IPv6逐步取代IPv4是遲早的事

原來(lái)是表示這些APP已經(jīng)支持IPv6服務(wù)，正在為將來(lái)全面切換到IPv6網(wǎng)絡(luò)做準(zhǔn)備呢。隨著5G時(shí)代的到來(lái)，終端設(shè)備越來(lái)越多，IPv4地址早已無(wú)法滿足需求大量IP地址的應(yīng)用場(chǎng)景。而IPv6具有更多地址數(shù)量、更小路由表、更好安全性等優(yōu)點(diǎn)，可以徹底解決5G時(shí)代IPv4網(wǎng)絡(luò)面臨的各種問(wèn)題。如何從IPv4切換到IPv6？IPv6有這么多優(yōu)點(diǎn)，那我們可以將現(xiàn)有的IPv4網(wǎng)絡(luò)全部一次性切換到IPv6網(wǎng)絡(luò)嗎？

答案是否定的。IPv6在1992年被提出，經(jīng)過(guò)二十多年的發(fā)展，已經(jīng)是一個(gè)非常成熟的協(xié)議體系。但I(xiàn)Pv6并不是IPv4的改進(jìn)，而是一個(gè)全新的協(xié)議，也就是說(shuō)它并不兼容IPv4，也就不可能一步到位全網(wǎng)替換IPv4。因此，最可行的方法是將IPv4分階段逐步過(guò)渡到IPv6。

第一階段：

在IPv4向IPv6過(guò)渡的初期，Internet的主體仍然是IPv4，絕大部分應(yīng)用也是基于IPv4，IPv6網(wǎng)絡(luò)僅在局部構(gòu)成中小型網(wǎng)絡(luò)，這個(gè)階段的網(wǎng)絡(luò)一般稱(chēng)為“IPv6孤島、IPv4海洋”。

因此，第一階段主要解決IPv6網(wǎng)絡(luò)中的用戶可以訪問(wèn)IPv4網(wǎng)絡(luò)的問(wèn)題。

第二階段：

當(dāng)基于IPv6的業(yè)務(wù)普遍實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用后，就進(jìn)入了IPv4與IPv6并存的中期階段。這一階段IPv6網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)形成規(guī)模，構(gòu)成了一張從接入、匯聚到骨干網(wǎng)的完整IPv6網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

第二階段主要解決IPv4網(wǎng)絡(luò)與IPv6網(wǎng)絡(luò)中用戶及資源互訪的問(wèn)題。

目前我國(guó)的IPv6經(jīng)過(guò)大力發(fā)展，已進(jìn)入第二階段。

第三階段：

當(dāng)IPv4網(wǎng)絡(luò)中的絕大部分業(yè)務(wù)和應(yīng)用都遷移到IPv6網(wǎng)絡(luò)以后，IPv4到IPv6的過(guò)渡就進(jìn)入了后期階段。這一階段與初期階段相反，只有個(gè)別局部還保留有IPv4網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)的狀況是“IPv4孤島、IPv6海洋”。

因此，第三階段主要解決IPv4網(wǎng)絡(luò)中的用戶能夠訪問(wèn)IPv6網(wǎng)絡(luò)中的資源。

從IPv4切換到IPv6需要注意什么？

由于IPv6與IPv4是兩個(gè)不同的網(wǎng)絡(luò)，處于兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的用戶如何交互，是否會(huì)對(duì)用戶的實(shí)際生活產(chǎn)生影響是用戶最關(guān)心的事情。那在切換過(guò)程中需要注意什么呢？

IPv4設(shè)備上部署IPv6協(xié)議或者雙棧設(shè)備關(guān)閉IPv4協(xié)議和服務(wù)時(shí)，用戶應(yīng)感知不到運(yùn)營(yíng)商的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)升級(jí)到IPv4/IPv6雙?；蛘邚碾p棧到IPv6-only的變化。

例如，當(dāng)運(yùn)營(yíng)商的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)升級(jí)到IPv4/IPv6雙棧，會(huì)給用戶的終端分配IPv4和IPv6兩個(gè)地址代替原來(lái)的一個(gè)IPv4地址，而客戶終端優(yōu)先使用IPv6協(xié)議實(shí)現(xiàn)網(wǎng)頁(yè)、視頻等應(yīng)用。使用終端的客戶并不感知這些變化，用戶也不想知道運(yùn)營(yíng)商基礎(chǔ)網(wǎng)從IPv4升級(jí)到IPv4/IPv6雙棧的具體事宜。

運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的任何階段，都不能強(qiáng)迫最終用戶從只支持IPv4的終端或設(shè)備升級(jí)到支持IPv4/IPv6雙棧的終端設(shè)備。用戶升級(jí)或者淘汰自己的終端或設(shè)備，由用戶自己選擇。

從IPv4切換到IPv6涉及的技術(shù)保障

為了保障IPv4向IPv6的順利演進(jìn)，國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組（IETF）成立專(zhuān)門(mén)工作組進(jìn)行研究，形成了三類(lèi)技術(shù)方案：雙棧技術(shù)、隧道技術(shù)、協(xié)議轉(zhuǎn)換技術(shù)。

