萬(wàn)物互聯(lián)的鑰匙：IPv6來(lái)了

　　去年年底，中共中央辦公廳、國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)《推進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議第六版(IPv6)規(guī)模部署行動(dòng)計(jì)劃》，加快推進(jìn)基于IPv6的下一代互聯(lián)網(wǎng)規(guī)模部署，計(jì)劃指出到2018年末國(guó)內(nèi)IPv6活躍用戶(hù)數(shù)要達(dá)到2億，2020年末達(dá)到5億，2025年末中國(guó)IPv6規(guī)模要達(dá)到世界第一。

　　IPv6，來(lái)了嗎?

　　再見(jiàn)，IPv4

　　如果要弄清什么是IPv6，那么首先要了解什么是IPv4，在了解IPv4之前呢，首先要說(shuō)的是IP……對(duì)，這事兒不能急，咱慢慢說(shuō)。

　　所謂的IP地址，通常指的就是IPv4地址，比如“192.168.31.X”，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接上互聯(lián)網(wǎng)以后，就會(huì)被分配一個(gè)地址。這個(gè)地址就像我們生活中的地址，或者說(shuō)是郵政編碼，網(wǎng)絡(luò)上的其他設(shè)備可以通過(guò)這個(gè)地址找到你后，才能和你的設(shè)備溝通。同時(shí)需要注意的是，如果只有地址，對(duì)發(fā)送方來(lái)說(shuō)，數(shù)據(jù)包是不能被發(fā)送出去的，還需要一個(gè)協(xié)議頭來(lái)描述當(dāng)前發(fā)送的數(shù)據(jù)包，協(xié)議頭中記錄了一個(gè)數(shù)據(jù)包中數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度等信息。

　　IPv4是IETF在1981年發(fā)布的RFC 791標(biāo)準(zhǔn)。IPv4總計(jì)約能提供約40億條IP地址，在這里你可能會(huì)以為當(dāng)時(shí)的人目光短淺，但可以負(fù)責(zé)任的跟各位講，這個(gè)數(shù)量在當(dāng)時(shí)來(lái)看，是個(gè)不可想象的天文數(shù)字。

　　沒(méi)有對(duì)比就有傷害，這里要引用一下小米公司董事長(zhǎng)雷軍的話：“科技進(jìn)步實(shí)在太快了!”大概是在1987年，雷軍上大學(xué)的時(shí)候所用的第一臺(tái)電腦是Apple Ⅱ，內(nèi)存只有64KB，現(xiàn)在小米MIX2的8GB內(nèi)存是當(dāng)時(shí)那臺(tái)電腦內(nèi)存的13.1萬(wàn)倍。

　　舉這個(gè)例子是想讓大家注意一個(gè)問(wèn)題，就是1987年電腦的內(nèi)存和現(xiàn)在相比，已經(jīng)增加了13萬(wàn)倍，而1981年的RFC 791標(biāo)準(zhǔn)，到現(xiàn)在卻沒(méi)有更新。

　　其實(shí)不僅IPv4，下面這張圖，懂的，自然懂嘍。

　　那么，40億條IP地址在“萬(wàn)物互聯(lián)”的現(xiàn)代，肯定是不夠的。現(xiàn)在除了電腦和手機(jī)之外，所有的智能設(shè)備都會(huì)占據(jù)一個(gè)IP，智能手環(huán)、手表、電視機(jī)、智能冰箱、智能洗衣機(jī)、智能空調(diào)、門(mén)鎖等，這么說(shuō)吧，只要能接入互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備，都需要一個(gè)IP地址，這讓本來(lái)就捉襟見(jiàn)肘的IPv4更加稀缺。

　　另外一個(gè)重要的因素是，IPv6的核心技術(shù)源于美國(guó)，北美現(xiàn)在占有3/4的IP地址，約30億個(gè)，而整個(gè)亞洲只有不到4億個(gè)。

　　IPv6，萬(wàn)物互聯(lián)的鑰匙

　　IPv6是IP地址的第六版協(xié)議，誕生于1999年，其最大的優(yōu)點(diǎn)就是設(shè)計(jì)地址長(zhǎng)度達(dá)128bit，可以提供2的128次方個(gè)IP地址，即使將地球上所有沙子都變成晶體管，依然會(huì)有足夠的IP地址給電子設(shè)備使用。

　　近乎無(wú)窮的IP地址讓IPv6能容得下海量設(shè)備，TA將與5G等技術(shù)一起，支撐移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等新興業(yè)態(tài)的快速發(fā)展。

