一、什么是 IPv4 和 IPv6

IPv4 和 IPv6 通过将它们分为前后两个部分更容易理解。

前面的“IP”表示互联网协议，而后面的“v4”和“v6”则代表第 4 版和第 6 版。

它们都是用于在互联网上传输数据的两种不同版本的网络协议。

这些协议规定了互联网中数据包的传输和路由方式。

1.1、IPv4

IPv4 全称：Internet Protocol version 4

地址格式：IPv4 地址由 32 位二进制数字组成，通常以点分十进制（例如 192.168.1.1 ）表示，被分成四个 8 位字段。

地址数量有限：因为 IPv4 地址只有 32 位，理论上最多可用约 42 亿个地址。然而，随着互联网的迅速扩展，这个数量已经无法满足所有设备的需求。

地址短缺：由于 IPv4 地址数量有限，导致了 IP 地址短缺问题。IPv4 地址资源分配不均，很多地址已经被使用。

NAT 技术：为了应对 IPv4 地址短缺问题，引入了网络地址转换（NAT）技术，允许多个设备共享同一个公共 IPv4 地址。

头部结构：IPv4 数据包的头部包含多个字段，包括源 IP 地址、目标 IP 地址、协议类型等。

1.2、IPv6

IPv6 全称：Internet Protocol version 6

地址格式：IPv6 地址由 128 位二进制数字组成，通常以冒号分隔的 8 组 16 进制数字表示（例如2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334）。

地址数量巨大：IPv6 的地址空间非常巨大，理论上可以支持约 340 十万亿亿亿（3.4×10^38）个地址。这个数量相当于 IPv4 地址数量的多个数量级。可以为世界上每一粒沙子分配一个 IP 地址。

地址分配：IPv6 地址分配更加灵活，消除了地址短缺问题，为每个设备提供了全球唯一的地址。

无需 NAT：由于 IPv6 地址空间的丰富性，不再需要使用 NAT 技术，每个设备都可以拥有自己的公共IPv6 地址。

头部结构：相对于 IPv4，IPv6 的头部结构更为简化，提高了数据传输的效率。

二、为什么有了 IPv4 还需要 IPv6

尽管 IPv4 在互联网发展的初期发挥了重要作用，但随着互联网连接设备数量的迅猛增长，IPv4 的局限性逐渐显现出来。以下是为什么有了 IPv4 后还需要引入 IPv6 的解释：

• 地址枯竭问题：IPv4 的地址空间有限，仅有约 42 亿个地址。随着移动设备、物联网设备和新兴技术的普及，这个数量迅速耗尽，导致 IP 地址短缺问题。

• 全球唯一性：IPv4 地址的有限性导致地址分配的不均匀，甚至在一些地区出现了地址浪费。IPv6 引入了全球唯一的地址，每个设备都能够拥有一个独特的全球地址。

• 网络扩展性：IPv6 的地址空间极其庞大，这使得未来能够连接更多的设备，包括智能家居、工业设备、车辆等，而不会出现地址不足的问题。

• 消除 NAT：IPv4 时代为了缓解地址短缺问题而引入的 NAT 技术，会导致一些连接问题、安全性问题和应用限制。IPv6 不需要 NAT，更加便于设备之间的直接通信。

• 未来可扩展性：随着技术的不断发展，互联网的应用领域将继续扩展。IPv6 的大规模部署将为未来的创新和数字化转型提供基础。

三、既然 IPv6 优势明显，为何现在还保留 IPv4 呢？

那么，既然 IPv6 提供了如此巨大的地址空间和更为灵活的分配方式，为什么还要保留 IPv4 呢？

实际上，IPv4 和 IPv6 在互联网的过渡中都发挥着重要作用。

尽管 IPv6 带来了许多优势，但 IPv4 在过去几十年中已经被广泛使用，很多现有的网络和设备都基于IPv4 运行。

为了实现平稳的过渡，许多过渡机制被开发出来，以便 IPv4 和 IPv6 网络之间能够进行通信。

双栈技术允许设备同时支持 IPv4 和 IPv6，隧道技术将 IPv6 数据包封装在 IPv4 数据包中传输，NAT64/DNS64 技术实现 IPv4 和 IPv6 地址的转换。

四、验证 IPv6 网络

• 打开 https://6.ipw.cn，如果能访问成功，那么证明 IPv6 网络开启成功。

• 访问 http://[2402:4e00:1013:e500:0:9671:f018:4947]/ ，会返回本机 IPv6 IP地址。