1. 雙棧技術(shù)

IPv6和IPv4是功能相近的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，兩者都基于相同的物理平臺(tái)，而且加載于其上的傳輸層協(xié)議TCP和UDP沒(méi)有任何區(qū)別。

IPv4/IPv6雙棧技術(shù)是指在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上同時(shí)運(yùn)行IPv4和IPv6兩種協(xié)議，在IP網(wǎng)絡(luò)中形成邏輯上相互獨(dú)立的兩張網(wǎng)絡(luò)：IPv4網(wǎng)絡(luò)和IPv6網(wǎng)絡(luò)。

網(wǎng)絡(luò)中的雙棧節(jié)點(diǎn)同時(shí)支持IPv4和IPv6協(xié)議棧，與IPv4節(jié)點(diǎn)通訊時(shí)使用IPv4協(xié)議棧，與IPv6節(jié)點(diǎn)通訊時(shí)使用IPv6協(xié)議棧。

雙棧技術(shù)是IPv4向IPv6過(guò)渡的基礎(chǔ)，所有其它的過(guò)渡技術(shù)也都以此為基礎(chǔ)。采用雙棧技術(shù)部署IPv6，不存在IPv4和IPv6網(wǎng)絡(luò)部署時(shí)的相互影響，可以按需部署。

因此雙棧技術(shù)被認(rèn)為是部署IPv6網(wǎng)絡(luò)最簡(jiǎn)單的方法，也被國(guó)內(nèi)外運(yùn)營(yíng)商廣泛采用。

2. 隧道技術(shù)

在 IPv6網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展過(guò)程中，出現(xiàn)了許多局部的IPv6網(wǎng)絡(luò)，為將這些IPv6孤島通過(guò)IPv4骨干網(wǎng)絡(luò)相連通，就需要隧道技術(shù)登場(chǎng)了。

隧道技術(shù)是通過(guò)將一種IP協(xié)議數(shù)據(jù)包嵌套在另一種IP協(xié)議數(shù)據(jù)包中進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳遞的技術(shù)。隧道類(lèi)型有多種，按照應(yīng)用場(chǎng)景的不同可分以為IPv4 over IPv6隧道和IPv6 over IPv4 隧道。

3. IPv6 over IPv4隧道

IPv6 over IPv4是基于IPv4隧道來(lái)傳送IPv6數(shù)據(jù)報(bào)文的隧道技術(shù)，是將IPv6報(bào)文封裝在IPv4報(bào)文中，這樣IPv6協(xié)議包就可以穿越IPv4網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。

在IPv6報(bào)文通過(guò)IPv4網(wǎng)絡(luò)時(shí)，需要進(jìn)行“封裝—解封裝”的過(guò)程：

1）隧道發(fā)送端將該IPv6報(bào)文封裝在IPv4包中，將此IPv6包視為IPv4的負(fù)荷，在IPv4網(wǎng)絡(luò)上傳送該封裝包。

2）當(dāng)封裝包到達(dá)隧道接收端時(shí)，解掉封裝包的IPv4包頭，取出IPv6報(bào)文繼續(xù)處理。

IPv6 over IPv4隧道兩端的節(jié)點(diǎn)必須支持IPv4/IPv6雙協(xié)議棧，除隧道兩端的節(jié)點(diǎn)外，其它節(jié)點(diǎn)不需要支持雙協(xié)議棧。

利用IPv6 over IPv4隧道技術(shù)可以通過(guò)現(xiàn)有的運(yùn)行IPv4協(xié)議的Internet骨干網(wǎng)絡(luò)將局部的IPv6網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)，因而隧道技術(shù)是IPv4向IPv6過(guò)渡的初期最易于采用的技術(shù)。

代表技術(shù)有6in4、6RD、ISATAP、6PE、6vPE等。

4. IPv4 over IPv6隧道

與IPv6 over IPv4隧道技術(shù)相反，IPv4 over IPv6隧道技術(shù)是解決具有IPv4協(xié)議棧的接入設(shè)備成為IPv6網(wǎng)絡(luò)中的孤島通信問(wèn)題。

IPv4 over IPv6隧道對(duì)IPv4報(bào)文進(jìn)行封裝，即隧道發(fā)送端將IPv4報(bào)文封裝在IPv6包中，在IPv6網(wǎng)絡(luò)上傳送該封裝包;當(dāng)封裝包到達(dá)隧道接收端時(shí)，解掉封裝包的IPv6包頭，取出IPv4報(bào)文繼續(xù)處理。

在實(shí)際應(yīng)用中，DS-Lite是一種典型的IPv4 over IPv6隧道技術(shù)。

DS-Lite技術(shù)由B4（Base Bridging BroadBand Element，通常為用戶終端）和AFTR（Address Family Transition Router，地址族轉(zhuǎn)換路由器）兩個(gè)模塊協(xié)作實(shí)施，B4和AFTR設(shè)備之間建立DS-Lite隧道，并在AFTR設(shè)備上配置NAT，實(shí)現(xiàn)IPv4用戶穿越IPv6網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)IPv4網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)NAT技術(shù)實(shí)現(xiàn)運(yùn)營(yíng)商級(jí)別IPv4地址復(fù)用，可以減少I(mǎi)Pv4地址開(kāi)銷(xiāo)。

