作者：仝妍

單位：中國(guó)移動(dòng)智慧家庭運(yùn)營(yíng)中心

伴隨著數(shù)字經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展， 多元化的線上服務(wù)和更復(fù)雜的應(yīng)用連接都離不開(kāi)高質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)基座支撐。IPv6規(guī)模部署和應(yīng)用，是互聯(lián)網(wǎng)升級(jí)演進(jìn)的必然趨勢(shì)，是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)創(chuàng)新的重要方向，是網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國(guó)建設(shè)的基礎(chǔ)支撐。目前我國(guó)IPv6地址擁有量達(dá)到64324塊/32，全球排名第二，僅次于美國(guó)。

Part 01 ●??IPv6背景分析?●?

- 政策背景

2022年4月25日，中央網(wǎng)信辦、國(guó)家發(fā)展改革委、工業(yè)和信息化部聯(lián)合印發(fā)《深入推進(jìn)IPv6規(guī)模部署和應(yīng)用2022年工作安排》。

2021年7月8日，工業(yè)和信息化部 中央網(wǎng)絡(luò)安全和信息化委員會(huì)辦公室發(fā)布關(guān)于印發(fā)《IPv6流量提升三年專項(xiàng)行動(dòng)計(jì)劃（2021-2023年）》的通知。

2021年7月12日，中央網(wǎng)絡(luò)安全和信息化委員會(huì)辦公室 國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì) 工業(yè)和信息化部 發(fā)布關(guān)于加快推進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議第六版（IPv6）規(guī)模部署和應(yīng)用工作的通知。

2020年3月19日，工業(yè)和信息化部發(fā)布關(guān)于開(kāi)展2020年IPv6端到端貫通能力提升專項(xiàng)行動(dòng)的通知。

2017年11月26日，中共中央辦公廳 國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā) 《推進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議第六版（IPv6）規(guī)模部署行動(dòng)計(jì)劃》。

- 發(fā)展背景

談到IPv6發(fā)展背景，首先來(lái)聊一下IP地址。IP地址（Internet Protocol Address）是指互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議地址，給因特網(wǎng)上的每臺(tái)計(jì)算機(jī)和其它設(shè)備都規(guī)定了一個(gè)唯一的地址，這個(gè)唯一的地址相當(dāng)于是設(shè)備的唯一標(biāo)識(shí)，方便其他設(shè)備高效的識(shí)別并找出自己。

IPv4使用32位（4字節(jié)）地址，從理論上講，地址空間最多約43億個(gè)，其中北美占有3/4，而人口最多的亞洲只有不到4億個(gè)。隨著地址不斷被分配給最終用戶，IPv4地址枯竭問(wèn)題也在隨之產(chǎn)生。

中國(guó)數(shù)字經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展下，以5G、人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等為核心的數(shù)字技術(shù)催生出了一系列新產(chǎn)品，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的要求越來(lái)越高，IPv4網(wǎng)絡(luò)的缺點(diǎn)和局限也越來(lái)越明顯，因此刺激了IPv6的部署。

在IPv4環(huán)境下，存在傳輸加密能力弱、報(bào)文易被監(jiān)聽(tīng)等安全問(wèn)題，這些安全問(wèn)題促使網(wǎng)絡(luò)IP地址協(xié)議層優(yōu)化需求的升級(jí)，這種需求的升級(jí)也會(huì)在很大程度上加速IPv6的部署。

Part 02 ●??IPv6介紹及優(yōu)勢(shì)?●?

IPv6是英文“Internet Protocol Version 6”的縮寫，是互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組設(shè)計(jì)的用于替代IPv4的下一代IP協(xié)議，其地址數(shù)量號(hào)稱可以為全世界的每一粒沙子編上一個(gè)地址。

更大的地址空間

IPv6的地址長(zhǎng)度為128位，最大的地址個(gè)數(shù)為2^128，是IPv4地址長(zhǎng)度的4倍。

層次化的地址結(jié)構(gòu)

IPv6地址編碼采用分層分級(jí)結(jié)構(gòu)，一條記錄表示一片子網(wǎng)，縮小了路由器中路由表的規(guī)模，提高了路由器轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的速度。

自動(dòng)編址

IPv6提供無(wú)狀態(tài)地址自動(dòng)配置，指主機(jī)通過(guò)監(jiān)聽(tīng)路由通告獲得全局地址前綴（64位），將地址前綴與節(jié)點(diǎn)的MAC地址派生的標(biāo)識(shí)或用戶指定的接口標(biāo)識(shí)組合來(lái)構(gòu)建IPv6地址。相比使用DHCP的IPv4，地址配置速度更快，網(wǎng)絡(luò)的管理更加方便和快捷。

