IPv6能為物聯(lián)網(wǎng)帶來(lái)什么？

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

　　然而，在2014年8月12日下午4點(diǎn)鐘開(kāi)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(lái)說(shuō)，哪怕是慢了1毫秒，都會(huì )導致各類(lèi)問(wèn)題出現。

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

　　IPv4最后的“掙扎”

　　IPv4作為一種無(wú)連接的協(xié)議，全稱(chēng)是“網(wǎng)際協(xié)議版本4”，又稱(chēng)互聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議第四版，是網(wǎng)際協(xié)議開(kāi)發(fā)過(guò)程中的第四個(gè)修訂版本，也是此協(xié)議第一個(gè)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(lái)風(fēng)——互聯(lián)網(wǎng)建立之初，并非給所有人應用，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(gè)地址，足夠美軍使用。但一旦應用在普通民眾中，IPv4的地址數量并不足以支撐起整個(gè)世界。

　　尤其是進(jìn)入21世紀后，隨著(zhù)計算機和智能手機的迅速普及，互聯(lián)網(wǎng)開(kāi)始爆發(fā)性發(fā)展，越來(lái)越多的上網(wǎng)設備出現，越來(lái)越多的人開(kāi)始連接互聯(lián)網(wǎng)。這就意味著(zhù)，需要越來(lái)越多的IP地址。

　　雖然IPv4有近43億個(gè)地址，但其并非每個(gè)用戶(hù)都能使用一個(gè)地址，特別是對家庭電子設備多的用戶(hù)而言，IPv4最多只能做到一個(gè)路由器采用一個(gè)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(gè)：

　　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(lèi)別之間空間差異過(guò)大，導致地址空間利用率太低而出現的;

　　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)現了IP地址空間的擴展。

　　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(zhù)國內物聯(lián)網(wǎng)的普及，萬(wàn)物互聯(lián)的時(shí)代已經(jīng)來(lái)臨。

　　然而，每一個(gè)設備都會(huì )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備的市場(chǎng)。

　　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(xiě)，是互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組(IETF)設計的用于替代IPv4的下一代IP協(xié)議，其地址數量號稱(chēng)可以為全世界的每一粒沙子編上一個(gè)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)最具權威的技術(shù)標準化組織)就開(kāi)始規劃IPv4的下一代協(xié)議。他們還建立了臨時(shí)的ad-hoc下一代IP(IPng)領(lǐng)域來(lái)專(zhuān)門(mén)解決下一代IP的問(wèn)題。

　　為了更好的推動(dòng)這一領(lǐng)域，該項目組拉了15名來(lái)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，并形成數個(gè)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(lái)，最初的版本為RFC1883。

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

　　但對于IETF而言，這并沒(méi)有成為攔路虎——IETF通過(guò)設定中間網(wǎng)關(guān)或者使用其他過(guò)渡機制，實(shí)現了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(wèn)題測試的平臺，6bone網(wǎng)絡(luò )包括協(xié)議的實(shí)現、IPv4向IPv6遷移等功能。

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

　　以我們用的最多的windows電腦操作系統來(lái)說(shuō)，從Windows 2000開(kāi)始，就已經(jīng)支持IPv6了。到Windows XP時(shí)，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(huì )專(zhuān)門(mén)舉行了“世界IPv6啟動(dòng)紀念日”。這一天，多家知名網(wǎng)站(如Google、Facebook和Yahoo等)正式開(kāi)始永久性支持IPv6訪(fǎng)問(wèn)。

　　而據相關(guān)報道，IPv6支持的數量，相比IPv4得到大幅度提升，其可分配 34028236692093846346……個(gè)地址，也就是2的128次方個(gè)地址，而這個(gè)數量級，即使是給地球上每一顆沙子都分配一個(gè)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增加了增強的組播支持以及對流的控制，對多媒體應用很有利，對服務(wù)質(zhì)量(QoS)控制也很有利;

　　3、IPv6加入了對自動(dòng)配置的支持;

　　4、IPv6具有更高的安全性;

　　5、IPv6具有更好的擴容能力;

　　6、IPv6具有更好的頭部格式;

　　可以說(shuō)，IPv6的出現，將直接解決當前物聯(lián)網(wǎng)承載數量問(wèn)題。

　　但從2012年IPv6的推出，已經(jīng)過(guò)去8年，為何IPv6沒(méi)有實(shí)現全面普及?

