关于IPv6，你了解多少？

Part 01

IPv6背景分析 

政策背景

2022年4月25日，中央网信办、国家发展改革委、工业和信息化部联合印发《深入推进IPv6规模部署和应用2022年工作安排》。

2021年7月8日，工业和信息化部 中央网络安全和信息化委员会办公室发布关于印发《IPv6流量提升三年专项行动计划（2021-2023年）》的通知。

2021年7月12日，中央网络安全和信息化委员会办公室 国家发展和改革委员会 工业和信息化部 发布关于加快推进互联网协议第六版（IPv6）规模部署和应用工作的通知。

2020年3月19日，工业和信息化部发布关于开展2020年IPv6端到端贯通能力提升专项行动的通知。

2017年11月26日，中共中央办公厅 国务院办公厅印发 《推进互联网协议第六版（IPv6）规模部署行动计划》。

发展背景

谈到IPv6发展背景，首先来聊一下IP地址。IP地址（Inte.NET Protocol Address）是指互联网协议地址，给因特网上的每台计算机和其它设备都规定了一个唯一的地址，这个唯一的地址相当于是设备的唯一标识，方便其他设备高效的识别并找出自己。

IPv4使用32位（4字节）地址，从理论上讲，地址空间最多约43亿个，其中北美占有3/4，而人口最多的亚洲只有不到4亿个。随着地址不断被分配给最终用户，IPv4地址枯竭问题也在随之产生。

中国数字经济迅速发展下，以5G、人工智能、大数据、云计算等为核心的数字技术催生出了一系列新产品，对网络的要求越来越高，IPv4网络的缺点和局限也越来越明显，因此刺激了IPv6的部署。

在IPv4环境下，存在传输加密能力弱、报文易被监听等安全问题，这些安全问题促使网络IP地址协议层优化需求的升级，这种需求的升级也会在很大程度上加速IPv6的部署。

Part 02

IPv6介绍及优势 

IPv6是英文“Internet Protocol Version 6”的缩写，是互联网工程任务组设计的用于替代IPv4的下一代IP协议，其地址数量号称可以为全世界的每一粒沙子编上一个地址。

1️⃣ 更大的地址空间

IPv6的地址长度为128位，最大的地址个数为2^128，是IPv4地址长度的4倍。

2️⃣ 层次化的地址结构

IPv6地址编码采用分层分级结构，一条记录表示一片子网，缩小了路由器中路由表的规模，提高了路由器转发数据包的速度。

3️⃣ 自动编址

IPv6提供无状态地址自动配置，指主机通过监听路由通告获得全局地址前缀（64位），将地址前缀与节点的mac地址派生的标识或用户指定的接口标识组合来构建IPv6地址。相比使用DHCP的IPv4，地址配置速度更快，网络的管理更加方便和快捷。

4️⃣ 可扩展性

相较IPv4，IPv6报文中不再有“选项”字段，而是通过“下一报头”字段配合IPv6扩展报头来实现选项的功能。IPv6报文的整体结构分为IPv6报头 、扩展报头和上层协议数据。IPv6报头是必选报文头部，长度固定为40B，包含该报文的基本信息。扩展报头是可选报头，一个IPv6数据包中可能存在0个、1个或多个扩展报头。当使用多个扩展报头时，每个扩展报头中都包含“下一报头”字段，用来指明下一个扩展报头的类型。

5️⃣ 安全性

IPv6支持IPSec，用户可以对网络层的数据进行加密，具有更高的安全性。且在IPV6中的加密与鉴别选项提供了分组的保密性与完整性，较大的增强了网络的安全性。

Part 03

IPv6过渡技术 

IPv4向IPv6过渡需要相当长的一段时间，在这段时间里，IPv4和IPv6是共存的。为了形象地说明IPv4和IPv6的互通和过渡，很多技术文档中都是用到“IPv4海洋”和“IPv6小岛”的比喻。初期，整片网络是一片IPv4海洋，在过渡过程中，逐渐出现IPv6小岛，渐渐IPv6小岛越来越多，慢慢的取代IPv4。IPv4向IPv6过渡技术常见的有IPv6/IPv4双协议栈技术、隧道技术和网络地址转换技术。

IPv6/IPv4双协议栈技术

双栈技术就是使IPv6网络节点中同时配置IPv4和IPv6两种协议栈。这样设备既能与IPv4网络通信又能和IPv6网络通信。

 隧道技术

隧道技术是IPv6初期使用的技术。适用于在IPv4主干网络上，实现局部IPv6网络之间的通信。在隧道入口处，路由器将IPv6的数据分组封装在IPv4中，该IPv4分组的源地址和目的地址分别是隧道入口和出口的IPv4地址，在隧道出口处，再将IPv6分组取出转发给目的站点。

网络地址转换技术

网络地址转换（Network Address Translator，NAT）技术是在IPv6网络和IPv4网络间部署协议转换设备。IPv4主机要和外部的IPv6主机通信时，在NAT服务器中将IPv4地址变换成IPv6地址，服务器维护一个IPv4与IPv6地址的映射表。反之，当IPv6主机和外部IPv4主机进行通信时，在NAT服务器中将IPv6地址变换成IPv4地址。

Part 04

IPv6展望 

IPv4和IPv6是两种不同的网络协议，不能直接互通，在短时间内想用IPv6取代IPv4是很困难的。但随着5G网络、物联网、大数据、云计算等新兴产业的发展，IP地址的需求呈现爆发式的增长，那么既能提供海量地址资源又能解决IPv4网络缺陷的IPv6无疑是最佳选择。

2022年8月24日，中央网信办组织召开的“2022年全国深入推进IPv6规模部署和应用工作推进会议”指出，截至2022年7月，我国IPv6活跃用户数达6.97亿，固定网络IPv6流量占比达10%，移动网络IPv6流量占比达40%，整体发展势头良好，IPv6规模部署和应用取得明显进展。