可擴(kuò)展性

相較IPv4，IPv6報(bào)文中不再有“選項(xiàng)”字段，而是通過(guò)“下一報(bào)頭”字段配合IPv6擴(kuò)展報(bào)頭來(lái)實(shí)現(xiàn)選項(xiàng)的功能。IPv6報(bào)文的整體結(jié)構(gòu)分為IPv6報(bào)頭 、擴(kuò)展報(bào)頭和上層協(xié)議數(shù)據(jù)。IPv6報(bào)頭是必選報(bào)文頭部，長(zhǎng)度固定為40B，包含該報(bào)文的基本信息。擴(kuò)展報(bào)頭是可選報(bào)頭，一個(gè)IPv6數(shù)據(jù)包中可能存在0個(gè)、1個(gè)或多個(gè)擴(kuò)展報(bào)頭。當(dāng)使用多個(gè)擴(kuò)展報(bào)頭時(shí)，每個(gè)擴(kuò)展報(bào)頭中都包含“下一報(bào)頭”字段，用來(lái)指明下一個(gè)擴(kuò)展報(bào)頭的類型。

安全性

IPv6支持IPSec，用戶可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，具有更高的安全性。且在IPV6中的加密與鑒別選項(xiàng)提供了分組的保密性與完整性，較大的增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)的安全性。

Part 03 ●??IPv6過(guò)渡技術(shù)?●?

IPv4向IPv6過(guò)渡需要相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間，在這段時(shí)間里，IPv4和IPv6是共存的。為了形象地說(shuō)明IPv4和IPv6的互通和過(guò)渡，很多技術(shù)文檔中都是用到“IPv4海洋”和“IPv6小島”的比喻。初期，整片網(wǎng)絡(luò)是一片IPv4海洋，在過(guò)渡過(guò)程中，逐漸出現(xiàn)IPv6小島，漸漸IPv6小島越來(lái)越多，慢慢的取代IPv4。IPv4向IPv6過(guò)渡技術(shù)常見(jiàn)的有IPv6/IPv4雙協(xié)議棧技術(shù)、隧道技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換技術(shù)。

- IPv6/IPv4雙協(xié)議棧技術(shù)

雙棧技術(shù)就是使IPv6網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中同時(shí)配置IPv4和IPv6兩種協(xié)議棧。這樣設(shè)備既能與IPv4網(wǎng)絡(luò)通信又能和IPv6網(wǎng)絡(luò)通信。

- 隧道技術(shù)

隧道技術(shù)是IPv6初期使用的技術(shù)。適用于在IPv4主干網(wǎng)絡(luò)上，實(shí)現(xiàn)局部IPv6網(wǎng)絡(luò)之間的通信。在隧道入口處，路由器將IPv6的數(shù)據(jù)分組封裝在IPv4中，該IPv4分組的源地址和目的地址分別是隧道入口和出口的IPv4地址，在隧道出口處，再將IPv6分組取出轉(zhuǎn)發(fā)給目的站點(diǎn)。

- 網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換（Network Address Translator，NAT）技術(shù)是在IPv6網(wǎng)絡(luò)和IPv4網(wǎng)絡(luò)間部署協(xié)議轉(zhuǎn)換設(shè)備。IPv4主機(jī)要和外部的IPv6主機(jī)通信時(shí)，在NAT服務(wù)器中將IPv4地址變換成IPv6地址，服務(wù)器維護(hù)一個(gè)IPv4與IPv6地址的映射表。反之，當(dāng)IPv6主機(jī)和外部IPv4主機(jī)進(jìn)行通信時(shí)，在NAT服務(wù)器中將IPv6地址變換成IPv4地址。

Part 04 ●??IPv6展望?●?

IPv4和IPv6是兩種不同的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，不能直接互通，在短時(shí)間內(nèi)想用IPv6取代IPv4是很困難的。但隨著5G網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，IP地址的需求呈現(xiàn)爆發(fā)式的增長(zhǎng)，那么既能提供海量地址資源又能解決IPv4網(wǎng)絡(luò)缺陷的IPv6無(wú)疑是最佳選擇。

2022年8月24日，中央網(wǎng)信辦組織召開(kāi)的“2022年全國(guó)深入推進(jìn)IPv6規(guī)模部署和應(yīng)用工作推進(jìn)會(huì)議”指出，截至2022年7月，我國(guó)IPv6活躍用戶數(shù)達(dá)6.97億，固定網(wǎng)絡(luò)IPv6流量占比達(dá)10%，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)IPv6流量占比達(dá)40%，整體發(fā)展勢(shì)頭良好，IPv6規(guī)模部署和應(yīng)用取得明顯進(jìn)展。

編輯：黃飛