2012年公有IP地址分配的正式結(jié)束，帶來(lái)了整個(gè)行業(yè)的IPv6討論熱和試點(diǎn)熱潮，最近似乎慢慢冷卻了下來(lái)。或許這是我離開(kāi)行業(yè)1年的原因，對(duì)業(yè)界的發(fā)展缺乏了解，希望如此。但是，對(duì)后IPv4年代，IPv6、私有IPv4網(wǎng)絡(luò)如何部署和演進(jìn)，本人對(duì)目前的業(yè)界思路有不同的觀點(diǎn)在這里表達(dá)。

個(gè)人覺(jué)得這關(guān)系到網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的速度、成本和效率。未來(lái)超過(guò)10年的很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，應(yīng)該存在邏輯上三張并行的網(wǎng)絡(luò)：公有IPv4、私有IPv4和IPv6，集中互聯(lián)互通，并充分發(fā)揮CDN的作用。私有IPv4、IPv6網(wǎng)絡(luò)要邏輯獨(dú)立成網(wǎng)，而不是孤島式的存在。目前網(wǎng)絡(luò)邊緣BRAS上部署NAT的方式，創(chuàng)造了無(wú)窮孤島，投資巨大，應(yīng)該被放棄。

IPv6和私有IPv4網(wǎng)絡(luò)如何建設(shè)過(guò)渡是一個(gè)復(fù)雜的、系統(tǒng)的社會(huì)工程，超越了簡(jiǎn)單的技術(shù)范疇，也超出了運(yùn)營(yíng)商的職責(zé)范疇，需要產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同推動(dòng)。IPv4向IPv6過(guò)渡有其內(nèi)在的規(guī)律，我們只有在認(rèn)識(shí)規(guī)律并遵循規(guī)律的基礎(chǔ)上，順勢(shì)而為，才能獲得成功。 這個(gè)規(guī)律就是過(guò)渡需要經(jīng)歷IPv4資產(chǎn)保值、IPv6準(zhǔn)備和IPv6繁榮這三個(gè)演進(jìn)階段，我們只能在有限范圍內(nèi)縮短或者延長(zhǎng)某一階段的時(shí)間，但是無(wú)法顛倒順序。不同階段的場(chǎng)景和任務(wù)不同，所依賴的技術(shù)也不同，所以不同的技術(shù)將先后登場(chǎng)，是一場(chǎng)技術(shù)的接力賽。中間過(guò)渡技術(shù)在完成使命后，最后全部退出舞臺(tái)，只留下IPv6造福人類。

一、IPv6產(chǎn)業(yè)鏈的起跑門(mén)檻是多少?

圖1是1997年-2002年IPv4網(wǎng)絡(luò)發(fā)展演進(jìn)圖，該階段是IPv4從無(wú)到有，從小到大的快速發(fā)展過(guò)程。從IPv4發(fā)展歷史可以看出，當(dāng)上網(wǎng)終端和用戶達(dá)到一定規(guī)模后，產(chǎn)業(yè)將進(jìn)入良性發(fā)展。中國(guó)IPv4進(jìn)入良性發(fā)展期，活躍商用用戶和終端規(guī)模大概是300萬(wàn)，這個(gè)規(guī)模足以吸引內(nèi)容提供商ICP前來(lái)淘金。由于已經(jīng)有了IPv4網(wǎng)絡(luò)，個(gè)人估計(jì)IPv6的良性發(fā)展起點(diǎn)為800萬(wàn)左右，這個(gè)規(guī)模用戶群將足夠吸引ICP前來(lái)淘金，類似于鐵通現(xiàn)在的用戶規(guī)模。

所以，現(xiàn)在政府、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商和內(nèi)容提供商應(yīng)該一起努力，盡早在一定區(qū)域內(nèi)發(fā)展800萬(wàn)用戶的IPv6網(wǎng)絡(luò)。有人不太贊同這個(gè)觀點(diǎn)和數(shù)據(jù)，認(rèn)為IPv4年代有電子郵件、FTP、網(wǎng)頁(yè)流量等殺手級(jí)應(yīng)用，才促成了IPv4的快速發(fā)展。現(xiàn)在IPv6沒(méi)有殺手級(jí)的應(yīng)用，不會(huì)再次起飛。個(gè)人不太認(rèn)同，有人的地方，就有生意，傳統(tǒng)的業(yè)務(wù)同樣可以帶動(dòng)起飛，只是門(mén)檻高了一點(diǎn)。

