一文了解IPv6的秘密史

IPv6大家都知道，是当前大力推崇的解决IPv4地址紧缺问题的新技术。说它是新技术，其实一点也不算新，从IPv6最早的工作组成立1992年到现在，已过去27年，在互联网技术的发展历程中，IPv6年龄甚至有些太大了，IPv6也经历了不少成长的烦恼，而且除了IPv4和IPv6兄弟俩，还有不少不为人知的，接下来就让我们见识一下，了解一下IPv6的秘密史。

IPv6的“6”表示的是TCP／IP协议的第六个版本，IPv4的“4”表示的是TCP／IP协议的第四个版本，除了这两个版本，当然还有其它版本，TCP／IP协议其实从IPv1开始，到现在IPv10都已经出现了，这些不同版本之间并没有关联，也不是简单IP地址长度的长短。TCP／IP协议来自于DARPA（美国国防高级研究计划局Defense Advanced Research Projects Agency），1973年夏天，DARPA的卡恩和瑟夫开发出了一个基本的改进网络协议，就是TCP／IP的雏形，很快在1974年，DARPA和BBN（位于美国麻塞诸塞州剑桥的高科技公司）、斯坦福和伦敦大学签署了协议开发不同硬件平台上均可支持的运行版本。当时总共有四个版本被开发出来，最开始有TCPV1和TCPV2。1975年，在斯坦福和伦敦大学之间进行了测试，1977年11月，在美国、英国和挪威三个国家之间又进行了测试，在这个过程中不断对TCP／IP协议做修补。到了1978年春天，TCP／IP被分成为TCPV3和IPv3的改进版本，后来一版就是稳定的TCP／IPv4版本，IPv4从此走向上历史舞台，世界迎来了网络时代，IPv4因此也统治了互联网近五十年。在IPv4之前有IPv1～IPv3 三个版本，这些版本的内容现在已经很难找到，鲜有资料对这些版本定义的内容做介绍。IPv3和IPv4最为接近，IPv4在IPv3定义的基础上又做了些删减，最终定稿。1983年1月1日IPv4得以正式部署，1984年，美国国防部将TCP／IP作为所有计算机网络标准，后来IPv4很快成为互联网的网络标准协议。

IPv4的巨大成功掩盖了其它IPvX 的锋芒，其实在IPv4取得普及之前，DARPA自己也没有想到会有这样的巨大影响效果，它们设计之初也只是想解决军方内部的一些通信问题，再加上当时的计算机和光纤通信技术都不成熟，所以最初二十年里IPv4也过得并不好，IPv4就没引起多少人的关注和使用。不过研究还得继续，很快又出现了IPv5。IPv5是一个实验性的资源预留协议，被称为因特网流协议（Stream Protocol，流协议），目的是为了提供服务质量QoS，支持多媒体（语音＼视频和实时数据流量），在互联网上实时传输，IPv5由两个协议组成，一个是用于数据传输的ST协议，另一个是流控制消息协议SCMP（Stream Control Message Protoco），又称为ST2。IPv5设计的目的并不是要取代IPv4，而是希望多媒体应用同时使用这两类协议，采用IPv4传送传统数据包，IPv5则用于传送承载了实时数据的数据包。RFC 1700就是IPv5标准定义的雏形，虽然从未真正实现过，IPv5最终被融入IPv4协议当中。在IPv4中有个资源预留标准是传输层协议RSVP（Resource Reservation Protocol，资源预留协议），可实现在IPv4上由接收端发起的资源预留请求，有关RSVP在RFC 2205中有详细阐述。到了1994年，IETF工作组开始研究“互联网下一代协议”时，他们需要一个新版本号，但IPv5已分配给ST协议，他们选用了IPv6。IPv6是IPv4的替代版本，与IPv5并没有关系。

众所周知，IPv6的设计主要是为解决IPv4地址短缺问题，所以IPv6协议定义中多少都有些IPv4协议的影子。IPv6并不是将IPv4推到重来，大多数协议的处理都有继承，并针对IPv4实际使用中遇到的缺陷进行改进。在IPv6出现之前，其实早有IPv7出现了，只不过IPv6定义出来的早些，先抢了一个版本号。IPv7是在1992年就由Robert Ullmann提出来了。1993年，在RFC1475中进行了更详细描述，其标题为“TP／IX：下一代Internet”，TP／IX设计有64位地址，后来TP／IX演变成了RFC 1707中定义另一个协议CATNIP（Common Architecture for the Internet）。按照当时的预估IPv7的64位IP地址数量也不少，当时是足够用了，毕竟IP地址设计的越长，数据包载荷就越短，传输效率会更低。然而IPv4网络的发展速度出乎了所有人的预料，尤其是第三世界国家的经济崛起，对互联网有极大需求，但IPv4地址却很少，IPv4地址面临不足的问题，有人也预测大概到什么时候IPv4地址会被分光，而且按照这样的速度发展下去，IPv7的64位IP地址分配也很可能很快遇到瓶颈，于是大家将目光都投向了IPv6，IPv6有128位IP地址长度，足够为世界上的每一粒沙子分配一个IP地址，IP是海量的，即便到现在也想象不到IPv6何时能被用完，所以IPv6作为下一代协议获得了极大关注。这两年IPv4地址已被分光，物联网又有迫切发展的需要，IPv6被推上历史舞台，全网展开了IPv6改造IPv4的热潮。IP协议依然没有停止发展的脚步，IPv8也出现了，IPv8继承和拓宽IPv4性能，避免IPv6存在与IPv4差异太大，系统不兼容等不足，IPv8主要实现IP层的安全，它是通过类似与IPv6的安全选项来实现的。其实在IPv6里也有IPv8的影子，这也是IPv8最终没有替代IPv4的原因，IPv8只能解决IPv4的安全问题，新一代网络的需求IPv8都满足不了，逐渐变成了一个纯理论的技术标准。到了1994年的愚人节，英国工程师Julian Onions发表了《使用IPv9历史观》，成为RFC1606草案，IPv9正是被人提出。IPv9当时带有科幻色彩，描述的是若干年以后一种新的互联网协议产生以及其在未来时代中的应用。后来我国对IPv9做了重新定义，它再次对IPv6可能存在的协议缺陷进行改良，而且IPv4和IPv6都采用十六进制技术，IPv9却采用十进制技术，能分配的地址量比IPv6多了7倍，当然IPv9依然是一种理论，并未在国际上获得广泛认同。再往后直到2017年，IPv10也出来了。IPv10用一个非常简单和有效的方法解决了使用IPv6协议主机与使用IPv4协议主机之间相互通信的问题，在两者之间使用IPv10进行通信，无需协议转换。

从IPv1到IPv10，鉴证了互联网网络协议的发展史。这里很多协议故事鲜为人知，成为了封存已久的秘史。再次重提，多有几番韵味。原来，网络协议不仅仅只有IPv4和IPv6，到现在已有了10个。