Part 01

IPv6背景分析 

政策背景

2022年4月25日，中央網(wǎng)信辦、國家發(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辦公室發(fā)布關(guān)于印發(fā)《IPv6流量提升三年專項行動計劃（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辦公室 國家發(fā)展和改革委員會 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)于開展2020年IPv6端到端貫通能力提升專項行動的通知。

2017年11月26日，中共中央辦公廳 國務(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)模部署行動計劃》。

發(fā)展背景

談到IPv6發(fā)展背景，首先來聊一下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)上的每臺計算機(jī)和其它設(shè)備都規(guī)定了一個唯一的地址，這個唯一的地址相當(dāng)于是設(shè)備的唯一標(biāo)識，方便其他設(shè)備高效的識別并找出自己。

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，其中北美占有3/4，而人口最多的亞洲只有不到4億個。隨著地址不斷被分配給最終用戶，IPv4地址枯竭問題也在隨之產(chǎn)生。

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

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

Part 02

IPv6介紹及優(yōu)勢 

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。

1?? 更大的地址空間

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

2?? 層次化的地址結(jié)構(gòu)

IPv6地址編碼采用分層分級結(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。

3?? 自動編址

IPv6提供無狀態(tài)地址自動配置，指主機(jī)通過監(jiān)聽路由通告獲得全局地址前綴（64位），將地址前綴與節(jié)點的MAC地址派生的標(biāo)識或用戶指定的接口標(biāo)識組合來構(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。

4?? 可擴(kuò)展性

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

5?? 安全性

IPv6支持IPSec，用戶可以對網(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過渡技術(shù) 

IPv4向IPv6過渡需要相當(dāng)長的一段時間，在這段時間里，IPv4和IPv6是共存的。為了形象地說明IPv4和IPv6的互通和過渡，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，在過渡過程中，逐漸出現(xiàn)IPv6小島，漸漸IPv6小島越來越多，慢慢的取代IPv4。IPv4向IPv6過渡技術(shù)常見的有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)點中同時配置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。

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，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，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，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無疑是最佳選擇。

2022年8月24日，中央網(wǎng)信辦組織召開的“2022年全國深入推進(jìn)IPv6規(guī)模部署和應(yīng)用工作推進(jìn)會議”指出，截至2022年7月，我國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%，移動網(wǎng)絡(luò)IPv6流量占比達(dá)40%，整體發(fā)展勢頭良好，IPv6規(guī)模部署和應(yīng)用取得明顯進(jìn)展。