二、演進(jìn)的主要階段及其特點(diǎn)

第一階段：IPv4資產(chǎn)保值階段。該階段公有IPv4地址剛剛耗盡，存在巨大的IPv4資產(chǎn)，IPv6還沒(méi)有準(zhǔn)備好，互聯(lián)網(wǎng)還需要繼續(xù)發(fā)展。所以，該階段的主要任務(wù)是確保互聯(lián)網(wǎng)的繼續(xù)發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的繼續(xù)提供，網(wǎng)絡(luò)、終端、應(yīng)用、信息等等IPv4資產(chǎn)繼續(xù)利用。因此，無(wú)奈之下，只能在運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)引入IPv4私有地址。為了實(shí)現(xiàn)私有IPv4和公有IPv4的互通，必須在運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)引入NAT444技術(shù)。

雖然NAT444技術(shù)在企業(yè)等得到廣泛的使用，但是運(yùn)營(yíng)商級(jí)的NAT444在容量、可靠性、網(wǎng)絡(luò)安全等方面的有特殊的要求，必須對(duì)現(xiàn)有NAT444技術(shù)進(jìn)行必要的規(guī)范和完善;必須在開(kāi)始引入私有地址的階段進(jìn)行系統(tǒng)而規(guī)范的地址和路由規(guī)劃，便于實(shí)現(xiàn)未來(lái)向IPv6的平滑過(guò)渡;盡量將私有IPv4規(guī)模組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)IPv4私有地址之間的流量在網(wǎng)內(nèi)轉(zhuǎn)發(fā)，不經(jīng)過(guò)NAT444，將通過(guò)NAT444流量降低到最小。具體見(jiàn)后面的部署論述。

私有IPv4將長(zhǎng)期存在，這是客觀規(guī)律。互聯(lián)網(wǎng)是全球范圍的，即使中國(guó)完成了IPv6，其他國(guó)家仍然是IPv4，尤其是美國(guó)和歐洲，他們擁有大量的IPv4地址，并且已經(jīng)趨于發(fā)展飽和。所以全世界要實(shí)現(xiàn)V4向V6的全面升級(jí)，是超過(guò)10年的事件。

第二階段，準(zhǔn)備階段。該階段的主要任務(wù)是建設(shè)IPv6的網(wǎng)絡(luò)，發(fā)展IPv6客戶，培育IPv6應(yīng)用。要實(shí)現(xiàn)IPv6真正規(guī)模商用，必須采用主流的PPPoE和DHCP方式實(shí)現(xiàn)用戶接入和用戶管理，必須構(gòu)建全國(guó)、全球互通的IPv6網(wǎng)絡(luò)，不允許IPv6孤島存在，IPv4與IPv6網(wǎng)絡(luò)集中互聯(lián)互通。所以準(zhǔn)備階段的主要工作是實(shí)現(xiàn)物理上IPv4/V6雙棧但是邏輯上兩網(wǎng)并行的網(wǎng)絡(luò)改造目標(biāo)，主要工作是：實(shí)現(xiàn)終端和接入網(wǎng)絡(luò)支持IPv4/V6，實(shí)現(xiàn)PPPoE和DHCP協(xié)議以及用戶管理系支持IPv4/V6雙棧，必須建成和完善IPv6的DNS系統(tǒng)，必須實(shí)現(xiàn)骨干網(wǎng)絡(luò)具備IPv6的傳送能力。骨干網(wǎng)絡(luò)可以采用MPLS 6PE等技術(shù)。完成了以上工作后，網(wǎng)絡(luò)的準(zhǔn)備工作基本結(jié)束。世界范圍內(nèi)，該階段將持續(xù)10多年。對(duì)于某一運(yùn)營(yíng)商，將花費(fèi)5年左右時(shí)間。

第三階段，繁榮階段。該階段IPv6已經(jīng)成為主體，IPv6應(yīng)用已經(jīng)普及，網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)逐步實(shí)現(xiàn)IPv6單棧，但是還存在少量的IPv4客戶和應(yīng)用，為此需要引入IPv4 over IPv6的技術(shù)，如傳統(tǒng)的L2TP撥號(hào)接入技術(shù)，滿足少量IPv4客戶的需要。