5. 協(xié)議轉(zhuǎn)換技術(shù)

在過(guò)渡期間，IPv4和IPv6共存的過(guò)程中，由于二者的不兼容性，面臨的一個(gè)主要問(wèn)題是IPv6與IPv4之間如何互通。

為了解決這個(gè)難題，IETF在早期設(shè)計(jì)了NAT-PT（Network Address Translation-Protocol Translation，網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換-協(xié)議轉(zhuǎn)換）的解決方案。NAT-PT通過(guò)IPv6與IPv4的網(wǎng)絡(luò)地址與協(xié)議轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)了IPv6網(wǎng)絡(luò)與IPv4網(wǎng)絡(luò)的雙向互訪，但在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中也顯現(xiàn)出各種缺陷，因此IETF推薦不再使用。

為了解決NAT-PT中的各種缺陷，同時(shí)實(shí)現(xiàn)IPv6與IPv4之間的網(wǎng)絡(luò)地址與協(xié)議轉(zhuǎn)換技術(shù)，IETF重新設(shè)計(jì)一項(xiàng)新的解決方案：NAT64與DNS64技術(shù)。

NAT64是一種有狀態(tài)的網(wǎng)絡(luò)地址與協(xié)議轉(zhuǎn)換技術(shù)，支持通過(guò)IPv6網(wǎng)絡(luò)側(cè)用戶發(fā)起連接訪問(wèn)IPv4側(cè)網(wǎng)絡(luò)資源，滿足了IPv6主機(jī)與IPv4網(wǎng)絡(luò)互通的需求。NAT64也支持通過(guò)手工配置靜態(tài)映射關(guān)系實(shí)現(xiàn)IPv4網(wǎng)絡(luò)主動(dòng)發(fā)起連接訪問(wèn)IPv6網(wǎng)絡(luò)的需求。

DNS64 則主要是配合NAT64工作，將DNS查詢信息中的IPv4地址合成到IPv6地址中，返回合成的IPv6地址給IPv6側(cè)用戶。

雙棧技術(shù)、隧道技術(shù)、協(xié)議轉(zhuǎn)換技術(shù)在IPv4向IPv6過(guò)渡期間互相配合、協(xié)同工作，解決了過(guò)渡期間的IPv4與IPv6的共存和互通問(wèn)題，保障了IPv4向IPv6的平滑演進(jìn)。

IPv6網(wǎng)絡(luò)部署現(xiàn)狀

有了以上的切換方法、切換原則和技術(shù)保障，以及順應(yīng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)，國(guó)家正積極推動(dòng)IPv6的部署。2017年11月，中共中央辦公廳、國(guó)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(dòng)計(jì)劃》，明確提出了未來(lái)五到十年，國(guó)家基于IPv6下一代互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的總體目標(biāo)、線路圖、時(shí)間表和重點(diǎn)任務(wù)。

《行動(dòng)計(jì)劃》發(fā)布以來(lái)，我們國(guó)家IPv6規(guī)模部署呈現(xiàn)加速發(fā)展態(tài)勢(shì)，已分配IPv6地址的用戶數(shù)快速增長(zhǎng)，IPv6活躍用戶數(shù)顯著增加。

截止2019年5月，三大基礎(chǔ)電信運(yùn)營(yíng)商的超大型、大型及中小型IDC已經(jīng)全部完成了IPv6改造，三大基礎(chǔ)電信運(yùn)營(yíng)商的遞歸DNS全部完成雙棧改造并支持IPv6域名記錄解析。骨干網(wǎng)設(shè)備已全部支持IPv6，13個(gè)骨干網(wǎng)直連點(diǎn)已全部實(shí)現(xiàn)了IPv6互聯(lián)互通并全面開(kāi)啟IPv6承載服務(wù);中國(guó)電信、中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通均完成全國(guó)30個(gè)省城城域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)IPv6改造。

中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)信息中心（CNNIC）的第44次《中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展?fàn)顩r統(tǒng)計(jì)報(bào)告》指出，截止2019年6月，我們國(guó)家的IPv6地址數(shù)量為50286塊/32，已躍居全球第一位;IPv6活躍用戶數(shù)達(dá)1.3億，大概占我國(guó)互聯(lián)網(wǎng)用戶的15%。

因此可以說(shuō)，我們國(guó)家從網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用到終端正在全面支持IPv6。

說(shuō)了這么多，不知道有沒(méi)有解決開(kāi)篇的疑惑呢？

今后在使用手機(jī)的時(shí)候，如果再看到有APP起始頁(yè)中的“XXX支持IPv6網(wǎng)絡(luò)”或者“IPv6”字樣，應(yīng)該就知道是怎么回事了吧。