　　當(dāng)然，海量IP只是IPv6的特點(diǎn)之一。在前不久GNTC全球網(wǎng)絡(luò)技術(shù)大會(huì)IPv6專(zhuān)場(chǎng)峰會(huì)上，華為網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室高級(jí)主任工程師蔣勝表示：“相比于IPv4，IPv6協(xié)議及標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展的六大趨勢(shì)— —簡(jiǎn)化、易于功能擴(kuò)展、自動(dòng)化、差異化服務(wù)、海量、泛在連接、安全性能突出等特點(diǎn)?！?/p>

　　在自動(dòng)化提升方面，IPv6本身自帶了多項(xiàng)地址自動(dòng)配置的方案，包括鏈路地址、本地地址等都可以用戶(hù)側(cè)全自動(dòng)生成;而可路由的全球單播地址也通過(guò)IPv6獨(dú)有的鄰居發(fā)現(xiàn)(Neighbor Discovery)協(xié)議中的SLAAC功能自動(dòng)完成配置。自動(dòng)化的需求和趨勢(shì)也在場(chǎng)景化的路由自動(dòng)配置方案中得到了體現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了特定網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景中的路由協(xié)議配置自動(dòng)完成。IETF ANIMA工作組則致力于制定網(wǎng)絡(luò)自管理方面的標(biāo)準(zhǔn)，目前已經(jīng)制定的、基于IPv6的自組織管理功能主要包括：帶安全認(rèn)證的設(shè)備即插即用;管理平面路由自通，使能設(shè)備跟網(wǎng)管自動(dòng)對(duì)接;自組織信令，完成各種管理動(dòng)作。

　　IPv6包頭中唯一新增的Flow Label字段，為基于流的差異化服務(wù)提供了更方便的網(wǎng)絡(luò)層識(shí)別方式;使得路由器對(duì)流的識(shí)別不再依賴(lài)傳統(tǒng)的五元組，可以在不解析TCP/UDP的四層傳輸層包頭的條件下，實(shí)現(xiàn)對(duì)流的精準(zhǔn)識(shí)別，并匹配相應(yīng)的流轉(zhuǎn)發(fā)策略。而不同應(yīng)用的流，其實(shí)對(duì)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)有著不同的質(zhì)量和資源要求。IP協(xié)議最初的“盡力而為(Best Effort)”已經(jīng)滿(mǎn)足不了新應(yīng)用場(chǎng)景中差異化服務(wù)的需求。確定性服務(wù)最早在IETF DetNet工作組被提出，旨在為數(shù)據(jù)流提供確定性的低時(shí)延及低抖動(dòng)的IP層轉(zhuǎn)發(fā)，目前提出的DIP(Deterministic IP)技術(shù)能夠通過(guò)確定性的報(bào)文調(diào)度和核心無(wú)狀態(tài)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)三層大網(wǎng)端到端時(shí)延確定性和大規(guī)?？蓴U(kuò)展性，使得在IP網(wǎng)絡(luò)可以為高優(yōu)先級(jí)別的流提供確定性的轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)。

　　IPv6的大地址空間，使能了海量的設(shè)備接入，突破了IPv4地址40億地址空間的限制，允許幾乎無(wú)上限的接入數(shù)量。我們正步入萬(wàn)物互聯(lián)的全數(shù)字化社會(huì)，通信主體不僅在數(shù)量上呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，同時(shí)呈現(xiàn)出多樣化趨勢(shì)，對(duì)業(yè)務(wù)的需求也不一致，原來(lái)定長(zhǎng)、定界、單一的尋址方式具有很大的局限性，用戶(hù)無(wú)法定義、感知網(wǎng)絡(luò)。變長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)化地址可以有效支持海量、異構(gòu)通信實(shí)體的互聯(lián)需求;多樣化的尋址方式允許應(yīng)用直接表達(dá)通信需求，消除對(duì)額外映射系統(tǒng)的依賴(lài);靈活、可定制的字段能夠支持用戶(hù)定義網(wǎng)絡(luò)功能、感知網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，可以有效滿(mǎn)足未來(lái)業(yè)務(wù)的新需求。

　　IPv6的先行者

　　IPv6的大規(guī)模普及已是必然之勢(shì)。但I(xiàn)Pv6，離我們遠(yuǎn)嗎?其實(shí)，IPv6已經(jīng)來(lái)到了我們身邊。

　　剛剛結(jié)束的天貓雙11，拉開(kāi)了阿里巴巴向IPv6全面轉(zhuǎn)型的序幕。

　　數(shù)千萬(wàn)淘寶APP用戶(hù)通過(guò)IPv6網(wǎng)絡(luò)參與其中，用戶(hù)體驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了無(wú)縫切換。這也是IPv6技術(shù)在國(guó)內(nèi)首次大規(guī)模應(yīng)用。這次應(yīng)用不僅實(shí)現(xiàn)了端-管-云-應(yīng)用的全線貫穿，同時(shí)也為中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)向IPv6的大規(guī)模遷移積累了寶貴的實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)。

