IPv6逐步取代IPv4是迟早的事

原来是表示这些app已经支持ipv6服务,正在为将来全面切换到ipv6网络做准备呢。随着5g时代的到来,终端设备越来越多,ipv4地址早已无法满足需求大量ip地址的应用场景。而ipv6具有更多地址数量、更小路由表、更好安全性等优点,可以彻底解决5g时代ipv4网络面临的各种问题。如何从ipv4切换到ipv6?ipv6有这么多优点,那我们可以将现有的ipv4网络全部一次性切换到ipv6网络吗?
答案是否定的。ipv6在1992年被提出,经过二十多年的发展,已经是一个非常成熟的协议体系。但ipv6并不是ipv4的改进,而是一个全新的协议,也就是说它并不兼容ipv4,也就不可能一步到位全网替换ipv4。因此,最可行的方法是将ipv4分阶段逐步过渡到ipv6。
第一阶段:
在ipv4向ipv6过渡的初期,internet的主体仍然是ipv4,绝大部分应用也是基于ipv4,ipv6网络仅在局部构成中小型网络,这个阶段的网络一般称为“ipv6孤岛、ipv4海洋”。
因此,第一阶段主要解决ipv6网络中的用户可以访问ipv4网络的问题。
第二阶段:
当基于ipv6的业务普遍实现大规模应用后,就进入了ipv4与ipv6并存的中期阶段。这一阶段ipv6网络已经形成规模,构成了一张从接入、汇聚到骨干网的完整ipv6网络结构。
第二阶段主要解决ipv4网络与ipv6网络中用户及资源互访的问题。
目前我国的ipv6经过大力发展,已进入第二阶段。
第三阶段:
当ipv4网络中的绝大部分业务和应用都迁移到ipv6网络以后,ipv4到ipv6的过渡就进入了后期阶段。这一阶段与初期阶段相反,只有个别局部还保留有ipv4网络,网络的状况是“ipv4孤岛、ipv6海洋”。
因此,第三阶段主要解决ipv4网络中的用户能够访问ipv6网络中的资源。
从ipv4切换到ipv6需要注意什么?
由于ipv6与ipv4是两个不同的网络,处于两个网络中的用户如何交互,是否会对用户的实际生活产生影响是用户最关心的事情。那在切换过程中需要注意什么呢?
ipv4设备上部署ipv6协议或者双栈设备关闭ipv4协议和服务时,用户应感知不到运营商的基础网络升级到ipv4/ipv6双栈或者从双栈到ipv6-only的变化。
例如,当运营商的基础网络升级到ipv4/ipv6双栈,会给用户的终端分配ipv4和ipv6两个地址代替原来的一个ipv4地址,而客户终端优先使用ipv6协议实现网页、视频等应用。使用终端的客户并不感知这些变化,用户也不想知道运营商基础网从ipv4升级到ipv4/ipv6双栈的具体事宜。
运营商网络演进的任何阶段,都不能强迫最终用户从只支持ipv4的终端或设备升级到支持ipv4/ipv6双栈的终端设备。用户升级或者淘汰自己的终端或设备,由用户自己选择。
从ipv4切换到ipv6涉及的技术保障
为了保障ipv4向ipv6的顺利演进,国际互联网工程任务组(ietf)成立专门工作组进行研究,形成了三类技术方案:双栈技术、隧道技术、协议转换技术。
1. 双栈技术
ipv6和ipv4是功能相近的网络层协议,两者都基于相同的物理平台,而且加载于其上的传输层协议tcp和udp没有任何区别。
ipv4/ipv6双栈技术是指在网络节点上同时运行ipv4和ipv6两种协议,在ip网络中形成逻辑上相互独立的两张网络:ipv4网络和ipv6网络。
网络中的双栈节点同时支持ipv4和ipv6协议栈,与ipv4节点通讯时使用ipv4协议栈,与ipv6节点通讯时使用ipv6协议栈。
双栈技术是ipv4向ipv6过渡的基础,所有其它的过渡技术也都以此为基础。采用双栈技术部署ipv6,不存在ipv4和ipv6网络部署时的相互影响,可以按需部署。
因此双栈技术被认为是部署ipv6网络最简单的方法,也被国内外运营商广泛采用。
2. 隧道技术
在 ipv6网络的发展过程中,出现了许多局部的ipv6网络,为将这些ipv6孤岛通过ipv4骨干网络相连通,就需要隧道技术登场了。
隧道技术是通过将一种ip协议数据包嵌套在另一种ip协议数据包中进行网络传递的技术。隧道类型有多种,按照应用场景的不同可分以为ipv4 over ipv6隧道和ipv6 over ipv4 隧道。
3. ipv6 over ipv4隧道
ipv6 over ipv4是基于ipv4隧道来传送ipv6数据报文的隧道技术,是将ipv6报文封装在ipv4报文中,这样ipv6协议包就可以穿越ipv4网络进行通信。
在ipv6报文通过ipv4网络时,需要进行“封装—解封装”的过程:
1)隧道发送端将该ipv6报文封装在ipv4包中,将此ipv6包视为ipv4的负荷,在ipv4网络上传送该封装包。
