震惊!我家竟然有 IPv6?

不是标题党!不是标题党!不是标题党!

真的没有想到,IPv6 竟在你我身边。

事情其实是这样的:最近正折腾某家的免费纯 IPv6 的 VPS,移动数据有 IPv6 我是知道的,但是家宽也有我却不知道。折腾的时候我还以为家里是纯 IPv4 的,于是经过各种搜索、学习和测试,发现如果有一台双栈的 VPS,就可以实现 IPv4 和 IPv6 之间的互通。

实验是成功了,那么如何搭建这样的一个透明网关呢?是不是需要局域网内分配 IPv6 地址?这时忽然想起来家里的小米路由器管理界面里面有一个开启 IPv6 的选项,于是便试着将其打开。意想不到的事情发生了,哇,竟然获取到了公网的 IPv6 地址!通过 test-ipv6.com 的测试,成功得到了 10/10 的完美成绩。又经过访问中科大镜像站 IPv6 线路,以及 SSH 远程登陆纯 IPv6 主机,证明我的确可以访问 IPv6。

IPv6 测试结果,关键数据已打码

好吧,是我火星了。

IPv6 的简单介绍及其特点

IPv6 与 IPv4 的确有很大的不同,如地址格式(这不是废话嘛)和地址分配。我进行了一些粗略的学习,这里简单地谈一谈我的理解。[1]

一、产生原因

为什么会产生 IPv6?IPv4 它不好吗?这个问题的主要答案就在于地址的数量上。截至 2018 年 1 月,全球上网人数已达 40.21 亿,而 IPv4 仅能提供约 42.9 亿个地址。[2]

显然,并不是每个人只用一台终端上网,而从 IPv4 本身来说,很多特殊地址块需要从中排除,最终的可用数量大概是 36.47 亿。

世界人口的数量仍在不断增长,随着生活水平的提高,越来越多的人正在学会上网;同时,随着 IoT、5G 等新技术的出现,人均网络终端量也会同步增加,这意味着,IPv4 地址真的不够用了。

世界人口数量变化趋势图,从 1900 年到 2100 年,总体增长速度呈“慢、快、慢”。

也许你并没有感受到这一切,但实际上,IPv4 地址数量的不足已经给我们的日常网络使用造成了一定的影响。在中国,除非特别购买,你的公网 IPv4 地址都是动态分配的,其好处在于当一台终端离线时就把其地址分给其他上线的终端。更有一些地区不提供公网 IPv4 地址,而是使用 NAT 技术,让整个地区都处于一个大的局域网之中,这就导致许多网络服务的访问故障以及断网现象。

据统计,美国有 1,541,605,760 个 IPv4 地址,人口有 313,847,465 人,平均下来每千人分配到的 IPv4 地址数为 4,911.96;而中国在人口数为 1,343,239,923 的情况下却只有 330,321,408 个 IPv4 地址,每千人只能分配到可怜的 245.91 个 IPv4 地址。[4]迫不得已,运营商们也只能通过 NAT 一层一层地进行着地址的分配,使如此多的终端都能连上互联网。

为了解决以上的种种问题,IPv6 应运而生。

二、地址格式

为了解决 IPv4 地址数量不足的问题,IPv6 地址的位数由 IPv4 地址的 32 位增至 128 位,即地址总数为 2128[2]展开就是:

340,282,366,920,938,463,463,374,607,431,768,211,456

这个数量相当于 6 兆多瓶 550 mL 的农夫山泉中所含的原子个数!

三、特殊地址

IPv4 IPv6
0.0.0.0/32 ::/128
127.0.0.0/8 ::1/128
169.254.0.0/16 fe80::/10
10.0.0.0/8
172.16.0.0/12
192.168.0.0/16
fc00::/7
x.x.x.x/0 ::ffff:x.x.x.x/96

四、临时地址

在 IPv4 时代,NAT 被广泛使用,家庭中一般只有路由器会直接连接到公网。由于 IPv6 地址数量庞大,可以做到每一台设备都拥有 IPv6 公网地址并直接连接到公网,这会增加设备受到攻击的概率;此外,SLAAC 生成的 IP 地址基于 MAC 地址,也就是说,如果知道了某台设备的 IPv6 地址,就有可能算出其 MAC 地址。所以为保证安全,系统会另外随机生成临时 IPv6 地址,这种地址生命周期短。[5]

总结

在这之前,我一直认为 IPv6 是一个离我很远的东西,没想到,它也许早都在我身边了。以前的旧 TP-LINK 路由器不支持 IPv6,而新的小米路由器虽然有,我却一直没有在意。于我而言,IPv6 几乎就是新的概念。

我想这也不能单纯怪我不去了解新的技术,事实上,IPv6 距普及还有很大距离,连 GitHub 这种网站都不支持 IPv6,这在配置纯 IPv6 VPS 的时候造成了一些麻烦。我认为,IPv6 迟迟没有普及的很大原因就是因为其被感知度低,一般消费者并不会因为产品使用了所谓的 IPv6 而感到如何不同,但像 5G 这种技术就可以带来在速度与延迟上很明显的感知。也许,IoT 会成为 IPv6 普及的突破口之一。

接下来,我会继续研究关于 IPv6 的知识。博客方面,我准备撰写 V2Ray 透明代理以及 Dnsmasq 与 DoH 的一些经验教程,尽请期待。

最后的最后,除了文章开头提到的 IPv6 测试网站,The KAME project 也可以检验你的设备是否有可用的 IPv6 网络,当存在时,原本静止的小乌龟将会游动起来。


  1. ^ IPv6系列-入门指南
  2. ^ 2.0 2.1 IPv6 - 维基百科,自由的百科全书
  3. ^ World Population Clock: 7.8 Billion People (2020) - Worldometer
  4. ^ 各国IPv4地址分配列表 - 维基百科,自由的百科全书
  5. ^ 家里开通 ipv6 了, 为什么有 3 个 ipv6 的地址 - V2EX