IPv6能否支撐起物聯(lián)網(wǎng)世界

隨著互聯(lián)網(wǎng)時代的到來，人們的工作、生活等習(xí)慣發(fā)生了翻天覆地的變化，而人們享受著互聯(lián)網(wǎng)帶來的便利性。

然而，在2014年8月12日下午4點(diǎn)鐘開始，全世界的網(wǎng)絡(luò)突然都變慢了一點(diǎn)點(diǎn)，對于普通人而言，網(wǎng)絡(luò)速度慢了一點(diǎn)點(diǎn)似乎并不受影響，但對于金融、國防等重點(diǎn)行業(yè)來說，哪怕是慢了1毫秒，都會導(dǎo)致各類問題出現(xiàn)。

而引發(fā)網(wǎng)絡(luò)變慢的原因，只是路由規(guī)則太多。

IPv4最后的“掙扎”

IPv4作為一種無連接的協(xié)議，全稱是“網(wǎng)際協(xié)議版本4”，又稱互聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議第四版，是網(wǎng)際協(xié)議開發(fā)過程中的第四個修訂版本，也是此協(xié)議第一個被廣泛部署的版本。IPv4是互聯(lián)網(wǎng)的核心，也是使用最廣泛的網(wǎng)際協(xié)議版本。

早在二十多年前，“IPv4即將枯竭”的信息就不絕于耳，而這并非空穴來風(fēng)——互聯(lián)網(wǎng)建立之初，并非給所有人應(yīng)用，而是美國軍方。

如果單一給美國軍方使用互聯(lián)網(wǎng)，IPv4地址空間中有4，294，967，296（2的32次方）個地址，足夠美軍使用。但一旦應(yīng)用在普通民眾中，IPv4的地址數(shù)量并不足以支撐起整個世界。

尤其是進(jìn)入21世紀(jì)后，隨著計算機(jī)和智能手機(jī)的迅速普及，互聯(lián)網(wǎng)開始爆發(fā)性發(fā)展，越來越多的上網(wǎng)設(shè)備出現(xiàn)，越來越多的人開始連接互聯(lián)網(wǎng)。這就意味著，需要越來越多的IP地址。

雖然IPv4有近43億個地址，但其并非每個用戶都能使用一個地址，特別是對家庭電子設(shè)備多的用戶而言，IPv4最多只能做到一個路由器采用一個地址。

如何解決IPv4地址不足？科研人員也絞盡腦汁，目前最常用的解決方案為以下兩個：

1、提高IPv4地址的空間利用效率。如子網(wǎng)技術(shù)和超網(wǎng)技術(shù)，這些技術(shù)是解決由于IPv4地址類別之間空間差異過大，導(dǎo)致地址空間利用率太低而出現(xiàn)的；

2、利用私網(wǎng)（NAT）技術(shù)對IP地址進(jìn)行重用，從而等效于實(shí)現(xiàn)了IP地址空間的擴(kuò)展。

但不可避免的是，即使采用以上兩種方法，都不可避免遇到IPv4地址總空間的根本限制。

如何讓地址數(shù)量增加？最為根本的解決方案是使用IPv6。

IPv6，能否支撐起物聯(lián)網(wǎng)世界？

隨著國內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)的普及，萬物互聯(lián)的時代已經(jīng)來臨。

然而，每一個設(shè)備都會采用到單一的IP地址，就IPv4的容積而言，IPv4并不足以支撐起上百億設(shè)備的市場。

IPv6被提上了日程。

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

然而早在1990年，IETF（互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)小組，成立于1985年底，是全球互聯(lián)網(wǎng)最具權(quán)威的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化組織）就開始規(guī)劃IPv4的下一代協(xié)議。他們還建立了臨時的ad－h(huán)oc下一代IP（IPng）領(lǐng)域來專門解決下一代IP的問題。

為了更好的推動這一領(lǐng)域，該項目組拉了15名來自不同工作背景的工程師，并在1994年7月25日采納了IPng模型，并形成數(shù)個IPng工作組，從而建立下一代通信協(xié)議。

在1996年，用于定義IPv6的RFC發(fā)表出來，最初的版本為RFC1883。

但隨后發(fā)現(xiàn)略為尷尬的一幕——由于IPv4和IPv6地址格式等不相同，兩者無法直接通信。

但對于IETF而言，這并沒有成為攔路虎——IETF通過設(shè)定中間網(wǎng)關(guān)或者使用其他過渡機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了IPv4和IPv6的直接通信。

