一、IPv6的由來
我們知道，互聯網協議（IP，Internet Protocol）的應用始于美國國防部高級計劃研究局（ARPA）的ARPANET（Advanced Research Project Agench NETwork）。在1983年4月轉為民用后，互聯網工程任務組 （IETF）依據原ARPANET相關協議標準，制定了IP的相關文檔，直到1981年9月發布了RFC 791《Internet Protocol》正式互聯網標準。一直以來RFC 791是較為穩定的協議版本。由于當初RFC 1700《Assigned Numbers》標準中將IP報文中的版本字段（version）之值規定為“4”，于是RFC 791便被稱為IPv4版本。事實上，當初是直接稱RFC 791為互聯網協議（IP），并未帶版本號的。
欲具體了解互聯網協議（IP）介紹的請進入。
然而，互聯網的先驅者們（Vinton Cerf博士等）當初制定的IP地址字段的長度僅為32比特，地址總數為232 = 4294967296個（近43億個）。因此，也有人將IPv4稱為IPv32。是因為根據當初的估計數字，到2050年，全世界將有90億人口。從理論上講，IPv4可支持的IP地址數，足以應付目前的人口數。可互聯網技術在地球上的快速發展，使人們所始料不及，32比特長度的IP地址卻成為了制約互聯網技術發展的最大瓶頸，到了IP地址長度必須擴容的地步，當然這里還有另一個原因就是IPv4地址分配上的極不合理性。
欲具體了解IPv4地址結構的請進入。
于是，人們開始了IP地址擴容的研究，終于在1998年12月互聯網工程任務組 （IETF）發布了RFC 2460《Internet Protocol, Version 6（IPv6）Specification》，將IP地址由原來的IPv4的32位直接擴容到128位，地址長度擴了4倍；地址空間擴了1024倍。此時，IP地址空間為2128個，即約3.4×1038個。
欲具體了解IPv6地址結構的請進入。
特別指出的是：新版IP協議文本曾使用過“下一代IP”（Ipng，即IP next generation）、IPv7和IPv8等名稱，最后，在RFC 2460中，新的IP協議被正式定名為“Internet Protocol 6”，簡稱IPv6。可按照RFC 1700，版本號“6”原是分配給簡單互聯網協議（Simple Internet Protocol）的。由于新協議正式文本所依托的一個重要參考協議--“簡單IP協議增強版”（SIPP，即Simple Internet Protocol Plus）的協議版本號為“6”，最后決定占用SIP使用的版本號“6”。關于版本號取為“6”的另一種解釋是因為筆誤將“7”寫作“6”造成的。不過，IETF在研究新版IP協議的過程中，曾有IPng、IPv7、IPv8和IPv9等草案（Draft）的產生，但最終選擇了IPv6作為IPv4之后的新版本。其各個版本草案的研究時間線詳見下圖1。另外，在1990年，IETF曾經提出過IPv5草案，最初希望IPv5負責承載語音、視頻等“流”業務與負責承載數據業務的IPv4共同在網絡運行。但由于種種原因，這一草案并沒未廣泛部署，也不會公開使用。
圖 1：IPv6的各個版本草案的研究時間線
總之，之所以產生新版本的互聯網協議IPv6，最根本、最直接的動因是因為IPv4可使用的地址數量的匱乏，嚴重的制約了互聯網的發展應用。
二、IPv6的分組格式與地址結構
因為互聯網協議（IP）是一種網絡層協議，其主要任務是借助路由表，負責處理IP數據在網絡中的傳輸。其傳輸的數據需要專門的格式以及相互的傳輸地址。
1、分組格式
在IPv4傳輸的數據格式稱為報文（Datagram），是由報頭（Header）和數據構成。但IPv6改稱為分組（Packet），仍是由分組頭（Header）和數據構成。分組頭（Header）提供所傳輸數據的控制信息。與IPv4相比，IPv6分組頭部分的字段有所減少，優化了部分字段，并將不常用字段改為選項，字段數也從12個減少到8個。這種改變的主要優點是簡化了中間節點各字段的常規處理。IPv6的分組格式是在RFC 2460中詳細規定的。
欲詳細了解IPv6分組格式介紹的請進入。
2、地址結構
IPv6的地址長度變為128比特后，其結構與IPv4相比也發生了很大的變化。它是由網絡前綴（Network Prefix）和接口標識（Interface ID）兩個部分組成。網絡前綴有n位，相當于IPv4地址中的網絡ID；接口標識有（128-n）比特，相當于IPv4地址中的主機ID。IPv6將IP地址類型分為單播（Unicast）、組播（Muiticast）和任播（Anycast）三種類型。由于其地址長度位數為128位太長，IPv6地址的表示方法采用了多種形式，首選采用一種“冒號分隔十六進制標記法（Colon Hexadecimal）”，如2001:A304:6101:1::E0:F726:4E58。IPv6的地址結構是在RFC 2373中詳細規定的。
