IPv4地址已耗盡,詳談IPv6普及率和IP遷移復雜性
IPv4作為一種基礎資源,在過去二十多年中支撐了全球Internet的發展與壯大,實現了千百萬企業、幾十億人口的互連,產生了萬億的經濟價值。截至2011年,全球已經沒有IPv4地址可以分配(IPv4 只能提供 43 億個地址,而全球60億人均分不到一個 IP 地址)。作為IPv4下一版本的IPv6,以其巨大的地址空間,良好的安全性,靈活的使用方式獲得業界的矚目,也開始穩步登上通信歷史的舞臺。
隨著越來越多的硬件需要接入互聯網。如電腦、手機、電視、穿戴設備、汽車、冰箱、空調,等等,這讓原先人均不足一個 IP 地址的IPv4 已經無法滿足需求。早在2009年,全球運營商已經預見到IPv4地址即將告罄,無法支撐未來電信業迅猛發展。如法電、德電、馬電、Comcast及中國電信等陸續啟動IPv6試點工作。在IT產業中,如Google、Yahoo等知名網站陸續宣布發布永久IPv6域名為IPv6時代來臨做充分準備。
IPv6代替IPv4 是必然的,但這個過程是一個循序漸進的過程,在相當長的時期內,兩種 IP 格式會共同存在,直到不再需要 IPv4 為止。Google 在它的網站上發布了 IPv6 的應用情況,希望借此為網絡服務供應商和網站運營者在向 IPv6 遷移時提供一些幫助。
Google通過其網站訪問量統計全球IPv6的使用數據,從圖中可以看到,從2012年到2017年,IPv6的采用率一直呈現出穩步增長得趨勢。從2012年6份的0.64% 到2017年3月份的16.74%,翻了25倍之多。
下圖通過一張世界地圖展示各個國家的IPv6采用率情況。圖中的綠色部分表示部署了IPv6的國家,顏色越深表示部署的比例越大。而紅色部分則表示沒有部署IPv6或者雖然部署了IPv6但存在嚴重的穩定性和普及延遲問題。
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IPv6 采用率最高的國家是比利時,為51.65%。然后是美國,采用率為 35.2%。接下來是希臘和德國,采用率分別為32.38%和30.85%。印度和巴西也算采用率比較高的國家,分別為22.42% 和20.29%。
其他國家的采用率大都在 10% 以上,如澳大利亞、法國、英國、日本、新西蘭、芬蘭、馬來西亞等國,大都在 11% 到 19% 之間。還有一些國家在 10% 以下,如越南、泰國、韓國、阿根廷等。
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中國的 IPv6 采用率僅為1.2%,因為中國人口基數大,互聯網用戶數量群也很大,所以遷移速度會比較慢,相應的比率也相應較低。另外,因為網絡訪問的限制,可能很多中國互聯網用戶無法直接訪問Google,導致 Google 無法統計到這些數據。
從技術上講,IPv6地址與IPv4地址協議格式不同,特點不一,因此在規劃的過程中有所不同。各地還需要根據企業組織分配的地址規則開展相應的規劃。在IPv4向IPv6遷移總體規劃中,盡量參考當前網絡設計,IPv6地址規劃盡量與當前IPv4網絡設計吻合,降低風險。
網絡IPv6演進的目的是要在現有網絡架構上構建IPv6能力,同時解決當前網絡業務發展的問題。故而需要區分場景并采取不同的演進策略,在制定發展思路的過程中必須考慮下面因素帶來的投資收益及技術風險。
- 1) 網絡因素:要考慮現網設備對IPv6 的支持度,部署IPv6 后對現網的影響,以及如何有效利用現網老舊設備。這些因素將決定改造范圍以及改造節奏,如全網一次性改造或現網分階段改造。
- 2)業務因素:明確哪些業務優先進行IPv6演進,業務流程如何適配。這些因素將對后續發展IPv6業務產生影響,比如率先完成iTV業務改造,可以釋放出大量公網IPv4地址并緩解地址壓力。
- 3) 用戶因素:如何保證IPv6演進過程中,用戶體驗不下降,甚至有所提高。這些因素將對后續發展用戶產生重要影響,如用戶通過IPv6體驗到大帶寬的好處,并樂于為此支付費用。
- 4) 成本因素:不同的IPv6演進方案其設備成本和運營成本是不同。這點決定了IPv6演進過程的投資和演進節奏。
在總體規劃中,要實現安全性、擴展性及路由聚合方面需求的統一。為后續IPv6地址高效使用提供基礎,在IPv6地址規劃中最重要的是IPv6前綴規劃。
- 精細業務劃分:通過Service字段,實現業務精細劃分,可以簡單基于IP地址對不同業務進行大顆粒策略處理,如:采用復雜流分類,實現IP網絡的多業務QoS處理;
- 簡單路由策略:根據業務類型、網絡類型、區域位臵字段,實現靈活多樣的路由策略;
- 所見即所得:Region字段和行政地域管理匹配,做到地址所見即所得,減少溯源難度;
我們知道IPv6演進過程需要充分考慮對網絡、業務、用戶的影響,并減少改造成本。為了實現前述的思路,在演進過程中需要遵循如下原則。
1、整網考慮,由易到難原則:在IPv6演進初期,為了逐步積累IPv6演進經驗,降低演進過程中的風險。需要以IP地址為主線,以業務發展和網絡狀況為核心來端到端考慮演進過程。在網絡演進過程中,鑒于越靠近用戶業務越復雜,IPv6改造難度越大的情況,在城域網中需要自上而下開展網絡IPv6演進,實現IPv6技術改造由易到難,以減小部署中的技術風險。
2. 按需部署,漸進改造原則:不論是劃分演進場景,還是再關注用戶場景,以及在演進中考慮網絡、業務、用戶及成本因素,都是為了開展按需部署和改造,實現投資效果最大化及部署風險最小化。在IPv6演進過程中,為了積累經驗、控制演進過程中的技術風險以及發展IPv6業務,需要遵循漸進改造的原則,降低在向IPv6演進過程中付出的成本。
3. 減少影響,平滑演進原則:IPv6演進從目前看是一個中長期、多種技術并存的一個過程。多種網絡技術在現網部署和應用,在帶來新技術的同時也引入了技術風險,因此在整個演進過程中需要評估及把握新技術對現網業務的影響。而在此過程中需要避免技術遷移對用戶體驗和感知造成影響,因此在向IPv6演進過程中,需要過渡技術平滑切換能力,這也符合投資效果最大化及部署風險最小化的要求。