IPv6是新一代互聯網發展的必由之路

文 | 陳偉 閆成印

2012年成為中國關注和發展IPv6的一個新紀元，IPv6將是未來新一代互聯網發展的必由之路。

近年來，關于IPv4地址行將枯竭的警鐘已經多次敲響，同時移動互聯網應用需求正與3G通信技術一起成為未來IP地址的需求大戶，隨著物聯網技術與應用的發展，加之三網融合等相關業務的進一步推進，人類對于IP地址的需求將成倍增長。隨著應用需求的日益迫近，已經發展了30多年的IPv4，其理論上43億的IP地址將在近兩年內徹底告急，IPv6攜其近乎于無限量的IP地址空間優勢，正日益得到全球各國的關注，2012年也成為中國關注和發展IPv6的一個新紀元，IPv6將是未來新一代互聯網發展的必由之路。

互聯網發展過程中的IPv4與IPv6

IPv4在30多年的互聯網發展歷史進程中發揮了重要作用，從技術與容量層面正走向發展的盡頭。IPv4(Internet Protocol version 4)，是互聯網協議（InternetProtocol，IP）的第四版，也是第一個被廣泛使用，構成現今互聯網技術的基石的協議。IPv4可以運行在各種各樣的底層網絡上，比如端對端的串行數據鏈路(PPP協議和SLIP協議)、衛星鏈路等。瑟夫在二十世紀70年代創立了名為IPv4的32位地址，地址總容量43億個IP地址。1981年RFC 791標準發布，IPv4正式進入互聯網應用的歷史進程。2000年以后，全球互聯網的快速發展，IPv4的IP地址開始了加速的消耗過程，這一歷史進程中，互聯網用戶數量與產業規模同時出現快速上升，而可供分配的IPv4地址數量也在急劇下降，2011年2月，隨著最后一批IP地址的分配完成，IPv4的IP地址已經全部分配完。

IPv6(Internet Protocol version 6)的出現是歷史的必然，也是NGN發展工作的重心。早在1990年，就有專家指出，IPv4地址將要枯竭，而下一代互聯網IP協議技術開始提上議事日程。下一代互聯網是業界為了解決目前互聯網的地址瓶頸、質量和安全等問題而提出的未來發展的總體設想，盡管IPv6并不能概括下一代互聯網的全部，多年的發展過程中，已經形成了一個完整成熟的標準體系，而業界一般泛指的下一代互聯網的核心內容即指IPv6。因而，從這種意義上講，下一代互聯網的工作重心其實就是要平穩有效地向IPv6過渡，在這一進程中，要盡可能地提升網絡可用、可控、可管、可擴、可信、安全服務等方面的能力。

表1 IPv6全球及中國的發展歷程

IPv4地址面臨枯竭

IPv4地址數量有限，而且在全球的發展及其分布很不均勻。貝葉思咨詢在系列專題報告《全球及中國域名系統市場研究報告》中跟蹤了域名工具（Domain Tools）的數據，數據表明，截至2012年3月底，全球246個國家與地區分配的IP地址數量為34.85億，距離理論上近43億的IP地址數量已經消耗殆盡，而且考慮到其在全球分布的不均衡性，IP地址枯竭的現象體現更為突出。全球IPv4地址在一些主要國家與地區的分布情況如下表所示。盡管中國擁有的IP地址數量排在美國之后居第二位，但是僅從互聯網網民數量來看，中國擁有全球四分之一的互聯網用戶，卻僅占有9.4%的IP地址數量，可見中國IP地址資源更為緊缺。

IPv4地址2011年全部分配完，地址資源庫枯竭。2011年2月3日，國際互聯網名稱和編號分配公司(ICANN)公布：最后一批IPv4地址當天分配已經完畢，IP地址總庫已經枯竭。IANA將最后5個A分配給五大區域地址分配機構(RIR)，標志著全球IPv4地址總庫完全耗盡，IPv4地址資源時代已經結束。2011年4月，亞太互聯網絡信息中心(APNIC)宣布亞太地區IPv4地址也已經分配完畢，最后1個A只用于IPv6過渡。

