从IPv4到IPv6为什么这么久？IPv5哪里去了？

IPv6自1998年以来一直在努力解决IPv4中可用IP地址的短缺问题，但尽管它具有效率和安全优势，数据分析表明，企业采用它的速度比预期的要慢。
关于互联网地址耗尽的可怕（和可怕）警告几乎已经完全停止，因为从互联网协议版本4（IPv4）到IPv6的迁移已经开始，而且软件已经实现，以防止许多人预测的地址“末日”。但在我们弄清楚IPv6的位置和发展方向之前，让我们先回顾一下互联网地址的起源。
什么是IPv6？为什么它很重要？
IPv6是互联网协议的最新版本，用于识别互联网上的设备，以便定位它们。每个使用互联网的设备都通过其IP地址进行识别，以便进行互联网通信。它的工作原理就像你寄信时需要知道的地址和邮政编码一样。
以前的版本IPv4使用32位寻址方案来支持43亿个设备，在协议实施时，这被认为是足够的。然而，随着互联网、个人电脑、智能手机以及现在的物联网的发展，世界显然需要更多的地址。
幸运的是，互联网工程任务组（IETF）在大约25年前就认识到了这个问题，并在1998年创建了IPv6，它使用128位寻址来支持第38个地址的3.4×10。IPv6使用八组四位十六进制数字，由两个点分隔，而不是四组一到三位数字的IPv4地址方法。
IPv6的优势是什么？
在其工作中，IETF不仅增加了更多的地址空间，还包括对IPv4的改进。IPv6可以更高效地管理包，提高性能并提高安全性。它还允许互联网服务提供商通过提高路由表的层次性来减少路由表的大小。
IPv6地址看起来如何？
你可能熟悉IPv4地址，它由四部分组成，由点分隔，例如45.48.241.198。用传统的10进制数字写的每个部分代表一个从0到255（000000到1111111，用二进制写）的八位二进制数。
IPv6地址如下所示：
2620:cc:8000:1c82:544c:cc2e:f2fa:5a9b。数字不是四个，而是八个，由两个点而不是一个点分隔。还有字母，因为IPv6地址是用十六进制表示法（以16为基数）写的，这意味着需要16个不同的符号来唯一地表示以10为基数的数字1-16。使用的数字是0-9加上字母A-F。每个数字代表一个16位二进制数，范围从000000000000到11111。
网络地址转换（NAT）和IPv6
IPv6的采用之所以推迟，部分原因是NAT（网络地址转换），它将私有IP地址转换为公共IP地址。这样，具有专用IP地址的公司机器可以从位于专用网络之外、具有公用IP地址的机器发送和接收数据包。
如果没有NAT，拥有数千台或数万台计算机的大公司如果想与外部世界通信，就会吞噬大量的公共IPv4地址。但IPv4地址有限，接近耗尽，以至于不得不“配给”。NAT有助于缓解这个问题。有了NAT，NAT机器可以将数千台私人寻址的计算机作为防火墙或路由器呈现给公共互联网。当具有专用IP地址的公司计算机向公司网络外的公共IP地址发送数据包时，NAT进行干预。NAT在翻译表中记录包的源地址和目的地址，将包的源地址更改为NAT设备的公共地址，并将其发送到外部目的地。当数据包响应时，NAT将目标地址转换为发起通信的计算机的专用IP地址。可以这样做，一个公共IP地址可以代表多台具有专用地址的计算机。
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谁在实施IPv6？
根据谷歌的数据，2022年3月，全球IPv6采用率约为34%，但在美国约为46%。运营商网络和ISP是第一批开始在其网络上实施IPv6的公司，移动网络处于领先地位。例如，2002年3月，T-MobileUSA超过90%的流量通过IPv6，VerizonWireless紧随其后，占82.63%。
根据工业集团WorldIpv6Launch的数据，康卡斯特和AT&T的网络比例分别为70%和73%。过去几年，IPv6在亚洲和南美得到了更广泛的采用，印度目前约占62%，印度无线运营商RelianceJioInfocomm以超过93%的份额在全球IPv6网络采用排名中名列前茅。
WorldIPv6Launch表示，Alexa前1000名网站中，只有不到30%的网站目前可以通过IPv6访问。近年来，这个数字一直处于停滞状态。公司在分销方面落后。例如，一份关于采用IPv6的成熟实验室报告发现，从2020年到2021年，IPv6在美国的使用实际上有所减少，并假设原因可能是在新冠肺炎大流行初期在家工作的人正在返回办公室和基于IPv4的公司网络。
完成迁移所需的复杂性、成本和时间都是企业IT对迁移项目非常缓慢的原因。此外，许多中小型企业将其网络需求外包给服务提供商，在没有客户推动的情况下，他们本身并没有强烈的迁移动机。
然而，并非所有公司都在抗拒，例如，亚马逊正在将其AWS无服务器和容器工作负载迁移到IPv6。但是惯性，除了广泛使用NAT避免了IPv4地址用尽这一事实外，还降低了冒险和迁移到IPv6的动机。因此，过渡可能要到2030年或更晚才能完成。 然而，随着IPv4地址的价格开始下降，互联网协会建议公司出售其现有的IPv4地址，以帮助为IPv6的实施提供资金。根据GitHub上发布的一份说明，麻省理工学院这样做了。该大学得出的结论是，其IPv4地址中有800万个“过剩”，因此可以在不影响当前或未来需求的情况下出售，因为它有未指定数量的IPv6地址可用。
此外，随着更多部署的发生，更多公司将开始对IPv4地址的使用收费，同时免费提供IPv6服务。英国ISPMythicBeasts说“IPv6连接是标准的”，而“IPv4连接是可选的”。 推动更快的过渡还需要采取政治行动，尽管许多西方政府的待办事项清单上并没有这方面的内容。一个正在大规模过渡到IPv6的国家是中国。2021年，中国国家互联网信息办公室提出了雄心勃勃的路线图，目标是到2025年底拥有8亿活跃的IPv6用户。
IPv4何时会“关闭”？
IPv4地址没有官方的“关闭”日期，所以我们不必担心我们的互联网访问会在一夜之间突然消失。随着越来越多的内容站点支持IPv6以及越来越多的最终用户升级他们的设备以获得IPv6功能，世界将慢慢远离IPv4。
为什么没有IPv5？
有一个IPv5也称为Internet流协议，简称为ST。它专为通过IP网络进行面向连接的通信而设计，旨在支持语音和视频。它在这方面也有，但它已以实验方式使用。
破坏其更流行使用的一个限制是其32位地址方案，与IPv4使用的相同。结果，它存在与IPv4相同的问题：可能的IP地址数量有限。这导致了IPv6的开发和最终采用。