以上過(guò)渡過(guò)程是客觀規(guī)律，局部可以跨域，但是整體而言，無(wú)法跨域。

三、 過(guò)渡期網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

在向IPv6的過(guò)渡過(guò)程中，將長(zhǎng)期存在邏輯上的三張并行的網(wǎng)絡(luò)：現(xiàn)有IPv4網(wǎng)絡(luò)、私有IPv4網(wǎng)絡(luò)和IPv6網(wǎng)絡(luò)。理論上講，IPv4和私有IPv4網(wǎng)絡(luò)是邏輯上的一張網(wǎng)絡(luò)，兩者是同一技術(shù)體系，私有和公有是人為劃分的。為了保持IPv4網(wǎng)絡(luò)的簡(jiǎn)單純潔，保證現(xiàn)有IPv4客戶和應(yīng)用的持續(xù)穩(wěn)定，將私有IPv4與IPv4網(wǎng)絡(luò)分離開(kāi)來(lái)是應(yīng)該的。IPv4與IPv6是完全獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)體系，兩者是并行的、永無(wú)交叉點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)。單臺(tái)物理設(shè)備支持IPv4/V6雙棧，并沒(méi)有改變兩者獨(dú)立獨(dú)行、完全分離的本質(zhì)。所以，將來(lái)會(huì)存在三張邏輯網(wǎng)絡(luò)，各自有自己的網(wǎng)絡(luò)組織和路由組織。

過(guò)渡期間網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖#p#

為什么要將私有IPv4和IPv6單獨(dú)成網(wǎng)，而不是將其限制在邊緣，采用邊緣孤島模式?主要是減少穿越NAT的流量，減少投資，減少對(duì)應(yīng)用的影響，便于與IDC中應(yīng)用的互通，便于CDN的部署。有人擔(dān)心集中互通，帶來(lái)瓶頸，其實(shí)不然。

在發(fā)展初期，私有IPv4用戶規(guī)模小，業(yè)務(wù)流量不會(huì)太大，所以NAT444的容量和Session數(shù)不是問(wèn)題。當(dāng)私有IPv4在線用戶規(guī)模超過(guò)200萬(wàn)后，占流量30%并且消耗大量Session數(shù)的P2P流量將有很大部分在網(wǎng)內(nèi)互通，當(dāng)用戶規(guī)模達(dá)到500萬(wàn)后，P2P的流量基本上可以限制在網(wǎng)內(nèi)。同時(shí)，占 50%的視頻流量可以通過(guò)CDN直接分發(fā)到私有IPv4網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部，減輕NAT444的壓力;私有IPv4獨(dú)立組網(wǎng)后，IDC以及主流互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用可以與私有IPv4網(wǎng)絡(luò)直達(dá)，繞開(kāi)NAT444轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn);私有IPv4網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的用戶文件傳輸，不必經(jīng)過(guò)NAT444。

綜合以上后，穿越NAT444的流量不會(huì)特別大，到了一定用戶規(guī)模后，反而可能減少，大大節(jié)省投資。這就類似于中國(guó)電信163與中國(guó)網(wǎng)通169之間，由于各自擁有了巨大的客戶群，互聯(lián)互通帶寬只有400G。而在電信和聯(lián)通沒(méi)有分開(kāi)以前，163骨干網(wǎng)絡(luò)南北之間的帶寬占全網(wǎng)的1/3，現(xiàn)在只有聯(lián)通和電信骨干網(wǎng)絡(luò)帶寬的1/100不到。流量哪里去了?被IDC/OTT雙掛了，被CDN分發(fā)了。私有IPv4和IPv6獨(dú)立組網(wǎng)后，同樣會(huì)是這種現(xiàn)象。目前鐵通大概1000萬(wàn)用戶，互聯(lián)互通的帶寬大約幾百G。現(xiàn)在通過(guò)緩存、CDN、引入OTT等方式，互聯(lián)互通帶寬基本處于穩(wěn)定狀態(tài)。幾百G的NAT444，如果分布在3-4個(gè)互聯(lián)點(diǎn)，在性能上根本不是問(wèn)題。

其次，獨(dú)立成網(wǎng)簡(jiǎn)化運(yùn)行維護(hù)管理。將NAT444部署在BRAS等邊緣化，將形成數(shù)以千計(jì)的孤島和互聯(lián)互通接點(diǎn)，這給運(yùn)行維護(hù)和故障排查帶來(lái)巨大的挑戰(zhàn)，同時(shí)增加BRAS/SR的復(fù)雜度和投資。另外，分散的BRAS上部署NAT444和NAT64，統(tǒng)計(jì)復(fù)用利用率極低，單點(diǎn)故障多。

