去年下半年以來，國內(nèi)IPv6熱不斷升溫，這個對于不少人來說顯得還很陌生的名詞，越來越吸引大家的關(guān)注。
去年11月，中共中央辦公廳、國務(wù)院辦公廳聯(lián)合發(fā)文，由網(wǎng)信辦牽頭推動IPv6規(guī)模部署行動計劃，這表明IPv6規(guī)模部署工作已經(jīng)上升為國家戰(zhàn)略要求，吹響了快速發(fā)展的號角。而后工信部、國資委等相關(guān)部委又出臺措施，推動IPv6規(guī)模部署工作。
IPv6是什么？它為什么如此重要？為此，記者近日采訪了總師室和網(wǎng)發(fā)部的專家，幫助大伙釋疑解惑，揭開IPv6的面紗。
IP地址如同門牌號
互聯(lián)網(wǎng)離不開它
IPv6是什么呢？學(xué)術(shù)解釋是，IPv6是“InternetProtocolVersion6”的縮寫，是由國際互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化組織IETF設(shè)計的用于替代現(xiàn)行版本IPv4的下一代IP協(xié)議。就是說，IPv6是IPv4的下一代版本。但這樣的學(xué)術(shù)解釋，對于非專業(yè)人士來說，很難理解。
那么我們就從IP協(xié)議開始講起。
在以前的書信時代，人們寫信時要在信封上寫明收信地址和寄信地址，“××市××路××號××室”，這樣信件才會按照收信地址送到對方的手中，對方也會知道是誰、從哪里郵寄過來的。
互聯(lián)網(wǎng)時代也是這樣，有了“門牌號”才能知道信息從哪里來、要到哪里去，這個“門牌號”就是IP協(xié)議的地址，根據(jù)它，互聯(lián)網(wǎng)才會在源地址和目標(biāo)地址之間傳送數(shù)據(jù)包。而每個網(wǎng)站、設(shè)備都有自己的“門牌號”，即具體地址信息（IP地址），這樣就方便了信息傳遞。
以人們訪問網(wǎng)站時的場景為例，在瀏覽器中輸入相應(yīng)的域名，比如baidu.com、qq.com等等，然后就可登錄瀏覽網(wǎng)頁。而這背后，是IP地址這“門牌號”在發(fā)揮作用。這些域名都有對應(yīng)的IP地址，在人們輸入baidu.com之后，瀏覽器會把網(wǎng)站域名發(fā)往“域名的黃頁”（DNS服務(wù)器）做地址的查詢，查找相對應(yīng)的IP地址。瀏覽器得到IP地址后，會再次發(fā)送自己的請求，這樣人們就可以登錄到相應(yīng)網(wǎng)站。
可見，如同在現(xiàn)實生活里，在互聯(lián)網(wǎng)世界中，地址也是非常重要的。每個網(wǎng)站、每個聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備都應(yīng)有IP地址，都有自己的“門牌號”，這樣信息才能準(zhǔn)確、快速傳遞，否則一切都是虛幻。
地址枯竭
IPv4真的“老”了
有了IP協(xié)議，整個互聯(lián)網(wǎng)才能正常運轉(zhuǎn)。而IPv4則是第一個被廣泛使用的IP協(xié)議，構(gòu)成了現(xiàn)今互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)，對推動全世界互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展功不可沒。但是隨著時代的發(fā)展，移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等應(yīng)用都需要海量的IP地址。IPv4地址數(shù)量有限，越來越跟不上步伐，各種地址轉(zhuǎn)換方法也降低了網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)的效率。
很明顯IPv4現(xiàn)在已經(jīng)落伍。它提供不了更多的“門牌號”，已經(jīng)成為抑制互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)一步發(fā)展的瓶頸。
IPv4大約能提供43億個左右IP地址！這一數(shù)字看起來非常多，的確在IPv4使用之初，大家都覺得這么多的地址肯定能滿足需求。但是現(xiàn)實發(fā)展的得太快，人們不久之后就發(fā)現(xiàn)當(dāng)初看起來很大的“蛋糕”實際上很小。2012年底時，43億個IPv4地址耗盡，IANA(互聯(lián)網(wǎng)地址分配機構(gòu))宣布IPv4的地址分配工作已經(jīng)結(jié)束。
