本文是《IPv6系列》文章的第二篇《常見困擾》，緊接《入門指南》，用於解答IPv6的10個常見困擾。
小慢哥的原創文章，歡迎轉載
目錄
▪ 本文緣由
▪ 困擾1. IPv4和IPv6只有地址格式不同嗎
▪ 困擾2. IPv4到IPv6對應用程序是透明無感知的嗎
▪ 困擾3. 提供WEB服務，需要每台服務器都配置IPv6地址嗎
▪ 困擾4. IPv4和IPv6要配在同一張網卡上嗎
▪ 困擾5. 我的網卡有fe80開頭的地址，可以用來上公網嗎
▪ 困擾6. IPv6地址如何配置
▪ 困擾7. 沒有了ARP，如何解析MAC地址
▪ 困擾8. IPv6使用多播替代廣播，需要做哪些改造
▪ 困擾9. IPv6真的安全嗎
▪ 困擾10. 如何學習IPv6
▪ 后續說明
本文緣由
在筆者的上一篇文章《IPv6系列-入門指南》里，簡要闡述了以下內容：
▷ 掌握IPv6的必要性
▷ IPv6的3個常見顧慮
▷ IPv6基礎知識
▷ 常用測試方法
而在進一步的實踐學習中，會遇到很多的困擾。筆者結合自己以及身邊的同行兄弟們遇到的困擾，精心挑選出10個困擾在本文中進行解答。
如果沒有閱讀過《IPv6系列-入門指南》，敬請勞神垂閱，以便知識的連貫。
困擾1. IPv4和IPv6只有地址格式不同嗎
除了地址格式不同，IPv4與IPv6協議棧也不同，他們在邏輯上是完全不同的2個世界
以下實踐中經常會遇到的4個不同之處：
▷ 基本通訊過程：ND替代ARP、多播替代廣播、fe80地址成為標配、ICMP成為通訊核心
▷ IP配置方式：客戶端以無狀態自動配置IP成為主流，弱化DHCP
▷ DNS域名解析：AAAA記錄替代IPv4的A記錄、對應用存在優先級問題（優先解析AAAA還是A）
▷ 應用層適應性：socket編程中AF_INET僅支持IPv4，AF_INET6僅支持IPv6
困擾2. IPv4到IPv6對應用程序是透明無感知的嗎
錯，是有感知的，上層應用程序需要進行改造。
舉個例子，當訪問fzxiaomange.com時候，是要優先解析IPv6地址（AAAA）還是IPv4地址（A），因為總得選一條線路來發送請求。現在許多框架會優先選擇IPv6。
注意：如果解析出AAAA記錄，即使本機沒有可路由IPv6地址，也有可能依然嘗試通過IPv6進行請求，導致請求失敗。
還有一個典型的例子，是程序會在應用層里交互底層IP地址，比如FTP主動模式會在應用層里交互IPv4地址，而如果實際可用的是IPv6地址，就可能導致后續連接的異常。
無法做到透明無感知，是導致產生IPv4到IPv6的部分過渡方案的原因之一。
困擾3. 提供WEB服務，需要每台服務器都配置IPv6地址嗎
現在有一種言論，說“IPv6地址無限多，每台服務器都可以配一個IP地址，不用做NAT”。
這很容易誤導人，具體如何使用IPv6，還得根據場景而定。比如筆者的個人博客fzxiaomange.com，由nginx->php->mysql組成，分別位於3台服務器上，那只需要在nginx上配置IPv6地址，並在DNS上添加一條AAAA記錄指向L7的IPv6地址即可。完全沒必要在php、mysql服務器上配置IPv6地址，而且一旦配置了，就直接暴露內網了。
每個設備都配置IPv6，主要適用於偏客戶端以及地址需求量大的場景，諸如物聯網設備、手機4G、家庭寬帶等。
另外，IPv6有NAT，適用於辦公PC、機房服務器等需要訪問IPv6網絡，而不想被別人主動訪問的場景。
困擾4. IPv4和IPv6要配在同一張網卡上嗎
都可以，首先需要先了解2個詞“單棧”和“雙棧”：
以節點為角度（通用的解釋）：
▷ 單棧：表示一個IPv6節點，也就是一台服務器，或一部手機，僅有IPv6地址，或僅有IPv4地址，前者叫做“IPv6單棧”或“IPv6-Only”，后者叫“IPv4單棧”或“IPv4-Only”。
▷ 雙棧：表示一個IPv6節點，同時擁有IPv6地址和IPv4地址
以網卡為角度：
▷ 單棧：表示一張網卡僅有IPv6地址，或僅有IPv4地址，示意圖如下
▷ 雙棧：表示一張網卡同時擁有IPv6地址和IPv4地址
IPv4和IPv6在邏輯上是兩個完全不相交的世界。如果終端處位於同一個物理層，比如同一個VLAN，那么網卡就只能同時配置IPv6地址和IPv4地址；反之，就必須一張網卡配置IPv6，另一張網卡配置IPv4。所以，關鍵看網絡架構是如何設計，各有利弊。比如放同一張網卡上，就可以做到帶寬共享，而放不同網卡，可以做到帶寬分別限制與計費。
困擾5. 我的網卡有fe80開頭的地址，可以用來上公網嗎
當網卡啟動的時候，會自動生成“鏈路本地地址”（Link-Local Address），這是一個fe80::/10的單播地址。“鏈路本地地址”用於IP自動配置、鄰居發現等。
注意事項：
▷ 核心：每張網卡都會存在“鏈路本地地址”，這是IPv6協議通訊的核心，不應當刪掉
▷ 范圍：僅在同一個二層范圍內進行傳播，不會被路由器做轉發
▷ 地址：“鏈路本地地址”的算法不統一，有的操作系統會根據mac地址計算而來（EUI-64），而有的則是隨機或其他某種算法計算而來
