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IPv4地址已耗尽,详谈IPv6普及率和IP迁移复杂性

IPv4作为一种基础资源,在过去二十多年中支撑了全球Internet的发展与壮大,实现了千百万企业、几十亿人口的互连,产生了万亿的经济价值。

作者:Hardy来源:架构师技术联盟|2019-11-28 09:13

IPv4作为一种基础资源,在过去二十多年中支撑了全球Internet的发展与壮大,实现了千百万企业、几十亿人口的互连,产生了万亿的经济价值。截至2011年,全球已经没有IPv4地址可以分配(IPv4 只能提供 43 亿个地址,而全球60亿人均分不到一个 IP 地址)。作为IPv4下一版本的IPv6,以其巨大的地址空间,良好的安全性,灵活的使用方式获得业界的瞩目,也开始稳步登上通信历史的舞台。

随着越来越多的硬件需要接入互联网。如电脑、手机、电视、穿戴设备、汽车、冰箱、空调,等等,这让原先人均不足一个 IP 地址的IPv4 已经无法满足需求。早在2009年,全球运营商已经预见到IPv4地址即将告罄,无法支撑未来电信业迅猛发展。如法电、德电、马电、Comcast及中国电信等陆续启动IPv6试点工作。在IT产业中,如Google、Yahoo等知名网站陆续宣布发布永久IPv6域名为IPv6时代来临做充分准备。

IPv6代替IPv4 是必然的,但这个过程是一个循序渐进的过程,在相当长的时期内,两种 IP 格式会共同存在,直到不再需要 IPv4 为止。Google 在它的网站上发布了 IPv6 的应用情况,希望借此为网络服务供应商和网站运营者在向 IPv6 迁移时提供一些帮助。

Google通过其网站访问量统计全球IPv6的使用数据,从图中可以看到,从2012年到2017年,IPv6的采用率一直呈现出稳步增长得趋势。从2012年6份的0.64% 到2017年3月份的16.74%,翻了25倍之多。

下图通过一张世界地图展示各个国家的IPv6采用率情况。图中的绿色部分表示部署了IPv6的国家,颜色越深表示部署的比例越大。而红色部分则表示没有部署IPv6或者虽然部署了IPv6但存在严重的稳定性和普及延迟问题。

IPv6 采用率最高的国家是比利时,为51.65%。然后是美国,采用率为 35.2%。接下来是希腊和德国,采用率分别为32.38%和30.85%。印度和巴西也算采用率比较高的国家,分别为22.42% 和20.29%。

其他国家的采用率大都在 10% 以上,如澳大利亚、法国、英国、日本、新西兰、芬兰、马来西亚等国,大都在 11% 到 19% 之间。还有一些国家在 10% 以下,如越南、泰国、韩国、阿根廷等。

中国的 IPv6 采用率仅为1.2%,因为中国人口基数大,互联网用户数量群也很大,所以迁移速度会比较慢,相应的比率也相应较低。另外,因为网络访问的限制,可能很多中国互联网用户无法直接访问Google,导致 Google 无法统计到这些数据。

从技术上讲,IPv6地址与IPv4地址协议格式不同,特点不一,因此在规划的过程中有所不同。各地还需要根据企业组织分配的地址规则开展相应的规划。在IPv4向IPv6迁移总体规划中,尽量参考当前网络设计,IPv6地址规划尽量与当前IPv4网络设计吻合,降低风险。

网络IPv6演进的目的是要在现有网络架构上构建IPv6能力,同时解决当前网络业务发展的问题。故而需要区分场景并采取不同的演进策略,在制定发展思路的过程中必须考虑下面因素带来的投资收益及技术风险。

  • 1) 网络因素:要考虑现网设备对IPv6 的支持度,部署IPv6 后对现网的影响,以及如何有效利用现网老旧设备。这些因素将决定改造范围以及改造节奏,如全网一次性改造或现网分阶段改造。
  • 2)业务因素:明确哪些业务优先进行IPv6演进,业务流程如何适配。这些因素将对后续发展IPv6业务产生影响,比如率先完成iTV业务改造,可以释放出大量公网IPv4地址并缓解地址压力。
  • 3) 用户因素:如何保证IPv6演进过程中,用户体验不下降,甚至有所提高。这些因素将对后续发展用户产生重要影响,如用户通过IPv6体验到大带宽的好处,并乐于为此支付费用。
  • 4) 成本因素:不同的IPv6演进方案其设备成本和运营成本是不同。这点决定了IPv6演进过程的投资和演进节奏。

在总体规划中,要实现安全性、扩展性及路由聚合方面需求的统一。为后续IPv6地址高效使用提供基础,在IPv6地址规划中最重要的是IPv6前缀规划。

  • 精细业务划分:通过Service字段,实现业务精细划分,可以简单基于IP地址对不同业务进行大颗粒策略处理,如:采用复杂流分类,实现IP网络的多业务QoS处理;
  • 简单路由策略:根据业务类型、网络类型、区域位臵字段,实现灵活多样的路由策略;
  • 所见即所得:Region字段和行政地域管理匹配,做到地址所见即所得,减少溯源难度;

我们知道IPv6演进过程需要充分考虑对网络、业务、用户的影响,并减少改造成本。为了实现前述的思路,在演进过程中需要遵循如下原则。

1、整网考虑,由易到难原则:在IPv6演进初期,为了逐步积累IPv6演进经验,降低演进过程中的风险。需要以IP地址为主线,以业务发展和网络状况为核心来端到端考虑演进过程。在网络演进过程中,鉴于越靠近用户业务越复杂,IPv6改造难度越大的情况,在城域网中需要自上而下开展网络IPv6演进,实现IPv6技术改造由易到难,以减小部署中的技术风险。

2. 按需部署,渐进改造原则:不论是划分演进场景,还是再关注用户场景,以及在演进中考虑网络、业务、用户及成本因素,都是为了开展按需部署和改造,实现投资效果最大化及部署风险最小化。在IPv6演进过程中,为了积累经验、控制演进过程中的技术风险以及发展IPv6业务,需要遵循渐进改造的原则,降低在向IPv6演进过程中付出的成本。

3. 减少影响,平滑演进原则:IPv6演进从目前看是一个中长期、多种技术并存的一个过程。多种网络技术在现网部署和应用,在带来新技术的同时也引入了技术风险,因此在整个演进过程中需要评估及把握新技术对现网业务的影响。而在此过程中需要避免技术迁移对用户体验和感知造成影响,因此在向IPv6演进过程中,需要过渡技术平滑切换能力,这也符合投资效果最大化及部署风险最小化的要求。

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【责任编辑:武晓燕 TEL:(010)68476606】

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