本來“蛋糕”就不大，而且這中間還存在分配不均的情況。因為IPv4的核心技術(shù)源于美國，因此北美擁有全球四分之三的IPv4地址，大約有30億個，而人口最多的亞洲只有不到4億個IPv4地址，常常一個美國大公司擁有的IPv4地址要比一個亞洲國家擁有的IPv4地址更多。具體到我國，現(xiàn)有IPv4地址約2億個，人均擁有量0.15個，對比之下美國的IPv4地址人均擁有量有4個。
這2億個IPv4地址本來就不多，而且隨著傳統(tǒng)電信業(yè)務(wù)規(guī)模擴大化、移動互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的迅速發(fā)展，我國對于IP地址的需求急劇增加，矛盾因此越來越突出。
僅從目前的情況來看，我國的固網(wǎng)寬帶用戶有3.7億戶，移動寬帶用戶（3G和4G）達(dá)到13.7億戶，僅這兩項加在一起就有17.4億戶，2億個IPv4地址是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需求。而且隨著物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，連接入網(wǎng)的設(shè)備會更加龐大，因此對于IP地址的需求會更加多，IPv4根本無法滿足。
如果說IPv4是互聯(lián)網(wǎng)的“油田”，那么曾經(jīng)“產(chǎn)油”的它現(xiàn)在資源基本耗盡，已經(jīng)很難繼續(xù)“開采”。
過渡技術(shù)無法治本
“副作用”凸顯
看到上文，大家心里也許會有疑問：既然多年前就碰到了IPv4地址耗盡的狀況，為何這些年我國的互聯(lián)網(wǎng)還能快速發(fā)展呢？這是因為，業(yè)界采用了NAT穿越等技術(shù)，緩解了IPv4地址不足的情況。但是這些方法并不能從根本上解決問題，同時也衍生出新問題。或者說，這服藥現(xiàn)在的“副作用”越來越明顯。
因為IPv4公網(wǎng)地址不夠用，所以人們想出了辦法，使用私網(wǎng)地址，用一個公網(wǎng)地址對應(yīng)一個私網(wǎng)地址，或者一個公網(wǎng)地址對應(yīng)多個私網(wǎng)地址，后一種情況較普遍。
這就如同公共門牌號不夠用了，不能滿足所有住戶的需求，怎么辦呢？原先是每個住戶都有門牌號（公網(wǎng)地址），現(xiàn)在則是幾個住戶使用同一個門牌號，而這幾位住戶之間，則私底下分配了自己的序號（私網(wǎng)地址），從而進(jìn)行彼此區(qū)分。
但是在互聯(lián)網(wǎng)的世界中，公網(wǎng)地址才是其他人認(rèn)識的門牌號，所以私網(wǎng)地址終端在傳遞信息時，需要“翻譯”成所對應(yīng)的公網(wǎng)地址，這就是NAT。
這種做法產(chǎn)生了多個方面的“副作用”。首先，網(wǎng)絡(luò)溯源變得困難，比如說某位住戶收到一份恐嚇信，如果大家使用的都是公網(wǎng)地址，那么很容易查到是誰郵寄過來的，但是如果使用了私網(wǎng)地址，而且私網(wǎng)地址和公網(wǎng)地址是動態(tài)映射，也就是說并非固定對應(yīng)的，那么就比較難查到是誰寄出了這封信。其次，NAT使得網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，原先只是一層的關(guān)系，現(xiàn)在變成了兩層甚至更多層，這也導(dǎo)致轉(zhuǎn)發(fā)時延增加、轉(zhuǎn)發(fā)效率降低、運營成本上升，通常報文轉(zhuǎn)發(fā)時延將會增加一個數(shù)量級，某些應(yīng)用無法正常實施。
每個沙子都有地址
IPv6徹底解決問題
NAT等辦法并不能真正解決IP地址荒的問題，它只能緩解，同時又產(chǎn)生了很多新問題。真正能解決IP地址荒問題的只有“一個人”，那就是IPv6，它能提供接近無限的IP地址。
