IPv6如何逐步取代IPv4

作者: 皮皮虎

来源: 中兴文档

发布日期: 2019-10-13 11:50:56

本文详细介绍了IPv6如何逐步取代IPv4的过程,包括IPv6的优点、过渡阶段、技术保障以及国家推动IPv6部署的现状。

不知道大家有没有注意到,现在很多APP打开的起始页下面会有一行小字“XXX支持IPv6网络”或者“IPv6”字样,有的则没有,这是怎么回事呢?原来是表示这些APP已经支持IPv6服务,正在为将来全面切换到IPv6网络做准备呢。随着5G时代的到来,终端设备越来越多,IPv4地址早已无法满足需求大量IP地址的应用场景。

而IPv6具有更多地址数量、更小路由表、更好安全性等优点,可以彻底解决5G时代IPv4网络面临的各种问题。

IPv6有这么多优点,那我们可以将现有的IPv4网络全部一次性切换到IPv6网络吗?答案是否定的。IPv6在1992年被提出,经过二十多年的发展,已经是一个非常成熟的协议体系。但IPv6并不是IPv4的改进,而是一个全新的协议,也就是说它并不兼容IPv4,也就不可能一步到位全网替换IPv4。因此,最可行的方法是将IPv4分阶段逐步过渡到IPv6。

在IPv4向IPv6过渡的初期,Internet的主体仍然是IPv4,绝大部分应用也是基于IPv4,IPv6网络仅在局部构成中小型网络,这个阶段的网络一般称为“IPv6孤岛、IPv4海洋”。因此,第一阶段主要解决IPv6网络中的用户可以访问IPv4网络的问题。当基于IPv6的业务普遍实现大规模应用后,就进入了IPv4与IPv6并存的中期阶段。

这一阶段IPv6网络已经形成规模,构成了一张从接入、汇聚到骨干网的完整IPv6网络结构。第二阶段主要解决IPv4网络与IPv6网络中用户及资源互访的问题。目前我国的IPv6经过大力发展,已进入第二阶段。

当IPv4网络中的绝大部分业务和应用都迁移到IPv6网络以后,IPv4到IPv6的过渡就进入了后期阶段。这一阶段与初期阶段相反,只有个别局部还保留有IPv4网络,网络的状况是“IPv4孤岛、IPv6海洋”。因此,第三阶段主要解决IPv4网络中的用户能够访问IPv6网络中的资源。

由于IPv6与IPv4是两个不同的网络,处于两个网络中的用户如何交互,是否会对用户的实际生活产生影响是用户最关心的事情。那在切换过程中需要注意什么呢?IPv4设备上部署IPv6协议或者双栈设备关闭IPv4协议和服务时,用户应感知不到运营商的基础网络升级到IPv4/IPv6双栈或者从双栈到IPv6-only的变化。

为了保障IPv4向IPv6的顺利演进,国际互联网工程任务组(IETF)成立专门工作组进行研究,形成了三类技术方案:双栈技术、隧道技术、协议转换技术。双栈技术是指在网络节点上同时运行IPv4和IPv6两种协议,在IP网络中形成逻辑上相互独立的两张网络:IPv4网络和IPv6网络。

网络中的双栈节点同时支持IPv4和IPv6协议栈,与IPv4节点通讯时使用IPv4协议栈,与IPv6节点通讯时使用IPv6协议栈。双栈技术是IPv4向IPv6过渡的基础,所有其它的过渡技术也都以此为基础。

在IPv6网络的发展过程中,出现了许多局部的IPv6网络,为将这些IPv6孤岛通过IPv4骨干网络相连通,就需要隧道技术登场了。隧道技术是通过将一种IP协议数据包嵌套在另一种IP协议数据包中进行网络传递的技术。隧道类型有多种,按照应用场景的不同可分以为IPv4 over IPv6隧道和IPv6 over IPv4隧道。

在过渡期间,IPv4和IPv6共存的过程中,由于二者的不兼容性,面临的一个主要问题是IPv6与IPv4之间如何互通。为了解决这个难题,IETF在早期设计了NAT-PT(Network Address Translation-Protocol Translation,网络地址转换-协议转换)的解决方案。

NAT-PT通过IPv6与IPv4的网络地址与协议转换,实现了IPv6网络与IPv4网络的双向互访,但在实际网络应用中也显现出各种缺陷,因此IETF推荐不再使用。有了以上的切换方法、切换原则和技术保障,以及顺应互联网的发展趋势,国家正积极推动IPv6的部署。

2017年11月,中共中央办公厅、国务院办公厅印发了《推进互联网协议第六版(IPv6)规模部署行动计划》,明确提出了未来五到十年,国家基于IPv6下一代互联网发展的总体目标、线路图、时间表和重点任务。《行动计划》发布以来,我们国家IPv6规模部署呈现加速发展态势,已分配IPv6地址的用户数快速增长,IPv6活跃用户数显著增加。

因此可以说,我们国家从网络、应用到终端正在全面支持IPv6。说了这么多,不知道有没有解决开篇的疑惑呢?今后在使用手机的时候,如果再看到有APP起始页中的“XXX支持IPv6网络”或者“IPv6”字样,应该就知道是怎么回事了吧。

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