最后，在BRAS上部署NAT能力，必將只能由傳統(tǒng)的設(shè)備制造商參與，尤其主流BRAS提供商，將阻礙社會(huì)其它技術(shù)力量的參與。NAT是一個(gè)專業(yè)的技術(shù)，NAT對(duì)應(yīng)用有影響，尤其是NAT64，應(yīng)該充分發(fā)揮全社會(huì)的技術(shù)力量和優(yōu)勢(shì)，給它們創(chuàng)造條件很有必要。

所以將私有IPv4單獨(dú)組網(wǎng)，適度集中地與IPv4互通，既能夠節(jié)省投資，又能夠減輕維護(hù)。舉例如下，對(duì)于1000萬(wàn)私有IPv4用戶的網(wǎng)絡(luò)，平均1M/用戶，那么全部流量為10T。如果采用邊緣模式，10T流量將全部穿越NAT444設(shè)備。如果1000萬(wàn)用戶單獨(dú)成網(wǎng)，估計(jì)只有20%左右的流量會(huì)穿越互聯(lián)點(diǎn)，加上集中后的統(tǒng)計(jì)復(fù)用，總體將節(jié)省超過(guò)80%的投資。未來(lái)5年，中國(guó)將增加5000-8萬(wàn)用戶，大概需要5-8個(gè)私有IPv4網(wǎng)絡(luò)。IPv4與IPv6之間的互聯(lián)互通情景和策略應(yīng)該類似私有IPv4。

四、充分發(fā)揮CDN的重要作用

CDN能夠?qū)?shù)據(jù)中心的應(yīng)用和內(nèi)容分發(fā)到私有IPv4、IPv6網(wǎng)絡(luò)中。CDN從數(shù)據(jù)中心獲取源內(nèi)容和應(yīng)用是采用公有IPv4地址，面向客戶是私有IPV4或者IPv6。這樣既完成了NAT444和NAT64的功能，又完成了ALG的功能，又實(shí)現(xiàn)了內(nèi)容和應(yīng)用的就近服務(wù)。CDN本身就可以作為業(yè)務(wù)提供給OTT等客戶。所以，建議在IPv6的演進(jìn)過(guò)程中，充分發(fā)揮CDN的作用。我們要跳出網(wǎng)絡(luò)層，從更多層次思考解決方案。

我曾經(jīng)問(wèn)IPv6團(tuán)隊(duì)的朋友：如何衡量IPv6網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模和成功。他們普遍認(rèn)為是用戶數(shù)。我說(shuō)：個(gè)人覺(jué)得IPv6的流量更加重要。如果在未來(lái)3年內(nèi)，IPv6的流量能夠占到10-15%，那你們就可以申請(qǐng)國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)了。如果發(fā)展了1000萬(wàn)客戶，但是不到1%的流量，這個(gè)就難以交代和驗(yàn)證。要發(fā)展IPv6的流量，最直接的就是做OTT視頻，就是用CDN將視頻應(yīng)用拉到IPv6網(wǎng)絡(luò)上。遺憾的是，運(yùn)營(yíng)商將CDN作為IPv6解決方案的一部分，沒(méi)有接受。

為了便于部署CDN，私有IPv6和IPv6要規(guī)模組網(wǎng)。如果都是孤島式的邊緣存在，CDN將無(wú)法部署。

五、主動(dòng)和消極的兩種方式

IPv6的發(fā)展，必須應(yīng)用平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)和終端三者同步前進(jìn)，而運(yùn)營(yíng)商只掌握網(wǎng)絡(luò)，所以，理論上它無(wú)法單獨(dú)推動(dòng)IPv6。所以消極為主。等到私有IPv4無(wú)處不在，NAT經(jīng)過(guò)N次，這個(gè)時(shí)候，應(yīng)用層的具體應(yīng)用無(wú)法連接，用戶跟蹤、調(diào)度、分析、安全認(rèn)證等無(wú)法進(jìn)行，OTT們將積極投入，運(yùn)營(yíng)商順勢(shì)而為。

但是主動(dòng)的途徑也是有的，那就是IPTV業(yè)務(wù)。IPTV的平臺(tái)、終端、網(wǎng)絡(luò)都有運(yùn)營(yíng)商自己掌握，可以實(shí)施端到端的IPv6引入。有人說(shuō)，IPTV是一個(gè)封閉的網(wǎng)絡(luò)，沒(méi)有必要引入V6，這個(gè)我同意。但是這種引入，目的是為了驗(yàn)證網(wǎng)絡(luò)、培養(yǎng)維護(hù)團(tuán)隊(duì)，而不是優(yōu)化業(yè)務(wù)。出發(fā)點(diǎn)不一樣!

