十年没“转正”的新互联网协议终于要来了？

在上网聊天、娱乐已经成为日常活动的现在,不知有没有小伙伴想过一个问题:如果我们日常使用的IP地址用完了怎么办?

其实,这个问题并不是危言耸听,而是曾经发生在世界上的真实事件,甚至曾让我们面临“无网可上”的境地。

正是因为这些故事,IPv6标准工作组近期的成立就成了一件值得万千用户关注的事了。而且小黑甚至觉得,这一天来的还太晚了些。

互联网协议是什么,它又有什么用呢?

对于刚了解一些电脑知识的小伙伴们来说,最熟悉的IP地址一定就是192．168．x．x了。没错,这一串数字在互联网设备调试的过程中可能会反复遇到,而他有个好听的名字:私有IP地址。

IP的全称是Intemet Protocol,也就是互联网协议的意思。其作用是为接入网络的每一台设备分配一个逻辑地址,好让其他设备精确找到你的“门牌号”进行访问。

而私有IP地址的意思也很简单,我们可以将其理解为“用来访问私有网络(即局域网)的门牌号”。也就是说,上面小黑提到的192．168．x．x,是一个局域网中的设备IP地址。

或许有小伙伴要问了:既然私有IP地址是局域网专用的IP地址,那为什么设定路由器上网时还是要使用这个地址呢?

▲ 路由器是访问互联网的关键设备

确实,在目前的网络环境下,我们很难直接连一根网线到电脑来访问互联网,而是需要通过路由器分配一个IP地址到电脑来上网。那么,为什么设定路由器时使用的还是私有IP地址呢?

小黑的理解是这样的:虽然路由器是设备连接到互联网的一扇大门,但大门背后就是属于用户自己的私人“领地”。路由器这扇大门的用处,就是帮助我们找到去某个房间的道路。因此,路由器在用户端依然是局域网设备之一。

与私有IP地址相对的,就是公有IP地址。他们都是互联网协议的一种,同一代互联网协议的IP地址,其编号逻辑也是一样的。

以目前最通用的IPv4为例,我们一般见到的命名形式是四个字节用十进制数字写出,中间用点来做分隔,例如上面所说的192．168．x．x,就是IPv4地址的命名方式之一。

当然, IPv4地址可以用很多形式来表现,但最常见也最好记的,还是上面这种形式。

说了那么多关于IP地址的知识,我们还是得回到标题上的那个问题来:IP,也就是互联网协议,它到底是什么?

我们固然可以用“为设备分配一个逻辑地址”这样的简单理解去解释,但除了路由寻址之外,它还承担着消息传递的功能。

根据互联网协议的说明规范RFC 791的定义,互联网协议特指为实现一个相互连接的网络系统上从一个源到一个目的地传输比特数据包(互联网数据包)所提供必要功能的协议。

也就是说,它是实现数据精准传输的基础。

都十年了,为何IPv4还是不肯落幕?

既然提到了IPv4,我们就不得不来说说它和IPv6之间的恩怨情仇了。

早在小黑还在读大学的时候,就经常从当时的相关报刊杂志上听到这样一种观点:我们现有的IP地址马上要用完啦,如果没有应对措施,以后新网民就不能上网啦!

这在当时给了小黑一种类似“世界石油储量仅够使用50年”的感觉。

在上文中,小黑提到过IPv4协议的命名方式,是用十进制数字写出四个字节,并用点来进行分隔。但这一命名背后的本质是32位2进制位的地址,也就是说,IPv4协议中包含的地址总计只有大约43亿个。

而在这43亿个IPv4地址中,还要减去多个特殊用途的地址段,如上文所说的192．168．x．x．的私有IP地址段、240开头的测试用地址段和255．255．255．255这样的广播地址等,剩下可公用的地址就更少了。

▲ 还不够给每个人分一个的

虽然在IPv4协议正式发布的1981年,如此庞大的地址数量看来是非常够用了,但谁也没想到的是,互联网的推广与普及如此迅猛,以至于短短二十年后,人们就面临着无网可上的窘境了。

好在和世界石油储量问题的解决相似的是,人们发布了新的互联网协议来克服这个难题,那就是IPv6协议。

IPv6协议的地址长度达到了128位,是IPv4地址长度的4倍。这也就让这一协议可供使用的地址数达到了约2的128次方个,号称可以为地球上的每一粒沙子都提供一个IP地址。

然而,就当人们以为未来将会是IPv6协议的时候,一个新生方案的提出又为IPv4协议续上了很久的命。

这个新方案就是NAPT,它的中文名,是网络地址端口转换。

这是一项什么样的技术呢?简单地说,它可以利用一个叫“源端口”的东西,把多个私网IP地址映射到一个公网IP地址上,这让多个用户用一个公网的IP地址就可以连接到互联网。

上文中曾介绍过,现在在上网时我们往往需要通过路由器分配一个IP地址到设备,而这里的路由器就起到了映射的作用。

鉴于更新到IPv6的成本着实有些大,因此许多互联网供应商纷纷采用NAPT来缓解IPv4地址耗尽的问题。

不过,尽管NAPT给IPv4续上了几年的命,但依然不能阻止IPv4的地址逐渐枯竭。2012年,顶级IPv4地址耗尽;2019年11月25日,欧洲网络协调中心宣布确认所有的IPv4地址已经用完。

▲ IPv4地址耗尽

当然,时至2021年的现在,我们依然可以愉快地上网,这就代表着IPv4地址耗尽并不会让互联网从我们的世界中消失。

一方面原因是因为NAPT技术的续命,另一方面原因则是相关机构会不断回收一些已经弃用的IPv4地址。但这些都不是长久之计。因此,IPv6的推广再次被提上了日程。

IPv6会更快吗?

今年9月1日,IPv6标准工作组在北京正式成立。这一标准组的成立代表着中国开始大力推广IPv6的普及,并协调解决网络供应商们不愿升级到IPv6的种种原因,例如升级成本过高、升级过程较繁琐等。

那么,切换到IPv6的过程会不会影响正常上网,而更新之后真的能让我们上网变得更快吗?

其实,第一个问题小黑觉得大可不必担心。以现在常用的一些App为例,我们可以在不少App的启动页面看到相应的标注。

但在小黑印象中,并没有在更新过程中出现暂停服务等情况,因此我们大可以放心。

那么,IPv6会让我们上网更快吗?

理论上来说,还真能。

根据网上的资料,IPv6在管理和用户端的好处主要有四个:管理更便捷、路由寻址更快速、安全性更高,以及数据包通信速度更快。

这也就代表着它确实拥有比IPv4更强的性能。

不过,这些提升在大部分情况下都不明显,主要影响上网真实速度的,还是选择的网络供应商、宽带套餐等方面。

因此,IPv6的普及固然会对互联网的发展有着强大的推动力,但对用户而言,上网体验会不会有什么不同之处,还是得等它普及之后才能知道了。

十年前就已经大肆宣传的IPv6协议终于要来了,这对行业的进步确实是一个好消息。

小黑在文中提到的IPv6的那些优势仅仅是管理端和用户端的,而在其他方面,它还有更多IPv4无法企及的地方。不过,这些优势能否真正转化为推动互联网发展的动力,还要等时间来给我们答案。

图源:Pixabay、百度搜索