　　值得一提的是，在眾多提供IPv6技術(shù)解決方案的企業(yè)中，阿里巴巴是國(guó)內(nèi)首家率先進(jìn)行IPv6超大規(guī)模應(yīng)用的科技公司。

　　阿里巴巴從2017年開(kāi)始率先投入IPv6技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用。在運(yùn)營(yíng)商的協(xié)助支持下，阿里已經(jīng)形成了一整套支持IPv6的技術(shù)部署及優(yōu)化方案，截止2018年12月，已為超2000萬(wàn)用戶(hù)提供IPv6服務(wù)，2018年12月6日，阿里宣布已全面應(yīng)用下一代互聯(lián)網(wǎng)連接協(xié)議(IPv6)，淘寶、天貓、優(yōu)酷以及高德地圖等多個(gè)用戶(hù)過(guò)億的應(yīng)用成為國(guó)內(nèi)首批落地IPv6技術(shù)的APP。

　　據(jù)了解，阿里集團(tuán)IPv6的改造計(jì)劃分四個(gè)階段：

　　1、2018年中前，支持外網(wǎng)IPv6的訪問(wèn);

　　2、2019年Q1前，完成公網(wǎng)外聯(lián)，主要是電商業(yè)務(wù)對(duì)外服務(wù)支持IPv6;

　　3、2019年底前，完成內(nèi)內(nèi)網(wǎng)IPv6互訪;

　　4、最后在2020-22年，全面實(shí)現(xiàn)僅支持IPv6(IPv6 Only)。

　　當(dāng)然，不止之前提到的天貓雙十一，阿里云IPv6全棧解決方案已經(jīng)服務(wù)了超過(guò)200個(gè)行業(yè)場(chǎng)景，涵蓋零售、金融、能源、制造、廣電傳媒等行業(yè)。其中，新浪微博通過(guò)阿里云完成了IPv6公網(wǎng)訪問(wèn)業(yè)務(wù)的升級(jí)改造，下一步計(jì)劃通過(guò)無(wú)NAT的IPv6源地址更精準(zhǔn)地描繪用戶(hù)畫(huà)像，為用戶(hù)提供千人千面的定制化服務(wù)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)創(chuàng)新與增值;長(zhǎng)江電力基于IPv6網(wǎng)站解決方案，實(shí)現(xiàn)了互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)站和應(yīng)用系統(tǒng)的雙棧訪問(wèn)，為終端用戶(hù)提供了更流暢的網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)。

　　阿里巴巴集團(tuán)CTO、阿里云智能總裁張建鋒表示，“讓技術(shù)變成全社會(huì)能夠共享的普惠基礎(chǔ)設(shè)施，從而降低整個(gè)社會(huì)的創(chuàng)新成本，這是阿里巴巴技術(shù)的愿景。我們希望通過(guò)阿里云向客戶(hù)、合作伙伴分享技術(shù)發(fā)展的紅利，共同構(gòu)建中國(guó)的IPv6生態(tài)，推動(dòng)中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)加速邁向下一代互聯(lián)網(wǎng)?！?/p>

　　未來(lái)，隨著網(wǎng)絡(luò)連接數(shù)從十億級(jí)跨越到萬(wàn)億級(jí)，網(wǎng)絡(luò)的能力也需要進(jìn)行跨越式的變革。網(wǎng)絡(luò)將打破“泛在連接”的邊界，成為一個(gè)超連接能力平臺(tái)，將具有差異性的服務(wù)能力、確定性的傳輸能力、去中心化的網(wǎng)狀組網(wǎng)信任能力、智能組網(wǎng)和極簡(jiǎn)人工的管控能力等超越基礎(chǔ)連接的能力。

　　網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將以IPv6為起點(diǎn)，將移動(dòng)性、安全可信、服務(wù)質(zhì)量作為內(nèi)生的機(jī)制嵌入到數(shù)據(jù)通信協(xié)議的數(shù)據(jù)平面當(dāng)中，并允許用戶(hù)交互式的向網(wǎng)絡(luò)表達(dá)差異化的需求。數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)必將跨越當(dāng)前的瓶頸，用系統(tǒng)性的最優(yōu)方案解決網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題、滿(mǎn)足未來(lái)需求，成為信息產(chǎn)業(yè)和其他網(wǎng)絡(luò)相關(guān)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的堅(jiān)強(qiáng)基礎(chǔ)和重要引擎。