解读新晋网红IPv6 开启下一代互联网的“关键先生”

　　

　　2017年下半年以来，国内IPv6热不断升温，这个对于不少人来说显得还很陌生的名词，越来越吸引大家的关注。

　　2017年11月，中共中央办公厅、国务院办公厅联合发文，由网信办牵头推动IPv6规模部署行动计划，这表明IPv6规模部署工作已经上升为国家战略要求，吹响了快速发展的号角声。而后工信部、国资委等相关部委又出台措施，推动IPv6规模部署工作。

　　IPv6是什么？它为什么如此重要？为此，记者近日采访了上海电信的技术专家，帮助大伙释疑解惑，揭开IPv6的面纱。IP地址如同门牌号 互联网离不开它

　　IPv6是什么呢？学术解释是，IPv6是“Internet　Protocol　Version　6”的缩写，是由国际互联网标准化组织IETF设计的用于替代现行版本IPv4的下一代IP协议。就是说，IPv6是IPv4的下一代版本。但这样的学术解释，对于非专业人士来说，很难理解。

　　那么我们就从IP协议开始讲起。

　　在以前的书信时代，人们写信时要在信封上写明收信地址和寄信地址，“××市××路××号××室”，这样信件才会按照收信地址送到对方的手中，对方也会知道是谁、从哪里邮寄过来的。

　　互联网时代也是这样，有了“门牌号”才能知道信息从哪里来、要到哪里去，这个“门牌号”就是IP协议的地址，根据它，互联网才会在源地址和目标地址之间传送数据包。每个网站、设备都有自己的“门牌号”，即具体地址信息（IP地址），这样就方便了信息传递，不至于产生混乱。

　　以人们访问网站时的场景为例，在浏览器中输入相应的域名，比如baidu.com、qq.com等等，然后就可登录浏览网页。而这背后，是IP地址这个“门牌号”在发挥作用。这些域名都有对应的IP地址，在人们输入baidu.com之后，浏览器会把网站域名发往“域名的黄页”（DNS服务器）做地址查询，查找相对应的IP地址。浏览器得到IP地址后，会再次发送自己的请求，这样人们就可以登录到相应的网站了。

　　可见，在互联网世界中，地址也非常重要，每个网站、每个联网的设备都应有IP地址，有自己的“门牌号”，这样信息才能准确、快速传递，否则一切都是虚幻。

　　资源耗尽地址枯竭 IPv4真的“老”了

　　有了IP协议，整个互联网才能正常运转。而IPv4则是第一个被广泛使用的IP协议，构成了现今互联网技术的基础，对推动全世界互联网的发展功不可没。但是随着时代的发展，应用层出不穷，移动互联网、物联网等应用都需要海量的IP地址。IPv4地址数量有限，越来越跟不上步伐，各种地址转换方法也降低了网络转发的效率。很明显IPv4现在已经落伍。它提供不了更多的“门牌号”，成为抑制互联网进一步发展的瓶颈。

　　IPv4大约能提供43亿个左右IP地址！这一数字看起来非常多，的确在IPv4使用之初，大家都觉得这么多的地址肯定能满足需求。但是现实发展得太快，人们不久之后就发现当初看起来很大的“蛋糕”实际上很小。2012年底时，43亿个IPv4地址耗尽，IANA（互联网地址分配机构）宣布IPv4的地址分配工作已经结束。

　　本来“蛋糕”就不大，中间还存在分配不均的情况。因为IPv4的核心技术源于美国，因此北美拥有全球四分之三的IPv4地址，大约有30亿个，而人口最多的亚洲只有不到4亿个IPv4地址，常常一个美国大公司拥有的IPv4地址要比一个亚洲国家拥有的IPv4地址更多。具体到我国，现有IPv4地址约2亿个，人均拥有量0.15个，对比之下美国的IPv4地址人均拥有量有4个。

　　2亿个IPv4地址本就不多，而且随着传统电信业务规模扩大化、移动互联网和物联网业务的迅速发展，我国对于IP地址的需求急剧增加，矛盾因此越来越突出。

　　仅从目前的情况来看，我国的固网宽带用户有3.7亿户，移动宽带用户（3G和4G）达到13.7亿户，仅这两项加在一起就有17.4亿户，2亿个IPv4地址远远不能满足需求。而且随着物联网的快速发展，连接入网的设备更加庞大，因此对于IP地址的需求更多，IPv4根本无法满足。[page]分页标题[/page]

　　如果说IPv4是互联网的“油田”，那么曾经“产油”的它现在资源基本耗尽，已经很难继续“开采”。

　　过渡技术无法治本 “副作用”凸显

　　看到上文，大家心里也许会有疑问：既然多年前就碰到了IPv4地址耗尽的状况，为何这些年我国的互联网还能快速发展呢？这是因为，业界采用了NAT穿越等技术，缓解了IPv4地址不足的情况。但是这些方法并不能从根本上解决问题，同时也衍生了不少问题。或者说，这付药现在的“副作用”越来越明显。

