了改进;

?定义了一种新地址类型，叫做"任播地址"，它可以识别节点集，发送到任播地址的数据包可以传递给其中任一节点，在IPV6源路由中使用任播地址允许节点控制通信流的路径;

?简化了报头格式：有些IPv4报头字段被删除或称为可选部分，减少数据包处理成本，让IPV6报头的带宽成本尽可能低。虽然IPV6地址长度是IPv4的4倍，但IPV6报文的头部长度只有IPv4报文头部长度的2倍;

?改进了对可选项的支持：改进后IP头可选项经过编码后可更有效地进行转发，对可选项的长度限制也更宽松，为今后引入新的可选项提供了极好的灵活性;

?服务质量(QoS)功能：增加了数据包标记功能，通过标记知道数据包属于哪个特定的通信流;

?身份验证和隐私保护能力：IPV6包含了提供身份验证，数据完整性和保密等扩展的定义，虽然是扩展，但它们属于IPV6的基础组件;

?IPV6由两部分组成，基础的IPV6报头和IPV6扩展头。

IPV6的优点

有了巨大的地址空间后，ISP有足够的IP地址分配给客户，甚至每个设备都可以拥有自己的IPV6地址。NAT(网络地址转换)已成为处理IP地址短缺得力的技术，但遗憾的是，许多Internet应用程序在NAT下都不能正常工作，如NFS，DNS和集团会议应有，此外，NAT也是企业对企业直接网络连接的障碍，需要进行复杂的地址转换才能让通信变得可靠，但它的扩展性很差，很容易出现单点故障，显得非常脆弱。

IPV6地址空间扩展的目标之一是让NAT技术边缘化，改善网络的连通性、可靠性和灵活性。IPV6在Internet上重新建立透明的端到端通信，由于IPV6地址长度较长，显得比较笨重，很多人看到那一长串地址都会头晕。IPV6的第二个主要目标是减少人们管理和配置系统的时间，因为IPV6可以执行无状态自动配置，结合LAN MAC地址，加上网络路由器提供的前缀(不需要DHCP)，可以确保创建一个唯一的IP地址。

当然，DHCP仍然有它的用处，如DNS服务器，不过需要支持DHCPv6，IPV6也给两个端点提供了一个中间地带，如SLP(Service Location Protocol，服务定位协议)协议，这可能使网络管理员的工作变得更加轻松。高带宽多媒体和容错应用是IPV6的第四个主要目标，多媒体应用可以利用多播的优势：可以将一个数据报传输到多个接收者。虽然IPv4也有多播功能，但它们是可选的，不是每个路由器和主机都支持，使用IPV6时，多播是必需的，前面已经提到，IPV6还增加了一种新的服务类型"任播"，与多播类似，任播有一个发送和接收数据包的节点组，当一个数据包发到一个任播组时，只会传输到组中的一个成员，这项新功能特别适合于容错环境，如Web服务器，DNS服务器。

另一方面，在IPV6上架设VPN(虚拟私有网络)是支持QoS的，IPV6支持IPv4相同的QoS功能，包括DiffServ标记，以及新的20位通信流字段，IPV6的第五个主要目标是VPN。新的IPsec安全协议，ESP(封装安全协议)和AH(身份验证头)是附加到IPv4的，而IPV6内置了这些协议，这意味着在IPV6世界中建设和部署网络时，保护网络的安全将会变得更加容易。

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