2003年1月22日，IETF發(fā)布了IPv6測試性網(wǎng)絡(luò)，即6bone網(wǎng)絡(luò)。它是IETF用于測試IPv6網(wǎng)絡(luò)而進(jìn)行的一項IPng工程項目，該工程目的是測試如何將IPv4網(wǎng)絡(luò)向IPv6網(wǎng)絡(luò)遷移。

作為IPv6問題測試的平臺，6bone網(wǎng)絡(luò)包括協(xié)議的實(shí)現(xiàn)、IPv4向IPv6遷移等功能。

隨著十多年的發(fā)展，IPv6已經(jīng)被很多通信網(wǎng)絡(luò)和終端設(shè)備廠商支持，取得了長足的進(jìn)步。

以我們用的最多的windows電腦操作系統(tǒng)來說，從Windows 2000開始，就已經(jīng)支持IPv6了。到Windows XP時，進(jìn)入了產(chǎn)品完備階段。而Windows Vista及以后的版本，如Win7、Win8、Win10等，都已經(jīng)完全支持IPv6。

2012年6月6日，國際互聯(lián)網(wǎng)協(xié)會專門舉行了“世界IPv6啟動紀(jì)念日”。這一天，多家知名網(wǎng)站（如Google、Facebook和Yahoo等）正式開始永久性支持IPv6訪問。

而據(jù)相關(guān)報道，IPv6支持的數(shù)量，相比IPv4得到大幅度提升，其可分配 34028236692093846346……個地址，也就是2的128次方個地址，而這個數(shù)量級，即使是給地球上每一顆沙子都分配一個IP，也足夠使用。

那么IPv6有什么優(yōu)點(diǎn)？

1、IPv6使用更小的路由表；

2、IPv6增加了增強(qiáng)的組播支持以及對流的控制，對多媒體應(yīng)用很有利，對服務(wù)質(zhì)量（QoS）控制也很有利；

3、IPv6加入了對自動配置的支持；

4、IPv6具有更高的安全性；

5、IPv6具有更好的擴(kuò)容能力；

6、IPv6具有更好的頭部格式；

……

可以說，IPv6的出現(xiàn)，將直接解決當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)承載數(shù)量問題。

但從2012年IPv6的推出，已經(jīng)過去8年，為何IPv6沒有實(shí)現(xiàn)全面普及？

IPv6為什么沒有取代IPv4？

雖然IPv6相對IPv4有著眾多優(yōu)勢，但I(xiàn)Pv6在我國的推廣呈現(xiàn)出兩個波浪。

在2015年5月，《國務(wù)院辦公廳關(guān)于加快高速寬帶網(wǎng)絡(luò)建設(shè)推進(jìn)網(wǎng)絡(luò)提速降費(fèi)的指導(dǎo)意見》中提到，加大支持力度，促進(jìn)向下一代互聯(lián)網(wǎng)演進(jìn)升級。

2015年9月4日公布的《國務(wù)院印發(fā)三網(wǎng)融合推廣方案的通知》中提到，網(wǎng)絡(luò)承載和技術(shù)創(chuàng)新能力進(jìn)一步提升，全面支持互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議第六版（IPv6）。

但對著“意見”和“通知”的下發(fā)，我國并未快速進(jìn)入IPv6時代，而這與當(dāng)時產(chǎn)業(yè)的發(fā)展密切相關(guān)。

相比發(fā)達(dá)國家，我國IPv6的發(fā)展則相對滯后，全球ICP的IPv6支持率為25．4％，中國僅為5．0％。

在應(yīng)用方面，我國IPv6的產(chǎn)品極小，主流應(yīng)用均未使用到IPv6，同時，國外由于技術(shù)限制，并未出口IPv6產(chǎn)品到我國，這導(dǎo)致我國對IPv6的需求并多。

同時，由于NAT技術(shù)的成熟應(yīng)用，我國所分配到的IPv4地址被NAT技術(shù)層層套用，一個IPv4地址被多人應(yīng)用，而基于NAT技術(shù)，可以同時做到NAT技術(shù)套NAT，從而使一個IPv4地址承載了成千上百個設(shè)備。

