什麼是IPv6？與IPv4相比，IPv6具備哪些技術優點？

IPv6是網路層協議的第二代標準協議，它是IETF設計的一套規範，是IPv4的升級版本。

IPv4協議是目前廣泛部署的網際網路協議。在網際網路發展初期，IPv4以其協議簡單、易於實現、互操作性好的優勢而得到快速的發展。但隨著網際網路的迅猛發展，IPv4 的不足也日益凸顯，例如地址空間不足、處理報文頭及報文選項的複雜度高、地址維護工作量大、路由聚合效率低、對安全/QoS/移動性等問題缺乏有效的解決方案等。

IPv6的出現有針對性地解決了IPv4 的一些問題。在地址空間方面，IPv4地址採用32bit標識，理論上能夠提供的地址數量約為43億個。另外，IPv4 地址的分配也很不均衡，美國擁有的IPv4地址佔全球地址空間的一半左右，歐洲則相對匱乏，亞太地區則更加匱乏。

與此同時，移動IP和寬頻技術的發展需要更多的IP地址。目前IPv4地址已經消耗殆盡。針對IPv4地址短缺的問題，也曾先後出現過幾種解決方案。比較有代表性的是CIDR和NAT。但是CIDR和NAT都有各自的缺點和不能解決的問題，由此推動了IPv6的發展。IPv6地址採用128 bit標識。128 bit的地址空間使IPv6理論上可以擁有約（43億x43億x43億x43億）個地址。近乎無限的地址空間是IPv6最大的優勢。

在報文處理方面，IPv4 報文頭包含Options（可選欄位），內容涉及Security、Timestamp和Record Route等，這些Options可以將IPv4報文頭長度從20 Byte擴充到60Byte。轉發攜帶這些Options的IPv4報文往往需要中間路由轉發裝置透過軟體處理，會產生很大的效能開銷，因此實際中也很少使用。

IPv6和IPv4相比，報文頭去除了Internet Header Length、Identifier、Flag、Fragment Offset、Header Checksum、Options 和Padding欄位，只增加了流標籤欄位，因此IPv6相比IPv4極大地簡化了對報文頭的處理，提高了處理效率。另外，IPv6為了更好支援處理各種選項，提出了擴充套件報文頭的概念，新增選項時不必修改IPv6報文頭的結構，理論上可以擴充套件出無限多種選項，體現了優異的可擴充套件性。

在地址維護方面，由於IPv4地址只有32 bit, 並且地址分配不均衡，導致在網路擴容或重新部署時，經常需要重新分配IP地址，因此需要一種能夠對IP地址進行自動配置和重新編址的機制，以減少維護工作量。目前IPv4的自動配置和重新編址機制主要依靠DHCP。IPv6協議內建了透過地址自動配置方式使主機自動發現網路並獲取IPv6地址的機制，大大提高了內部網路的可管理性。

在路由聚合方面，由於IPv4發展初期的地址分配規劃問題，造成許多已分配的IPv4地址不連續，不能有效聚合路由。日益龐大的路由表耗用大量記憶體，對裝置容量和轉發效率產生影響，這一問題促使裝置製造商不斷升級其產品，以提高路由定址和轉發效能。IPv6 巨大的地址空間使得IPv6可以方便地進行層次化網路部署。層次化的網路結構使路由聚合更為容易，提高了路由轉發的效率。

在端到端安全方面，在制定IPv4協議時，缺乏針對安全性的系統設計，因此固有的框架結構並不能支援端到端的安全。IPv6中，網路層支援IPsec的認證和加密，支援端到端的安全。

在保障QoS方面，隨著網路會議、網路電話、網路電視的迅速普及與使用，客戶要求有更好的QoS來保障音影片業務實時轉發，但IPv4並沒有專門的手段保障QoS。IPv6新增了流標記欄位，可以用於保障QoS。

在對移動性的支援方面，移動IPv4存在一些問題，例如三角路由、源地址過濾等。IPv6協議規定其必須支援移動性。與移動IPv4相比，移動IPv6使用鄰居發現功能可直接發現外部網路並得到轉交地址，而不必使用外部代理。同時，利用路由擴充套件報文頭和目的選項擴充套件報文頭，移動節點和對等節點之間可以直接通訊，解決了移動IPv4三角路由、源地址過濾問題，使得行動通訊處理效率更高，且對應用層透明。