IPv4技術本身存在浪費資源與分配不均等問題導致其地址資源更為緊缺。專家指出，從IPv4的技術本身來看，在采用A、B、C三類編址方式后，雖然方便了IP地址的管理，但卻浪費了上千萬的地址，特別是B類地址。而且全球各國IPv4地址分布存在著極為不均的情況，比如美國一些大學和公司占用了大量的IP地址，造了明顯的閑置。國際電信聯盟副秘書長趙厚麟曾經表示，美國人口只有3億，但掌握的IP地址接近全球總數的40%，其中，大部分一直閑置。本來已經總體緊張的IPv4地址，在區域配置極不均衡的情況下，更顯緊缺。

同時，移動互聯網、物聯網、云計算等對于IP地址的需求正如饑似渴。近幾年隨著全球移動通信由2G向3G的逐漸過渡，使得移動互聯網等新型移動應用具備了在多方支持下大力發展的基礎，移動互聯網市場正加速啟動，從移動互聯網網民的數據量來看，其增長勢頭更是遠勝過傳統互聯網，在傳統互聯網寬帶化拓展的同時，移動互聯網對于IP地址的需求將日益釋放出來，將提出數十億的IP地址的潛在需求。

物聯網作為近幾年快速啟動和發展的戰略新興產業已經得到了全球各國與地區的重視與發展，考慮到云計算的支撐，物聯網的發展對于IP地址的需求將加倍增長。以我國為例，目前我國分配的IPv4地址數量不足3.3億個，CNNIC的數據顯示，我國2011年底已經有5.13億網民，手機網民達3.56億，網民數量正加速增長。而如果按照未來5年發展100億物聯網用戶、5億固定寬帶、10億移動互聯網用戶來計算，CATR（工業和信息化部電信研究院）估算，未來5年我國IP地址需求量將為345億。這個數字就已經是現有分配的IPv4地址數量的100倍以上，缺口之大可以想象。

在IP地址枯竭的情況下，如果沒有足夠的IP地址，將意味著未來人們將不得不更多地共享IP地址，網絡連接的速度也將受到限制，同時費用有可能上升，網絡安全與服務質量面臨下降。因而，解決IPv4地址枯竭的問題已經成為擺在全球各國面前的迫切要求，尤其對于IP地址本身就緊缺的中國而言，這一要求就更加迫切。IPv6作為技術種子之一，將會促進全球互聯網的發展。對于缺少IP地址的中國來說，尤其如此。

全球IPV6發展正日益加速

與IPv4相比，IPv6最重要的一點在于解決了IP地址有限的數量問題，由于地址長度擴展為128位地址，足已滿足任何可預計的地址空間分配（IPv4理論上能夠提供的上限是近43億個，而IPv6理論上地址空間的上限是43億×43億×43億×43億）。

整體來看，IPv6的優勢表現在多個方面，其中至少表現在以下幾個主要方面：

● 報文格式的改變－地址長度由原來的32位增加為現在的128位，解決了地址空間匱乏的危機

● IPv6地址的自動配置－完成了“即插即用”功能，減少了網絡管理的復雜性

● 提供了對移動性的更好支持，處理效率大大提升

● 提供了對IPsec的更好支持，支持端到端的安全性

● 層次化的網絡結構，提高了路由效率等優勢

正是由于IPv6的優勢特征，近年來在全球主要國家與地區都得到了快速的發展。截至目前，世界主要國家已經推出了IPv6發展的路線圖與時間表。尤其在IPv4地址更緊缺的亞洲和歐洲對IPv6更是大力推動，IPv6的標準化進程有明顯的加快，具有IPv6技術的網絡設備和網絡終端，以及相關的硬件平臺的推出也加快了步伐，基于IPv6的業務應用也開始得到大力推進。截至2011年底，全球IPv6支持資源數量開始加速增長。

從2011年開始，IPv6在全球支持的IPv6網站增長19倍，部署進入了提速階段。2011年底，全球獲取IPv6認證ISP的（網絡服務提供商）已經達到131家，網站達到1414個。全球315個頂級域名服務器中有267個支持IPv6。

截至2012年3月，我國IPv6地址量已經比2011年初增加了23倍以上，上升到全球第四位，擁有的IPv6地址數量達到了9405個，然而，IPv6地址在全球市場中占有比例仍非常少，僅為7.69%。

圖1 近來來中國IPv4與IPv6地址數量及變化情況