网络协议是计算机网络中实现通信的规则和约定，它定义了数据在网络中的传输方式、数据的格式和传输规则等。而互联网协议（Internet Protocol，IP）是因特网中最重要的一种网络协议。在互联网中，我们最常使用的IP协议版本为IPv4（Internet Protocol version 4）。然而，随着互联网的迅猛发展和网络资源的不断增加，IPv4所能提供的IP地址数量渐渐不足以支撑互联网的需求，因此IPv6（Internet Protocol version 6）作为IPv4的继任者逐渐成为主流。
IPv4的问题
IPv4诞生于20世纪70年代末和80年代初，它使用32位长的地址来标识互联网中的设备。这意味着IPv4最多只能提供约40亿个不重复的IP地址，然而在当今高度互联的时代，这样的数量已经远远不够。此外，IPv4的地址分配方式也存在问题，导致了地址短缺的进一步加剧。
IPv4采用的是一种称为网络地址转换（Network Address Translation，NAT）的技术来解决地址短缺的问题，但这也带来了一些不便。NAT技术能够将多个设备共享一个公网IP地址，但它也导致了一定程度上的网络不透明性，在某些情况下会影响网络的性能和可靠性。
除了地址短缺问题，IPv4还存在一些其他的局限性，例如对于网络安全和质量保证的支持较弱，无法满足对于实时通信和多媒体应用的需求等。
IPv6的改进
为了解决IPv4存在的问题，IPv6于1996年提出，并在2006年正式成为互联网工程任务组（Internet Engineering Task Force，IETF）定义的标准。IPv6采用128位长的地址来标识互联网中的设备，它的地址空间相当于IPv4的地址空间的约340亿亿倍，足以满足未来互联网的需求。
除了更大的地址空间外，IPv6还引入了其他一些改进：
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简化的包头格式：IPv6的包头相比于IPv4更加精简，减少了包头的长度和处理时间。
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增强的安全性：IPv6提供了内置的IP层加密和身份验证机制，增强了网络的安全性。
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自动地址配置：IPv6支持通过路由器自动分配IP地址，避免了手动配置地址带来的麻烦。
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对质量服务的支持：IPv6增加了对于服务质量（Quality of Service，QoS）的支持，可以为不同的数据流分配不同的优先级。
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移动设备的支持：IPv6为移动设备提供了更好的支持，使得移动设备在网络切换时能够更加稳定和顺畅地进行通信。
IPv4向IPv6的过渡
由于IPv6的引入涉及到全球范围内的网络设备和服务商的支持，因此IPv4向IPv6的过渡是一个渐进的过程。
在过渡期间，IPv4和IPv6协议将共存，并通过一系列的技术手段来实现互联互通。其中，双协议栈对于支持IPv6的设备来说是最常见的方案之一。双协议栈指的是设备同时支持IPv4和IPv6协议栈，能够通过IPv4和IPv6两种协议与其他设备进行通信。
此外，还有一些过渡技术被开发出来，用于在IPv4网络中传输IPv6数据。例如，IPv6 over IPv4隧道技术允许IPv6数据通过IPv4网络进行传输；网络地址转换-Protocol Translation（NAT-PT）可以实现IPv4和IPv6之间的地址转换等。
结论
网络协议的版本演变是互联网发展的必然结果，IPv4向IPv6的过渡是为了解决IPv4的局限性和满足日益增长的网络需求。IPv6提供了更大的地址空间、更好的安全性和更多的功能特性，为未来互联网的发展奠定了基础。在过渡期间，双协议栈和过渡技术的使用将帮助确保IPv6的顺利过渡，使得互联网能够继续发展壮大。
参考资料：
本文来自极简博客，作者：落日之舞姬，转载请注明原文链接：网络协议的版本演变：IPv4到IPv6