2)当封装包到达隧道接收端时,解掉封装包的ipv4包头,取出ipv6报文继续处理。
ipv6 over ipv4隧道两端的节点必须支持ipv4/ipv6双协议栈,除隧道两端的节点外,其它节点不需要支持双协议栈。
利用ipv6 over ipv4隧道技术可以通过现有的运行ipv4协议的internet骨干网络将局部的ipv6网络连接起来,因而隧道技术是ipv4向ipv6过渡的初期最易于采用的技术。
代表技术有6in4、6rd、isatap、6pe、6vpe等。
4. ipv4 over ipv6隧道
与ipv6 over ipv4隧道技术相反,ipv4 over ipv6隧道技术是解决具有ipv4协议栈的接入设备成为ipv6网络中的孤岛通信问题。
ipv4 over ipv6隧道对ipv4报文进行封装,即隧道发送端将ipv4报文封装在ipv6包中,在ipv6网络上传送该封装包;当封装包到达隧道接收端时,解掉封装包的ipv6包头,取出ipv4报文继续处理。
在实际应用中,ds-lite是一种典型的ipv4 over ipv6隧道技术。
ds-lite技术由b4(base bridging broadband element,通常为用户终端)和aftr(address family transition router,地址族转换路由器)两个模块协作实施,b4和aftr设备之间建立ds-lite隧道,并在aftr设备上配置nat,实现ipv4用户穿越ipv6网络访问ipv4网络,同时nat技术实现运营商级别ipv4地址复用,可以减少ipv4地址开销。
5. 协议转换技术
在过渡期间,ipv4和ipv6共存的过程中,由于二者的不兼容性,面临的一个主要问题是ipv6与ipv4之间如何互通。
为了解决这个难题,ietf在早期设计了nat-pt(network address translation-protocol translation,网络地址转换-协议转换)的解决方案。nat-pt通过ipv6与ipv4的网络地址与协议转换,实现了ipv6网络与ipv4网络的双向互访,但在实际网络应用中也显现出各种缺陷,因此ietf推荐不再使用。
为了解决nat-pt中的各种缺陷,同时实现ipv6与ipv4之间的网络地址与协议转换技术,ietf重新设计一项新的解决方案:nat64与dns64技术。
nat64是一种有状态的网络地址与协议转换技术,支持通过ipv6网络侧用户发起连接访问ipv4侧网络资源,满足了ipv6主机与ipv4网络互通的需求。nat64也支持通过手工配置静态映射关系实现ipv4网络主动发起连接访问ipv6网络的需求。
dns64 则主要是配合nat64工作,将dns查询信息中的ipv4地址合成到ipv6地址中,返回合成的ipv6地址给ipv6侧用户。
双栈技术、隧道技术、协议转换技术在ipv4向ipv6过渡期间互相配合、协同工作,解决了过渡期间的ipv4与ipv6的共存和互通问题,保障了ipv4向ipv6的平滑演进。
ipv6网络部署现状
有了以上的切换方法、切换原则和技术保障,以及顺应互联网的发展趋势,国家正积极推动ipv6的部署。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》,明确提出了未来五到十年,国家基于ipv6下一代互联网发展的总体目标、线路图、时间表和重点任务。
《行动计划》发布以来,我们国家ipv6规模部署呈现加速发展态势,已分配ipv6地址的用户数快速增长,ipv6活跃用户数显著增加。
截止2019年5月,三大基础电信运营商的超大型、大型及中小型idc已经全部完成了ipv6改造,三大基础电信运营商的递归dns全部完成双栈改造并支持ipv6域名记录解析。骨干网设备已全部支持ipv6,13个骨干网直连点已全部实现了ipv6互联互通并全面开启ipv6承载服务;中国电信、中国移动、中国联通均完成全国30个省城城域网网络ipv6改造。
中国互联网信息中心(cnnic)的第44次《中国互联网络发展状况统计报告》指出,截止2019年6月,我们国家的ipv6地址数量为50286块/32,已跃居全球第一位;ipv6活跃用户数达1.3亿,大概占我国互联网用户的15%。
因此可以说,我们国家从网络、应用到终端正在全面支持ipv6。
说了这么多,不知道有没有解决开篇的疑惑呢?
今后在使用手机的时候,如果再看到有app起始页中的“xxx支持ipv6网络”或者“ipv6”字样,应该就知道是怎么回事了吧。

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