　　IPv6為什么沒(méi)有取代IPv4?

　　雖然IPv6相對IPv4有著(zhù)眾多優(yōu)勢，但IPv6在我國的推廣呈現出兩個(gè)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 )建設推進(jìn)網(wǎng)絡(luò )提速降費的指導意見(jiàn)》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(zhù)“意見(jiàn)”和“通知”的下發(fā)，我國并未快速進(jìn)入IPv6時(shí)代，而這與當時(shí)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展密切相關(guān)。

　　相比發(fā)達國家，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%。

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

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

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

　　最后則是成本問(wèn)題，IPv4由于應用了數十年，IPv4模塊早已形成良好的產(chǎn)業(yè)鏈，價(jià)格相對IPv6而言極低。據相關(guān)產(chǎn)業(yè)人士說(shuō)道：“隨著(zhù)中國網(wǎng)絡(luò )設備數量的發(fā)展，‘IPv4+NAT’的模式會(huì )繼續存在一段時(shí)間。”

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

　　2017，IPv6在中國的轉機

　　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)規模部署行動(dòng)計劃》，并發(fā)出通知，要求各地區各部門(mén)結合實(shí)際認真貫徹落實(shí)。

　　在2018年5月，工信部更是直接下達貫徹落實(shí)《推進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議第六版(IPv6)規模部署行動(dòng)計劃》的通知，點(diǎn)名數十家企業(yè)必須加快IPv6建設。

　　基于《計劃》，IPv6得到快速發(fā)展，雖然目前國內在IPv6排名方面已經(jīng)在30名開(kāi)外，但中國對于事情的專(zhuān)注度并非一般國家所能相比，據相關(guān)報導顯示，截至2019 年5 月，三大基礎電信企業(yè)的LTE 網(wǎng)絡(luò )、城域網(wǎng)、國際出入口已基本完成IPv6 改造。云端的數據中心IDC、內容分發(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、操作系統也支持IPv6。

　　而在具體數據方面，據2019《中國IPv6發(fā)展狀況》白皮書(shū)顯示，截至2019 年6 月，我國IPv6 活躍用戶(hù)數已達1.30 億。我國基礎電信企業(yè)已分配IPv6 地址的用戶(hù)數達12.07 億。

　　同時(shí)，我國IPv6 地址資源總量達到47282塊/32，居全球第一位。IPv6 地址數量能夠滿(mǎn)足當前IPv6規模部署的要求，但不可忽視的是，隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，車(chē)輛網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展， 我國未來(lái)對IPv6地址的需求量會(huì )逐年增加。

　　但是隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)、車(chē)聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展，我國未來(lái)對于依然較大。

　　IPv6，物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代亟待解決的問(wèn)題

　　隨著(zhù)IPv6的普及，物聯(lián)網(wǎng)也將迎來(lái)新的“門(mén)牌”——基于IPv6協(xié)議的多地址性，能有效分配給每一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)設備，從而實(shí)現專(zhuān)網(wǎng)連接。但IPv6并非沒(méi)有“缺陷”：

　　1、IPv6雖然是下一代互聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議，但由于應用時(shí)間問(wèn)題，IPv6協(xié)議的發(fā)展還是缺少具體的商業(yè)化應用，在未來(lái)一段時(shí)間內，IPv6依然會(huì )與IPv4共存;

　　2、由于IPv6和IPv4間的非對稱(chēng)性、過(guò)渡形式的多樣性等問(wèn)題，從IPv4過(guò)渡到IPv6的數據將面臨著(zhù)更為復雜的安全性問(wèn)題;

　　3、由于IPv6和IPv4傳輸數據報的基本機制沒(méi)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的攻擊在IPv6網(wǎng)絡(luò )中依然會(huì )存在;

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

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