【每日一记10】+第7天:为什么 IPv6 难以取代 IPv4(一)
  

伊利丹·怒风 1880

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本帖最后由 伊利丹·怒风 于 2020-8-12 11:30 编辑

为什么这么设计(Why’s THE Design)是一系列关于计算机领域中程序设计决策的文章,我们在这个系列的每一篇文章中都会提出一个具体的问题并从不同的角度讨论这种设计的优缺点、对具体实现造成的影响。如果你有想要了解的问题,可以在文章下面留言。

网络层协议承担了分组(Packet)转发和路由选择两大功能,它能够为上层提供在不同主机之间运输分组的职责,IP 协议作为网络层协议,它虽然只能提供无连接的、不可靠的服务,但是它在今天的互联网中起到了极其关键的作用。


图 1 - 互联网协议簇

在一般情况下,当我们想要访问其他主机提供的服务时,都需要通过 IP 地址来访问目标主机,只有拥有了 IP 地址才能在互联网上被其他主机访问。IP 地址就像家庭住址,我们需要保证所有主机 IP 地址的唯一性,这样才能找到正确的主机。

作为在 1974 年诞生的 IP 协议1,第一个主要版本 IPv4 使用 32 位表示地址,总共可以提供 2^32 (4,294,967,296) 个 IP 地址2。42 亿个 IP 地址虽然看起来很多,但是可用的 IPv4 地址数量在最近几年一直在减少,早在 2011 年,顶级的 IPv4 地址就已经被全部分配出去了3。



图 2 - IPv4 地址的小数表示

为了解决 IP 地址即将被耗尽的问题,IETF 在 1998 年就发布了 IPv6 协议的草稿4并在 2017 年正式成为互联网标准5。IPv6 使用 128 位的 IP 地址,总共可以表示 2^128 个地址,IPv6 甚至可以为地球上的沙子分配独立的地址6:


新版本的互联网协议 IPv6 不仅能够一劳永逸地解决 IP 地址即将被耗尽的问题,还能提高网络的传输速度以及安全性。IPv6 协议的设计者最初认为随着 IPv4 地址的快速减少,IPv6 会被快速采纳,它们最初估计 IPv6 协议会在 2003 年在全球部署,但是从今天的角度来看,这些预测还是过于乐观了7。

本文想要分析的问题是,为什么 IPv6 协议有如此之多的好处并且能够解决 IPv4 的地址短缺问题,但是哪怕在最初预估的 2003 年后又过了 17 年,IPv6 协议也没有被大规模采纳。我们在这里会讨论以下几个原因:

NAT 技术很大程度上缓解了 IPv4 地址短缺的问题;
IPv6 协议在设计时没有考虑与 IPv4 的兼容性问题;
更细粒度的管控 IPv4 地址并回收闲置的资源;

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yim 发表于 2021-4-8 15:58
  
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