下一代IP协议----IPV6

1.引言

首先介绍一下什么叫IPV4和IPV6,IPV4又称互联网通信协议第四版,而IPV6是用于替代IPV4的下一代IP协议。日常生活中无论我们是使用智能手机上网还是使用PC机上网,我们的手机或者PC机都会被分配一个IP地址,手机或PC机使用这个IP地址与互联网上的其他网络通信并进行信息交换。IPV4最早在IETF于1981年9月发布的RFC791中被描述,也是第一个被广泛使用,构成现今互联网技术基础的协议,是网络设备连入网络的唯一标识,被称为互联网上的“门牌号码”。简单点说,用户在使用QQ聊天时,需要准确的QQ号码才能找到对应的人,并发送和接收消息,这一串QQ号码就是用户在聊天软件中的“唯一地址”,而IPv4地址就是用户在互联网世界里的“QQ号”。但是2019年11月26号,负责英国、欧洲、中东和部分中亚地区互联网资源分配的欧洲网络协调中心宣布,全球所有43亿个IPv4地址已全部分配完毕,这意味着没有更多的IPv4地址可以分配给ISP(网络服务提供商)和其他大型网络基础设施提供商。因此,使用下一代网络IP协议来替代原来的协议势在必行。

2.推行IPV6协议的必要性

2.1为全球提供海量的IP地址

随着Internet的高速发展,IPV4地址枯竭已是不争的事实,制约了Internet的进一步发展,相比IPv4,IPv6最显著的变化是地址长度由32位增长到了128位。IPv4的地址是32位,总数有43亿个左右,还要减去内网专用的192、170地址段,就更少了。而IPv6的地址是128位的,大概是43亿的4次方,地址极为丰富,几乎是取之不尽的,打个比方,假如地球表面(含陆地和水面)都覆盖着计算机,那IPv6允许每平方米拥有7乘10的23次方个IP地址,从根本上解决了IPV4地址枯竭问题。而要在未来实现“一物一地址,万物皆在线”,更需要“取之不尽”的网络地址资源。

2.2为我国提升互联网安全

IPV6不仅在地址空间上有所升级,相比于IPV4,其在安全特性上也更胜一筹。传统的网络安全机制只建立在应用层,而IPV6可以实现IP层的安全,能够对网络层的数据进行加密并且对IP报文进行校验。此外,在过去的三十年中,美国凭借先发优势,在根服务器治理体系中占据主导地位。在IPv4体系内,全球被限制为总共13台根服务器,唯一主根部署在美国,其余 12 台辅根服务器有9台在美国,2台在欧洲,1台在日本。拥有根服务器,才能拥有解析顶级域名的权限,更进一步,拥有根服务器的国家,可以屏蔽掉一些国家的顶级域名,这就等于在一定程度上控制了别国的网络自主权。根服务器是国际互联网最重要的战略基础设施,是国际互联网的枢纽和核心。但是中国由于发展较晚,国内的IPv4地址总数和人均量都较少,许多家庭都是依靠NAT技术才能正常上网。由于我国没有根服务器,不得不依赖于其他国家的根服务器,若发生紧急情况,我国必然被动且没有反制手段,从而给我国带来巨大的安全隐患。因此,大力推动IPV6的发展,部署我国自己的根服务器,打破中国过去没有根服务器的困境意义重大。

2.3为未来技术助力

IPV6除了能提供安全保障外,当新的技术或应用需要时,IPV6可以允许协议进行扩充,使用新的选项来实现附加的功能。互联网的诞生,将人工智能迅速普及到千家万户,当互联网变革到物联网时,人类将迎来万物智能互联的网络时代。而IPV6能提供海量的IP地址,使所有的家具,电视机,手机,电脑,汽车等都可以纳入互联网的一部分,让物联网成为真实;IPV4由于IP地址资源不足,使得不同的人在不同时段共用一个IP地址,让IP地址和上网用户无法实现一一对应。IPV6从技术上解决了这个问题,由于IP地址资源不再紧张,运营商可以为每个用户分配一个固定IP地址,实现用户上网行为或记录在任何时间段都有据可查;典型的IPV6设备可以有多个地址,并且具有一个终端可同时建立多个宿主的功能,为移动边缘计算提供基于源地址的分流应用,实现移动边缘计算的切片和隔离通过多条链路进行。由于多宿主特性,所以在切换时可以先建后断,降低数据丢包影响,减少切换时间,改进用户体验。此外,在即将到来的5G时代,IPV6将有广阔的应用前景。

3.部署IPV6存在的技术难题

对比于IPV4,虽然IPV6有着诸多优势,但是,由于升级过程存在着许多阻力,使得IPV6刚刚起步就面对种种问题。一是技术方案选择问题,IPV6最大的问题在于无法向前兼容IPV4协议,因此从IPV4升级到IPV6出现了众多的演进方案,各种技术方案的应对场景不同,再加上企业的网络基础各异,这都增加了企业选择方案的难度。二是投资与成本控制问题,在IPV6网络演进的问题上,运营商的改造规模覆盖了终端,接入,城域,骨干等各个环节,几乎是全网升级,设备采购量和资金投入自然也不小,如何降低总成本,保护投资,是运营商需要考虑的关键问题。

4.我国IPV6规模部署的进展

我国一直高度重视IPV6和下一代互联网发展,2013年我国联合多国发起了“雪人计划”,在包括中国在内的美国日本,法国,德国,印度等全球16个国家部署了25台IPV6根服务器,其中有4台部署在我国,打破了我国没有根服务器的困境。此外我国自主研发出的高性能IPV6DNS系统,面向全球公众免费提供DNS服务器。从行业标准来看,2001年我国启动IPV6标准化工作,由CCSA牵头,目前已形成完善的IPV6标准体系。从政策来看,2012年我国发布《国务院关于大力推进信息化发展和切实保障信息安全若干意见》,明确中国将加快部署下一代互联网并开展IPV6商用试点,尽快实现规模商用。2017年11月,中共中央办公厅,国务院办公厅印发了《推进互联网协议第六版(IPV6)规模部署计划》,明确提出了未来5~10年我国基于IPV6的下一代互联网发展的总体目标,线路图,时间表和重点任务,是加快推进我国IPV6规模部署,促进互联网演进升级和健康创新发展的行动指南。截至2019年5月,我国IPV6活跃用户数达3.11亿据各大互联网企业上报的数据显示:在视频应用中,爱奇艺活跃用户达1.78亿,优酷活跃用户达1.2亿,腾讯视频活跃用户达6000万;在购物应用中,天猫淘宝活跃用户达1.5亿,京东商城活跃用户达2300万,小米商城活跃用户达540万......近年来,三大基础电信企业加快改造进度,为全国LTE用户和固定宽带接入用户分配IPV6地址。在去年的双十一上,天猫以2135亿的成交额创下新纪录。在那场大流量,高并发的网购中,许多人在无意间已成为首批IPV6的用户,在双十一期间,天猫全面支持IPV6,这是IPV6在国内互联网领域首次大规模实践。今年腾讯要完成微信,QQ等业务IPV6改造,阿里也对外声明在2020年完成阿里IPV6生态建设。1月22日,京东宣布已经完成包括云主机,原生容器,数据库,负载均衡,IP高防等数十个产品和服务的IPV4/IPV6双栈改造,且已经为京东商城服务提供IPV6支持。相信在不远的未来中国在IPV6领域方面一定有更大的发展,在与别国的竞争中迎头赶上。

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