其次，則是利益相關(guān)。由于IPv4地址的稀缺性，IPv4地址價格極高，上游運(yùn)營商能通過單個IPv4地址獲取極大的利潤。而一旦采用IPv6，上游運(yùn)營商的利潤將大幅度下跌。

最后則是成本問題，IPv4由于應(yīng)用了數(shù)十年，IPv4模塊早已形成良好的產(chǎn)業(yè)鏈，價格相對IPv6而言極低。據(jù)相關(guān)產(chǎn)業(yè)人士說道：“隨著中國網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)量的發(fā)展，‘IPv4＋NAT’的模式會繼續(xù)存在一段時間?！?/p>

然而，國內(nèi)并非一直沒有發(fā)展IPv6。在早些時候，我國曾積極推動IPv6的普及，首先用于教育網(wǎng)的建設(shè)，但在其他領(lǐng)域中的應(yīng)用偏少。

2017，IPv6在中國的轉(zhuǎn)機(jī)

2017年11月，中共中央辦公廳、國務(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)模部署行動計劃》，并發(fā)出通知，要求各地區(qū)各部門結(jié)合實(shí)際認(rèn)真貫徹落實(shí)。

在2018年5月，工信部更是直接下達(dá)貫徹落實(shí)《推進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議第六版（IPv6）規(guī)模部署行動計劃》的通知，點(diǎn)名數(shù)十家企業(yè)必須加快IPv6建設(shè)。

基于《計劃》，IPv6得到快速發(fā)展，雖然目前國內(nèi)在IPv6排名方面已經(jīng)在30名開外，但中國對于事情的專注度并非一般國家所能相比，據(jù)相關(guān)報導(dǎo)顯示，截至2019 年5 月，三大基礎(chǔ)電信企業(yè)的LTE 網(wǎng)絡(luò)、城域網(wǎng)、國際出入口已基本完成IPv6 改造。云端的數(shù)據(jù)中心IDC、內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)CDN、云服務(wù)平臺（阿里云、騰訊云等）、DNS也都支持IPv6。終端方面，幾乎所有主流家庭路由器、手機(jī)、操作系統(tǒng)也支持IPv6。

而在具體數(shù)據(jù)方面，據(jù)2019《中國IPv6發(fā)展?fàn)顩r》白皮書顯示，截至2019 年6 月，我國IPv6 活躍用戶數(shù)已達(dá)1．30 億。我國基礎(chǔ)電信企業(yè)已分配IPv6 地址的用戶數(shù)達(dá)12．07 億。

同時，我國IPv6 地址資源總量達(dá)到47282塊／32，居全球第一位。IPv6 地址數(shù)量能夠滿足當(dāng)前IPv6規(guī)模部署的要求，但不可忽視的是，隨著物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，車輛網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展， 我國未來對IPv6地址的需求量會逐年增加。

但是隨著物聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展，我國未來對于依然較大。

IPv6，物聯(lián)網(wǎng)時代亟待解決的問題

隨著IPv6的普及，物聯(lián)網(wǎng)也將迎來新的“門牌”——基于IPv6協(xié)議的多地址性，能有效分配給每一個物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)專網(wǎng)連接。但I(xiàn)Pv6并非沒有“缺陷”：

1、IPv6雖然是下一代互聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議，但由于應(yīng)用時間問題，IPv6協(xié)議的發(fā)展還是缺少具體的商業(yè)化應(yīng)用，在未來一段時間內(nèi)，IPv6依然會與IPv4共存；

2、由于IPv6和IPv4間的非對稱性、過渡形式的多樣性等問題，從IPv4過渡到IPv6的數(shù)據(jù)將面臨著更為復(fù)雜的安全性問題；

3、由于IPv6和IPv4傳輸數(shù)據(jù)報的基本機(jī)制沒有發(fā)生改變，IPv4網(wǎng)絡(luò)中除IP層以外的其他四層中出現(xiàn)的攻擊在IPv6網(wǎng)絡(luò)中依然會存在；

4、由于缺乏大規(guī)模實(shí)踐和深入的研究，IPv6實(shí)際安全防護(hù)能力如何還未明確。

在這一系列問題下，IPv6又將如何進(jìn)行解決和修復(fù)，這將是物聯(lián)網(wǎng)時代所必須解決的問題。
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