六、IPv6建設(shè)和過(guò)渡關(guān)鍵技術(shù)

如圖3所示，IPv6建設(shè)和過(guò)渡期，技術(shù)主要分為三大類：骨干網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，接入網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和互聯(lián)互通技術(shù)。

骨干網(wǎng)絡(luò)技術(shù)主要有IPv6 Over MPLS、雙棧和IPv6單棧單獨(dú)建網(wǎng)，這三種方式將先后登場(chǎng)。首先是IPv6 over MPLS在初期使用，理論上能夠承載無(wú)限制客戶，實(shí)際承載1000-2000萬(wàn)客戶是可行的，接著是雙棧，再接著是單棧。從實(shí)際情況來(lái)看，骨干雙棧階段可以跳躍，直接進(jìn)入IPv6單棧組網(wǎng)。

接入網(wǎng)絡(luò)技術(shù)主要是PPPoE和DHCP為主，6RD、DS.lite、L2TP等隧道技術(shù)為輔。所以重點(diǎn)是推動(dòng)BRAS/SR對(duì)PPPoE和DHCP在術(shù)對(duì)IPv6方面的支持，而不應(yīng)該將6RD、DS.Lite等輔助技術(shù)作為準(zhǔn)備的重點(diǎn)。如果要用隧道技術(shù)，傳統(tǒng)成熟的L2TP也可以繼續(xù)使用。

互聯(lián)互通技術(shù)。V4與V6之間的互通，本質(zhì)上是應(yīng)用互通，而不是網(wǎng)絡(luò)互通。IPv4與IPv6完全不同的編址體系，兩者根本不可能互通。由于應(yīng)用的多樣化，應(yīng)用互通必將存在多種翻譯技術(shù)，如NAT46、IVI等等，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用互通的主體應(yīng)該是內(nèi)容和應(yīng)用提供商，而不是網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商。從現(xiàn)在P2P、及時(shí)通信(IM)等應(yīng)用穿越NAT44的實(shí)現(xiàn)方式看，ALG都是應(yīng)用層自己解決，網(wǎng)絡(luò)層只提供了NAT44的能力。在IPv4與IPv6互通方面，必將延續(xù)這種分工，ALG部分由內(nèi)容提供商ICP去實(shí)現(xiàn)，運(yùn)營(yíng)商可以提供多種互通能力。

七、總結(jié)

在向IPv6過(guò)渡期間，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)存在3個(gè)穩(wěn)態(tài)：IPv4網(wǎng)絡(luò)、IPv4/V6雙棧網(wǎng)絡(luò)、IPv6網(wǎng)絡(luò)，而IPv6 over IPv4和IPv4 Over IPv6都是暫態(tài)的、輔助的技術(shù)和接入方式。無(wú)論IPv4時(shí)代，還是IPv6時(shí)代，PPPoE和DHCP是接入方式的絕對(duì)主體，BRAS對(duì)雙棧PPPoE和DHCP的支持是過(guò)渡的前提條件，是準(zhǔn)備工作的重點(diǎn)內(nèi)容。

CDN是促進(jìn)IPv6發(fā)展的重要途徑。雖然BRAS對(duì)PPPoE和DHCP的雙棧的支持還不成熟，我們應(yīng)該推動(dòng)，寧愿等待，也不應(yīng)該另尋它徑，緣木求魚(yú)。6RD、DS.lite這些技術(shù)是很好的技術(shù)，有其特殊的應(yīng)用場(chǎng)景，但是對(duì)運(yùn)營(yíng)商來(lái)講，它們只是輔助的接入方式，可以采用專用的設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)，不應(yīng)該為此影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和設(shè)備形態(tài)。IPv6與IPv4的互連互通，必將存在多種技術(shù)和部署模式，必須是ICP為主導(dǎo)，運(yùn)營(yíng)商配合實(shí)現(xiàn)。