什么是 IPv6?为何值得国家专门部署规划?

来源:中兴文档 | 编辑: 界小娟 2022-11-15 15:21

  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)规模部署行动计划》。

  2019 年 4 月,工业和信息化部为深入贯彻落实行动计划开展了专项行动。

  2021 年 7 月,工业和信息化部、中央网络安全和信息化委员会办公室印发了《IPv6 流量提升三年专项行动计划(2021-2023 年)》。

  不仅部署了行动计划,还连续安排专项行动,IPv6 让国家如此重视,为啥呢?

  想要弄清楚这个问题,需要先来了解下什么是 IP。

  什么是 IPv6

  互联网协议 IP(Internet Protocol)主要定义了在相互连接的网络中如何传递数据。网络中的每一个设备(如计算机),要想和其它设备相互通信传递数据,就都需要一个像门牌号码一样的标识 —— 这个标识也就是我们熟悉的 IP 地址。

  目前被广泛使用的 IP 协议是 IPv4(IP Version 4),网络设备使用的地址即为 IPv4 地址。

  IPv4 地址长度为 32 bit,因此能提供的地址最多为 2 的 32 次方(约 43 亿)个地址。但是除去一些预留地址以及用于广播、测试、私有网络的专用地址外,实际可用地址是不足 43 亿的。

  互联网发展了这么多年,IPv4 地址一直被分配使用。2019 年 11 月 25 日,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(RIPE NCC)宣布,全球所有 43 亿个 IPv4 地址已全部分配完毕。

  随着万物互联的 5G 应用日趋成熟,网络的需求和功能正变得越来越复杂。

  除了面临地址枯竭的问题,IPv4 网络的缺点和局限也越来越明显。

  因此,不论是国家、行业还是个人,对 IPv6(IP Version 6)都有着迫切的需求并支持推广:

  世界上主要的国家和经济体都在力争尽早完成 IPv6 网络的建设,争取网络的率先应用和技术领先(如开篇提到的行动计划和专项行动)。

  市场上大量移动终端、固定设备、应用网站及 App 等均已支持 IPv4 和 IPv6 两种协议。

  智能家居的普及,家庭和个人拥有了众多智能设备,对这些设备的端到端管理,需要 IPv6 技术的支持。

  IPv6 的优势

  IPv6 技术出现的首要目的是解决地址短缺问题。IPv6 地址长度为 128 bit,能提供的最大地址数量为 2 的 128 次方,比 IPv4 地址多出 2 的 96 次方倍。这个数量已经大到无法想象,一个很形象的比喻是 ——IPv6 几乎可以为地球上的每一粒沙子都分配一个地址。

  与 IPv4 地址相比,128 位的 IPv6 地址更长。为了便于记忆和使用,通常将 IPv6 地址写成 8 组,每组为 4 个十六进制数的格式,中间用冒号隔开,这就是冒分十六进制表示法。

  例如一个合法的 IPv6 地址表示如下:

  IPv6 地址不仅仅是带来了海量的地址资源,同时还对 IPv4 的“缺点”进行了全面的改进。

  01、更小的路由表

02、更灵活的报文头

03、更简单的网络

04、更好的移动性支持

  除了以上这些优点,IPv6 还增强了安全性、自动地址配置、组播及流量控制等功能,以及对 SDN / NFV 应用提供了更多支持。

  IPv6 的发展现状

  对比 IPv4,IPv6 明显优秀得多。但是爱思考的朋友一定会产生这样的疑问 —— 既然 IPv6 这么好,从协议提出到现在也发展了这么多年,为什么一直没有被大规模的应用呢?

  这是因为技术的更新换代从来都不是那么容易的事。一方面因为 NAT(Network Address Translation)技术的应用,延缓了 IPv4 地址枯竭的速度。NAT 通过地址转换可以使多个设备共享一个 IP 地址来访问互联网,节省了部分地址资源。

  另一方面网络升级到 IPv6 的成本巨大。从 IPv4 到 IPv6 的升级,不仅仅是更改下地址那么简单,而是涉及到网络的方方面面。从个人终端到运营商网络,从各种应用软件到网站服务,都需要全面改造升级。

  正因如此,从 IPv4 到 IPv6 的升级不是一次性完成的,而是需要逐步、分层次地推进。在过渡期间,为了保证 IPv4 与 IPv6 能够共存、互通,出现了一些过渡技术。

  双栈技术(Dual Stack)

  当同时存在 IPv4 和 IPv6 网络时,通过具有双栈功能的设备,结合隧道和转换技术,实现 IPv4 网络和 IPv6 网络的互通,代表技术 DS-Lite。

  协议转换技术(NAT)

  当 IPv4 网络节点或 IPv6 网络节点要和对方通信时,需要借助协议转换技术将 IPv4 和 IPv6 的报文进行转换后才可互通,代表技术 NAT64。

  隧道技术(Tunnel)

  在 IPv4 向 IPv6 过渡的初期,IPv4 网络已经大量部署,而 IPv6 网络只是散落在各地的“孤岛”,隧道技术使 IPv6 报文可以在 IPv4 网络中传输,实现 IPv6 网络间的孤岛互联。

  代表技术:6PE、6VPE、GRE、6to4 等。

  IPv6 的未来

  尽管面临着许多困难,但 IPv6 技术强大完善的功能以及 5G 时代对网络性能的极大需求,都在推动着 IPv4 网络稳步地向 IPv6 网络演进。

  随着 5G 网络的逐步建设,我们国家在物联网、大数据、云计算、人工智能等新兴领域都迎来了快速的发展,那么既能够提供海量地址资源又能解决 IPv4 网络缺陷的高速、可靠、安全的 IPv6 网络无疑是最佳选择。

  近年,基于 IPv6 的下一代互联网技术创新体系“IPv6+”也引起了广泛关注。“IPv6+”是 IPv6 的升级,是面向 5G 和云时代的 IP 网络创新体系。

  “IPv6+”不仅包括了以 SRv6、网络切片、随流检测、BIERv6 和 APN6 等内容为代表的协议创新,以网络分析、自动调优等网络智能化为代表的技术创新,还包括以 5G 承载和云网融合为重点应用场景的业务创新。

  在北京冬奥会期间,IPv6 + 技术也是首次在大型赛事活动上进行了应用。

  属于 IPv6 以及“IPv6+”的时代已经到来,你准备好了吗?!

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