我国为什么大力推进IPv6建设,可不止解决地址空间问题这么简单?

IPv6采用128位地址长度,其地址数量总数可达2的128次方个。可以这样说使用IPv6后,地球上的每一粒沙子都可以拥有一个独立的IP地址,这就有效解决了IPv4地址耗尽带来的难题。在可预见的未来,IPv6丰富的地址空间可以满足人类在物联网、大数据、AI等多行业多领域对IP地址的巨大需求。

本文来自微信公众号“中科三方”。

自2017年中共中央办公厅、国务院办公厅印发《推进互联网协议第六版(IPv6)规模部署行动计划》以来,我国IPv6部署工作进展显著。截至2021年5月,我国IPv6地址拥有量达到59030块(/32),位居世界第一,我国IPv6活跃用户数达5.28亿,占互联网网民总数的53.39%,IPv6地址的普及已成为大势所趋。

那么,与IPv4相比,IPv6到底具备哪些技术优势呢?我国为什么高度重视IPv6的发展建设呢?

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IPv4协议的困境

IPv4协议使用32位(4字节)地址,因此地址空间中只有4,294,967,296个地址。随着互联网的快速发展和普及,IPv4的地址已经分配殆尽,无法满足继续增长的用户需求。2019年11月26日,全球所有43亿个IPv4地址已分配完毕,这意味着没有更多的IPv4地址可以分配给ISP和其他大型网络基础设施提供商。

针对这种情况,人们想出了几种应对方法:首先,ISP可以重用和回收未使用的IPv4地址;其次,采用NAT(网络地址转换方法),可以将少量公有IP地址转换为较多的私有IP地址,用以缓解IPv4地址枯竭的压力。

但以上两种方式,只是权宜之计,无法从根本上解决IP地址耗尽的问题,在这种背景下IPv6应运而生。

什么是IPv6?

IPv6的全称是Internet Protocol version 6,其中,Internet Protocol译为“互联网协议”。所以,IPv6就是互联网协议第6版,是下一代互联网开始的标志。

IPv6采用128位地址长度,其地址数量总数可达2的128次方个。可以这样说使用IPv6后,地球上的每一粒沙子都可以拥有一个独立的IP地址,这就有效解决了IPv4地址耗尽带来的难题。在可预见的未来,IPv6丰富的地址空间可以满足人类在物联网、大数据、AI等多行业多领域对IP地址的巨大需求。

IPv6的技术优势

除具备比IPv4大得多的地址空间外,IPv6还有以下几点技术优势:

(1)IPv6使用更小的路由表,使得路由器转发数据包的速度更快。

(2)IPv6增加了增强的组播支持以及对流的控制,对多媒体应用很有利,对服务质量(QoS)控制也很有利。

(3)IPv6加入了对自动配置的支持。这是对DHCP协议的改进和扩展,使得网络(尤其是局域网)的管理更加方便和快捷。

(4)IPv6具有更高的安全性。用户可以对网络层的数据进行加密并对IP报文进行校验,极大地增强了网络的安全性。

(5)IPv6具有更好的扩容能力。如果新的技术或应用需要时,IPv6允许协议进行扩充。

(6)IPv6具有更好的头部格式。IPV6使用新的头部格式,就简化和加速了路由选择过程,提高了效率。

我国为什么大力推进IPv6的发展建设?

无论从地址空间上来看,还是从安全角度出发,与IPv4相比,IPv6都具备无可比拟的技术优势,除此之外我国大力推进IPv6的部署和建设,还与我国的网络战略安全有着密切关系。

IPv6的自主解析权

我们知道,如果通过域名访问某个网站,需要通过DNS(域名系统)将域名翻译成IP地址,才能完成对相应站点的访问。因此DNS对于网络的互联互通起着至关重要的作用。

在IPv4协议中,全球DNS根服务器,一共只有13台,1台主根服务器,12台辅根服务器。在这13台根服务器中,10台在美国(包括一台主根服务器),另外3台分别在英国、瑞典和日本。如果发生特殊情况,DNS根服务器被对方切断,DNS解析环节就会处于瘫痪状态,虽然我国较早进行根镜像服务器的部署,但仍然会对我国的互联网造成严重影响。

而在IPv6阶段,我国就占据明显的主动权。由于我国在IPv4阶段互联网技术起步较晚,所以一直处于被动局面,为了在下一代互联网中占据主动位置,我国较早在IPv6方面进行了大规模布局,以防在新的互联网时代掉队。

2017年11月28日,由下一代互联网国家工程中心牵头发起的“雪人计划”,已在全球完成25台IPv6 DNS根服务器的架设,中国部署了其中的4台,由1台主根服务器和3台辅根服务器组成。也就是说,在IPv6环境下,我们一定程度上拥有了独立性,不再像IPv4一样受制于人。

不过虽然我国IPv6用户和网络规模已经位居世界前列,IPv6流量和业务承载能力也得到了大幅提升,但IPv6流量占比相比世界领先国家还有较大的差距,还存在商业网站应用IPv6浓度较低、家庭终端IPv6支持能力不足等问题。未来三年是我国IPv6从“通路”走向“通车”的关键阶段,国家有关部门印发《专项行动计划》等文件,目的就是引导行业各方协同深化IPv6规模部署工作,补齐我国IPv6发展的短板弱项,促进IPv6流量规模持续提升,加速推进互联网向IPv6平滑演进升级。

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