IPv4采用的是32位地址長度，全球可用的IPv4地址大約43億個，IPv6采用128位地址長度，其地址容量達(dá)2的128次方個，極大擴展了IP地址空間。業(yè)界人士常說：IPv6能為地球上每個沙子都提供一個IP地址。而且在IPv6時代，設(shè)備連接到網(wǎng)絡(luò)中，系統(tǒng)就會自動分配地址，即插即用，這樣讓網(wǎng)絡(luò)管理變得簡單，不需要進(jìn)行復(fù)雜的設(shè)置。
IPv6還有其他優(yōu)勢，比如地址溯源能力得到增強，避免了IPv4時期動態(tài)IP技術(shù)和NAT技術(shù)帶來的地址溯源困難。而且IPv6自帶了IPSec協(xié)議選項，能端到端對報文加密，只有通信雙方知道所傳遞的信息內(nèi)容，其他人不知道。在IPv4時代也可以這樣做，但是需要增加專門的軟硬件設(shè)備。
而且隨著MIPv6（移動IPv6）的引入，移動性支持好，提升了高速移動場景下的應(yīng)用不中斷能力，比如高鐵、飛機等非常高速的場景下，應(yīng)用可以不斷，使得永遠(yuǎn)在線成為可能。
IPv6包頭格式簡化，40字節(jié)包頭固定，具備可選擴展項，預(yù)留了流標(biāo)簽的功能。也就是說，在IPv6階段，應(yīng)用自己可以告訴網(wǎng)絡(luò)，自己是什么類型的應(yīng)用、對網(wǎng)絡(luò)有什么樣的訴求，然后網(wǎng)絡(luò)就可以作出相應(yīng)的動作來進(jìn)行處理。
從技術(shù)作用來看，IPv6是下一代互聯(lián)網(wǎng)的核心、物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)。IPv6技術(shù)本身及其廣闊的應(yīng)用前景，都是未來創(chuàng)新的起點和平臺。
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“起大早趕晚集”
中國正在發(fā)力猛追
從1998年CERNET（中國教育和科研計算機網(wǎng)）首次將IPv6引進(jìn)國內(nèi)算起，IPv6在中國出現(xiàn)已有20年時間。這也看出，我國在IPv6上的起步很早。但是從之后的情況來看，雖然起步早，但是我國IPv6發(fā)展并不盡如人意。
來自APNIC（亞太互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)信息中心）的數(shù)據(jù)顯示，2017年以來，亞太地區(qū)IPv6發(fā)展非常快，IPv6接入能力從之前的6%大幅增加到20%。而按照Google的預(yù)計，到2019年全球范圍內(nèi)IPv6用戶數(shù)量將超過50%。
那么我國的IPv6發(fā)展情況如何呢？
在今年7月舉行的中國互聯(lián)網(wǎng)大會上，中國工程院院士、中國互聯(lián)網(wǎng)協(xié)會理事長鄔賀銓表示，到2017年底時我國IPv6用戶占全國互聯(lián)網(wǎng)用戶的比例僅為0.3%，在全世界排名很低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于印度、越南這些發(fā)展中國家。鄔賀銓介紹，印度現(xiàn)在使用IPv6地址的網(wǎng)民占比已經(jīng)超過50%，美國IPv6用戶占比也要到40%。
為了推動我國IPv6水平快速提升，去年11月，中共中央辦公廳、國務(wù)院辦公廳印發(fā)了《推進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議第六版（IPv6）規(guī)模部署行動計劃》，計劃用5到10年時間，建成全球最大規(guī)模的IPv6商業(yè)應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)，成為全球下一代互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重要主導(dǎo)力量。
2018年是推進(jìn)我國IPv6規(guī)模部署工作的開局之年，目前來看，已經(jīng)形成了網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用和終端協(xié)同推進(jìn)、齊頭并進(jìn)的良好發(fā)展局面。目前，我國的IPv6用戶占比已經(jīng)從去年底的0.3%提升至5%，而全年的目標(biāo)是20%。