　　因为IPv4公网地址不够用，所以人们想出了办法，使用私网地址，用一个公网地址对应一个私网地址，或者一个公网地址对应多个私网地址，后一种情况比较普遍。

　　这就如同门牌号不够用了，不能满足所有住户的需求，怎么办呢？原先是每个住户都有门牌号（公网地址），现在则是几个住户使用同一个门牌号，而这几位住户之间又私底下分配了自己的序号（私网地址），从而进行彼此区分。

　　但是在互联网的世界中，公网地址才是其他人认识的门牌号，所以私网地址终端在传递信息时，需要“翻译”成所对应的公网地址，这就是NAT。

　　这种做法产生了多个方面的“副作用”。首先，网络溯源变得困难，比如说某位住户收到一份恐吓信，如果大家使用的都是公网地址，那么很容易查到是谁邮寄过来的，但是如果使用了私网地址，而且私网地址和公网地址是动态映射，也就是说并非固定对应，那么就比较难查到是谁寄出了这封信。其次，NAT使得网络结构变得复杂，原先只是一层的关系，现在变成了两层甚至更多层，这也导致转发时延增加、转发效率降低、运营成本上升，通常报文转发时延将会增加一个数量级，某些应用无法正常实施。

　　每粒沙子都有地址 IPv6彻底解决问题

　　NAT等办法并不能真正解决IP地址荒的问题，它只能缓解，同时又产生了很多新问题。真正能解决IP地址荒问题的只有“一个人”，那就是IPv6，它能提供接近无限的IP地址。

　　IPv4采用的是32位地址长度，全球可用的IPv4地址大约43亿个，IPv6采用128位地址长度，其地址容量达2的128次方个，约3.4×10^30亿个IP地址，极大扩展了IP地址空间。业界人士常说这样一句话：IPv6能为地球上每个沙子都提供一个IP地址。

　　在IPv6时代，设备连接到网络中，系统就会自动分配地址，即插即用，这样让网络管理变得简单，不需要进行复杂的设置。

　　IPv6还有其他优势，比如地址溯源能力得到增强，避免了IPv4时期动态IP技术和NAT技术带来的地址溯源困难。而且IPv6自带了IPSec协议选项，能端到端对报文加密，只有通信双方知道所传递的信息内容，其他人不知道。在IPv4时代也是这样做，但是需要增加专门的软硬件设备。

　　引入MIPv6（移动IPv6），移动性支持好，提升了高速移动场景下的应用不中断能力，比如高铁、飞机等非常高速的场景下，应用可以不断，使得永远在线成为可能。

　　IPv6包头格式简化，40字节包头固定，具备可选扩展项，预留了流标签的功能。也就是说，在IPv6阶段，应用自己可以告诉网络，自己是什么类型的应用、对网络有什么样的诉求，然后网络就可以作出相应的动作来进行处理。

　　从技术作用来看，IPv6是下一代互联网的核心、物联网的基础。IPv6技术本身及其广阔的应用前景，都是未来创新的起点和平台。

　　“起大早赶晚集”之后 中国加速IPv6规模部署

　　从1998年CERNET（中国教育和科研计算机网）首次将IPv6引进国内算起，IPv6在中国出现已有20年时间。这也看出，我国在IPv6上的起步很早。但是从之后的情况来看，虽然起步早，但是我国IPv6发展并不尽如人意。

　　来自APNIC（亚太互联网络信息中心）的数据显示，2017年以来，亚太地区IPv6发展非常快，IPv6接入能力从之前的6%大幅增加到20%。[page]分页标题[/page]

　　来自Google的信息则显示，截至2017年7月22日，IPv6的用户访问率达到了20.14%。按照Google的预计，到2019年全球范围内IPv6用户数量将超过50%。

　　那么我国的IPv6发展情况如何呢？

　　在今年7月份举行的中国互联网大会期间，中国工程院院士、中国互联网协会理事长邬贺铨表示，到2017年底时我国IPv6用户占全国互联网用户的比例仅为0.3%，在全世界排名很低，远远落后于印度、越南这些发展中国家。邬贺铨介绍，印度现在使用IPv6地址的网民占比已经超过50%，美国IPv6用户占比也要到40%。

　　为了推动我国IPv6水平快速提升，促进互联网演进升级和健康创新发展，去年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）规模部署行动计划》，计划用5到10年时间，形成下一代互联网自主技术体系和产业生态，建成全球最大规模的IPv6商业应用网络，实现下一代互联网在经济社会各领域深度融合应用，成为全球下一代互联网发展的重要主导力量。

　　2018年是推进我国IPv6规模部署工作的开局之年，目前来看，已经形成了网络、应用和终端协同推进、齐头并进的良好发展局面。目前，我国的IPv6用户占比已经从去年底的0.3%提升至5%，而全年的目标是20%。