一文浅析IPv6介绍及优势

作者：仝妍

单位：中国移动智慧家庭运营中心

伴随着数字经济的蓬勃发展， 多元化的线上服务和更复杂的应用连接都离不开高质量的网络基座支撑。IPv6规模部署和应用，是互联网升级演进的必然趋势，是网络技术创新的重要方向，是网络强国建设的基础支撑。目前我国IPv6地址拥有量达到64324块/32，全球排名第二，仅次于美国。

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（Internet 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。

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。

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。

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。

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。

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。

编辑：黄飞