欲詳細了解IPv6地址結構介紹的請進入。
三、IPv6的配套技術
1、ICMPv6技術
互聯網控制信息協議（ICMP， Internet Control Message Protocol），用于在互聯網模塊之間傳遞控制消息。控制消息是指網絡通不通、主機是否可達、路由是否可用等網絡本身的消息。這些控制消息雖然并不傳輸用戶數據，但是對于用戶數據的傳遞起著重要的作用。
與IPv4一樣，IPv6的分組頭和擴展分組頭中并沒有提供報錯功能。IPv6使用ICMP的更新版，即ICMP版本6（ICMPv6）。ICMPv6具有IPV4的ICMP的常用功能，如：報告傳送和轉發過程的差錯信息，并為糾錯提供一種簡單的回送服務。在RFC 2463中定義了ICMPv6，并目在實現IPv6時必須實現ICMPv6。
欲詳細了解ICMPv6技術的請進入。
2、鄰居發現技術
鄰居發現（ND，Neighbor Discovery）協議是IPv6中的一個關鍵的基礎協議，它是一個傘型結構（如下圖3-2所示），定義了以下機制：地址解析協議（ARP）的替代協議；無狀態自動配置（包括前綴公告、重復地址檢測、前綴重新編址）；路由器重定向。通過ND協議的這些機制，可以實現如下功能：路由器和切面前綴發現、地址解析、重定向功能、鄰居不可達檢測等。鄰居發現協議（NDP）標準是由RFC 2461所規范。
圖 3-2：NDP的傘型結構
欲詳細了解鄰居發現（ND）協議的請進入。
3、路由技術
與IPv4相同，IPv6路由協議同樣分成內部網關協議（IGP）與外部網關協議（EGP），其中 IGP包括由RIP變化而來的RIPng，由OSPF變化而來的OSPFv3，以及IS-IS協議變化而來的IS-ISv6。EGP則主要是由BGP變化而來的BGP4+。這些協議的簡介見下表3-3。
表 3-3：IPv6路由協議的相關協議簡介
4、地址分配技術
IPv6地址配置方法主要有：手工配置；有狀態地址自動配置（DHCPv6）；無狀態地址自動配置（ND）；有狀態自動配置+前綴分發（DHCPv6+PD）等。其簡介詳見下表3-4。
表 3-4：IPv6地址配置方法簡介
5、過渡技術
由于目前是IPv4與IPv6共存，并是一個長期的過程，必然就存在IPv4與IPv6互通的問題，此乃IPv6過渡技術。IPv6過渡技術名目眾多有許多技術，但終歸分為雙棧、隧道和轉換三類，名目眾多的過渡技術都是這三種技術或其組合，如下圖3-5所示。下表3-5給出了三類技術的特征比較，包括各自的特點及優缺點。
圖 3-5：名目眾多的IPv6過渡技術
表 3-5：雙棧、隧道和轉換的特征比較
欲詳細了解IPv6過度技術介紹的請進入。
6、域名（DNS）技術
IPv6網絡中的DNS與IPv4的DNS在體系結構上是一致的，都采用樹型結構的域名空間。即，IPv4和IPv6共同擁有統一的域名空間。在IPv4到IPv6的過渡階段，域名可以同時對應于多個IPv4和IPv6的地址。但是，在IPv6網絡環境中，IPv6域名服務器存放的區（ZONE）文件中的資源記錄（RR）信息內容有所不同，IPv6網絡環境下所具有的特有的資源記錄（RR）信息。
欲詳細了解IPv6域名服務器技術要求的請進入。
四、IPv6的發展
1、IPv6與IPv4
自從1999年開始部署IPv6以來，互聯網技術存在于兩個技術版本，也就是IPv6網絡與IPv4網絡將同時共存，而且是一個長期的過程，直到IPv4網絡的自然消失。目前世界各國都在大力推進和部署IPv6網絡。由于IPv6網絡與IPv4網絡共存、互通及過度，使得互聯網在技術處理和運行維護上帶來了一定的復雜度，但對于互聯網的性能、業務與應用等是不會帶來影響的，反而會的帶更大的提升。
欲詳細了解IPv6網絡與IPv4網絡相關比較的請進入。
2、IPv6與IPv6+
IPv6不僅是擁有巨大地址空間，解決了IP地址短缺的問題。同時，IPv6還具有更簡單、更方便、更可擴展、更安全的特征，因此，可以高效支撐移動互聯網、物聯網、云計算、大數據和人工智能等領域的快速發展。這就為IPv6技術的應用與演進帶來了極大的空間，導致了IPv6+的起源，IPv6+技術即IPv6演進與創新技術。IPv6+以IPv6海量地址為基礎，包括SRv6、網絡切片、IFIT、BIERv6等協議創新，和以網絡分析、自動調優等網絡智能化為代表的技術創新。IPv6+在智能、安全、超寬、廣聯接、確定性和低時延六個維度全面提升IP網絡能力，助力打造無處不在的智能IP聯接，構建萬物互聯的智能世界。
欲詳細了解IPv6+技術介紹的請進入。
欲進一步了解我國推進IPv6技術發展與應用的政策指引要求的請進入。