▷ 服務：“鏈路本地地址”雖然可以在二層內互通，但主要用於核心通訊以及某些網絡高級協議。不適用於上層應用業務之間的通訊。因此不能用來上公網，也不能用於對外提供服務
困擾6. IPv6地址如何配置
公網地址和私網地址
▷ 公網地址：“全球單播地址”（Global Unicast Address，2000::/3）
▷ 私網地址：“唯一本地地址”（Unique-Local Address，fc00::/7）
細心的人可能會發現，為什么這里叫做“全球單播地址”，而“唯一本地地址”卻不叫做“唯一本地單播地址”，好吧，其實都是簡稱，在RFC里是這么定義的：“Global Unicast Addresses”、“Link-Local IPv6 Unicast Addresses”。其實“全球單播地址”是可以叫做“全球地址”的，只是這樣顯得有點別扭。
自動生成還是固定IP
在IPv6里，任何單播地址都可以自動生成，也可以手工配置固定IP，具體看應用場景：
▷ 客戶端：如果我想訪問ipv6互聯網，而不對外提供服務，那么使用自動生成即可，無需使用固定的ip地址
▷ 服務端：如果需要對外提供服務，那么ip地址就需要固定了，不能使用自動生成
自動配置IP
在ipv6里還分為2種方法：“有狀態”與“無狀態”
▷ 有狀態（Stateful）：地址由DHCPv6 Server統一管理，DHCPv6 Client從中獲得一個可用的IP地址
▷ 無狀態（Stateless，簡稱SLAAC）：路由器發出“路由通告”報文（Router Advertisement，簡稱RA），報文內包含了IPv6地址的前綴信息。當收到RA包后，就會根據其中前綴信息，自動生成一個或多個IP地址
困擾7. 沒有了ARP，如何解析MAC地址
ARP協議是IPv4用於解析目標MAC地址的協議，而在IPv6里，解析地址采用的是鄰居發現（Neighbor Discovery Protocol，簡稱NDP或ND）
ND不是一個具體協議，而是用來描述多個相關功能的協議的抽象集合，所涵蓋的所有協議均是基於ICMPv6。其中有2種報文與解析MAC地址有關：
▷ 鄰居請求報文NS（Neighbor Solicitation）：請求解析
▷ 鄰居通告報文NA（Neighbor Advertisement）：響應解析
這與ping是非常類似的：
▷ ping：發送icmp的echo request報文，對端響應icmp的echo reply報文
▷ 地址解析：發送icmp的ns報文，對端響應icmp的na報文
困擾8. IPv6使用多播替代廣播，需要做哪些改造
IPv6使用多播替代了廣播，多播的特點是不會像廣播那樣完全泛洪，而是數據包只發送給加入了多播組的機器。
但是，這有個前提，就是交換機要能識別並維護多播組的信息，主流交換機都具備此功能，然而並不都是默認開啟的。對於二層交換機來說，需要開啟MLDv2 Snooping。
顧名思義，就是交換機會識別“MLDv2成員報告”報文從哪個端口發來的，並記錄下來，之后當交換機收到多播包后，會先查找其多播地址是否能在緩存里匹配上
▷ 匹配成功：僅會將數據包從相應的端口發出
▷ 匹配失敗：就會泛洪，此時和廣播毫無差異
困擾9. IPv6真的安全嗎
理想很美好，IPv6從設計之初，就進行了大量的安全方面的設計，“完整的”IPv6在安全方面有至少以下3個優勢：
▷ 原生支持的端到端加密
▷ 安全的鄰居發現（Secure Neighbor Discovery，簡稱SEND）
▷ 更大的地址空間
現實很殘酷，只有第3點發揮了作用，更大的地址空間，減少了被非法掃描到的概率。而第1、2點並沒真正普及起來，因為協議本身就很復雜、學習難度很大、實現起來也很不容易。因此IETF為了加速IPv6的普及，對安全性不再強制要求。這也導致了IPv6實際上並沒有預期中的那么安全，在IPv4里存在的地址欺騙、虛假網關等情況，在IPv6里依然存在。
困擾10. 如何學習IPv6
網上能找到非常多的IPv6教程，其中有很多教程都是通篇講IPv6地址、IP包格式、ICMP包格式，這很容易讓初學者打退堂鼓。筆者雖然不是專業的網工，但願能拋磚引玉，推薦的學習步驟如下：
1️⃣ IPv6的歷史、設計理念
2️⃣ IPv6的地址格式、分類、前綴計算，以及與IPv4的對比
3️⃣ IP地址、網關路由的配置與查看
4️⃣ 服務端實踐，嘗試給自己的網站增加IPv6
5️⃣ 客戶端實踐，讓自己的PC訪問IPv6互聯網
6️⃣ 應用層實踐，自己寫一對C/S程序，能同時支持IPv4與IPv6
7️⃣ IPv6通訊原理，抓包分析每個包，熟悉ND、DHCPv6等
8️⃣ IPv4與IPv6的互訪、過渡
9️⃣ IPv6安全
🔟 具體領域的IPv6，例如移動IPv6
后續說明
在《IPv6系列》后續文章中，筆者會有選擇性地對“困擾10”中提到的部分內容整理成文。為什么是有選擇性，因為筆者並非網工出身，沒有把握寫出更好的文章，不能誤人子弟。