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IPv6,来了!

2018年12月7日 06:43  CCTIME飞象网  作 者:麒麟

飞象网讯(麒麟/文)去年年底,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》,加快推进基于IPv6的下一代互联网规模部署,计划指出到2018年末国内IPv6活跃用户数要达到2亿,2020年末达到5亿,2025年末中国IPv6规模要达到世界第一。

没错,今天是2018年12月7日,也就是计划中指出的2018年末。

IPv6,来了吗?

再见,IPv4

如果要弄清什么是IPv6,那么首先要了解什么是IPv4,在了解IPv4之前呢,首先要说的是IP……对,这事儿不能急,咱慢慢说。

所谓的IP地址,通常指的就是IPv4地址,比如“192.168.31.X”,当网络设备连接上互联网以后,就会被分配一个地址。这个地址就像我们生活中的地址,或者说是邮政编码,网络上的其他设备可以通过这个地址找到你后,才能和你的设备沟通。同时需要注意的是,如果只有地址,对发送方来说,数据包是不能被发送出去的,还需要一个协议头来描述当前发送的数据包,协议头中记录了一个数据包中数据的长度等信息。

IPv4是IETF在1981年发布的RFC 791标准。IPv4总计约能提供约40亿条IP地址,在这里你可能会以为当时的人目光短浅,但可以负责任的跟各位讲,这个数量在当时来看,是个不可想象的天文数字。

没有对比就有伤害,这里要引用一下小米公司董事长雷军的话:“科技进步实在太快了!”大概是在1987年,雷军上大学的时候所用的第一台电脑是Apple Ⅱ,内存只有64KB,现在小米MIX2的8GB内存是当时那台电脑内存的13.1万倍。

举这个例子是想让大家注意一个问题,就是1987年电脑的内存和现在相比,已经增加了13万倍,而1981年的RFC 791标准,到现在却没有更新。

其实不仅IPv4,下面这张图,懂的,自然懂喽。


那么,40亿条IP地址在“万物互联”的现代,肯定是不够的。现在除了电脑和手机之外,所有的智能设备都会占据一个IP,智能手环、手表、电视机、智能冰箱、智能洗衣机、智能空调、门锁等,这么说吧,只要能接入互联网的设备,都需要一个IP地址,这让本来就捉襟见肘的IPv4更加稀缺。

另外一个重要的因素是,IPv6的核心技术源于美国,北美现在占有3/4的IP地址,约30亿个,而整个亚洲只有不到4亿个。

IPv6,万物互联的钥匙

IPv6是IP地址的第六版协议,诞生于1999年,其最大的优点就是设计地址长度达128bit,可以提供2的128次方个IP地址,即使将地球上所有沙子都变成晶体管,依然会有足够的IP地址给电子设备使用。

近乎无穷的IP地址让IPv6能容得下海量设备,TA将与5G等技术一起,支撑移动互联网、物联网、工业互联网、云计算、大数据、人工智能等新兴业态的快速发展。

当然,海量IP只是IPv6的特点之一。在前不久GNTC全球网络技术大会IPv6专场峰会上,华为网络技术实验室高级主任工程师蒋胜表示:“相比于IPv4,IPv6协议及标准发展的六大趋势— —简化、易于功能扩展、自动化、差异化服务、海量、泛在连接、安全性能突出等特点。”

在自动化提升方面,IPv6本身自带了多项地址自动配置的方案,包括链路地址、本地地址等都可以用户侧全自动生成;而可路由的全球单播地址也通过IPv6独有的邻居发现(Neighbor Discovery)协议中的SLAAC功能自动完成配置。自动化的需求和趋势也在场景化的路由自动配置方案中得到了体现,实现了特定网络场景中的路由协议配置自动完成。IETF ANIMA工作组则致力于制定网络自管理方面的标准,目前已经制定的、基于IPv6的自组织管理功能主要包括:带安全认证的设备即插即用;管理平面路由自通,使能设备跟网管自动对接;自组织信令,完成各种管理动作。

IPv6包头中唯一新增的Flow Label字段,为基于流的差异化服务提供了更方便的网络层识别方式;使得路由器对流的识别不再依赖传统的五元组,可以在不解析TCP/UDP的四层传输层包头的条件下,实现对流的精准识别,并匹配相应的流转发策略。而不同应用的流,其实对网络转发有着不同的质量和资源要求。IP协议最初的“尽力而为(Best Effort)”已经满足不了新应用场景中差异化服务的需求。确定性服务最早在IETF DetNet工作组被提出,旨在为数据流提供确定性的低时延及低抖动的IP层转发,目前提出的DIP(Deterministic IP)技术能够通过确定性的报文调度和核心无状态的网络架构,同时实现三层大网端到端时延确定性和大规模可扩展性,使得在IP网络可以为高优先级别的流提供确定性的转发服务。


IPv6的大地址空间,使能了海量的设备接入,突破了IPv4地址40亿地址空间的限制,允许几乎无上限的接入数量。我们正步入万物互联的全数字化社会,通信主体不仅在数量上呈指数级增长,同时呈现出多样化趋势,对业务的需求也不一致,原来定长、定界、单一的寻址方式具有很大的局限性,用户无法定义、感知网络。变长、结构化地址可以有效支持海量、异构通信实体的互联需求;多样化的寻址方式允许应用直接表达通信需求,消除对额外映射系统的依赖;灵活、可定制的字段能够支持用户定义网络功能、感知网络状态,可以有效满足未来业务的新需求。

IPv6的先行者

IPv6的大规模普及已是必然之势。但IPv6,离我们远吗?其实,IPv6已经来到了我们身边。

刚刚结束的天猫双11,拉开了阿里巴巴向IPv6全面转型的序幕。


数千万淘宝APP用户通过IPv6网络参与其中,用户体验实现了无缝切换。这也是IPv6技术在国内首次大规模应用。这次应用不仅实现了端-管-云-应用的全线贯穿,同时也为中国互联网向IPv6的大规模迁移积累了宝贵的实战经验。

值得一提的是,在众多提供IPv6技术解决方案的企业中,阿里巴巴是国内首家率先进行IPv6超大规模应用的科技公司。

阿里巴巴从2017年开始率先投入IPv6技术的研发与应用。在运营商的协助支持下,阿里已经形成了一整套支持IPv6的技术部署及优化方案,截止2018年12月,已为超2000万用户提供IPv6服务,2018年12月6日,阿里宣布已全面应用下一代互联网连接协议(IPv6),淘宝、天猫、优酷以及高德地图等多个用户过亿的应用成为国内首批落地IPv6技术的APP。

据了解,阿里集团IPv6的改造计划分四个阶段:

1、2018年中前,支持外网IPv6的访问;

2、2019年Q1前,完成公网外联,主要是电商业务对外服务支持IPv6;

3、2019年底前,完成内内网IPv6互访;

4、最后在2020-22年,全面实现仅支持IPv6(IPv6 Only)。

当然,不止之前提到的天猫双十一,阿里云IPv6全栈解决方案已经服务了超过200个行业场景,涵盖零售、金融、能源、制造、广电传媒等行业。其中,新浪微博通过阿里云完成了IPv6公网访问业务的升级改造,下一步计划通过无NAT的IPv6源地址更精准地描绘用户画像,为用户提供千人千面的定制化服务,实现业务创新与增值;长江电力基于IPv6网站解决方案,实现了互联网网站和应用系统的双栈访问,为终端用户提供了更流畅的网络体验。

  阿里巴巴集团CTO、阿里云智能总裁张建锋表示,“让技术变成全社会能够共享的普惠基础设施,从而降低整个社会的创新成本,这是阿里巴巴技术的愿景。我们希望通过阿里云向客户、合作伙伴分享技术发展的红利,共同构建中国的IPv6生态,推动中国互联网加速迈向下一代互联网。”

未来,随着网络连接数从十亿级跨越到万亿级,网络的能力也需要进行跨越式的变革。网络将打破“泛在连接”的边界,成为一个超连接能力平台,将具有差异性的服务能力、确定性的传输能力、去中心化的网状组网信任能力、智能组网和极简人工的管控能力等超越基础连接的能力。

网络技术将以IPv6为起点,将移动性、安全可信、服务质量作为内生的机制嵌入到数据通信协议的数据平面当中,并允许用户交互式的向网络表达差异化的需求。数据通信网络必将跨越当前的瓶颈,用系统性的最优方案解决网络问题、满足未来需求,成为信息产业和其他网络相关产业创新发展的坚强基础和重要引擎。

编 辑:王鹏
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