IPv6是新一代互联网发展的必由之路

文 | 陈伟 闫成印

2012年成为中国关注和发展IPv6的一个新纪元，IPv6将是未来新一代互联网发展的必由之路。

近年来，关于IPv4地址行将枯竭的警钟已经多次敲响，同时移动互联网应用需求正与3G通信技术一起成为未来IP地址的需求大户，随着物联网技术与应用的发展，加之三网融合等相关业务的进一步推进，人类对于IP地址的需求将成倍增长。随着应用需求的日益迫近，已经发展了30多年的IPv4，其理论上43亿的IP地址将在近两年内彻底告急，IPv6携其近乎于无限量的IP地址空间优势，正日益得到全球各国的关注，2012年也成为中国关注和发展IPv6的一个新纪元，IPv6将是未来新一代互联网发展的必由之路。

互联网发展过程中的IPv4与IPv6

IPv4在30多年的互联网发展历史进程中发挥了重要作用，从技术与容量层面正走向发展的尽头。IPv4(Internet Protocol version 4)，是互联网协议（InternetProtocol，IP）的第四版，也是第一个被广泛使用，构成现今互联网技术的基石的协议。IPv4可以运行在各种各样的底层网络上，比如端对端的串行数据链路(PPP协议和SLIP协议)、卫星链路等。瑟夫在二十世纪70年代创立了名为IPv4的32位地址，地址总容量43亿个IP地址。1981年RFC 791标准发布，IPv4正式进入互联网应用的历史进程。2000年以后，全球互联网的快速发展，IPv4的IP地址开始了加速的消耗过程，这一历史进程中，互联网用户数量与产业规模同时出现快速上升，而可供分配的IPv4地址数量也在急剧下降，2011年2月，随着最后一批IP地址的分配完成，IPv4的IP地址已经全部分配完。

IPv6(Internet Protocol version 6)的出现是历史的必然，也是NGN发展工作的重心。早在1990年，就有专家指出，IPv4地址将要枯竭，而下一代互联网IP协议技术开始提上议事日程。下一代互联网是业界为了解决目前互联网的地址瓶颈、质量和安全等问题而提出的未来发展的总体设想，尽管IPv6并不能概括下一代互联网的全部，多年的发展过程中，已经形成了一个完整成熟的标准体系，而业界一般泛指的下一代互联网的核心内容即指IPv6。因而，从这种意义上讲，下一代互联网的工作重心其实就是要平稳有效地向IPv6过渡，在这一进程中，要尽可能地提升网络可用、可控、可管、可扩、可信、安全服务等方面的能力。

表1 IPv6全球及中国的发展历程

IPv4地址面临枯竭

IPv4地址数量有限，而且在全球的发展及其分布很不均匀。贝叶思咨询在系列专题报告《全球及中国域名系统市场研究报告》中跟踪了域名工具（Domain Tools）的数据，数据表明，截至2012年3月底，全球246个国家与地区分配的IP地址数量为34.85亿，距离理论上近43亿的IP地址数量已经消耗殆尽，而且考虑到其在全球分布的不均衡性，IP地址枯竭的现象体现更为突出。全球IPv4地址在一些主要国家与地区的分布情况如下表所示。尽管中国拥有的IP地址数量排在美国之后居第二位，但是仅从互联网网民数量来看，中国拥有全球四分之一的互联网用户，却仅占有9.4%的IP地址数量，可见中国IP地址资源更为紧缺。

IPv4地址2011年全部分配完，地址资源库枯竭。2011年2月3日，国际互联网名称和编号分配公司(ICANN)公布：最后一批IPv4地址当天分配已经完毕，IP地址总库已经枯竭。IANA将最后5个A分配给五大区域地址分配机构(RIR)，标志着全球IPv4地址总库完全耗尽，IPv4地址资源时代已经结束。2011年4月，亚太互联网络信息中心(APNIC)宣布亚太地区IPv4地址也已经分配完毕，最后1个A只用于IPv6过渡。

IPv4技术本身存在浪费资源与分配不均等问题导致其地址资源更为紧缺。专家指出，从IPv4的技术本身来看，在采用A、B、C三类编址方式后，虽然方便了IP地址的管理，但却浪费了上千万的地址，特别是B类地址。而且全球各国IPv4地址分布存在着极为不均的情况，比如美国一些大学和公司占用了大量的IP地址，造了明显的闲置。国际电信联盟副秘书长赵厚麟曾经表示，美国人口只有3亿，但掌握的IP地址接近全球总数的40%，其中，大部分一直闲置。本来已经总体紧张的IPv4地址，在区域配置极不均衡的情况下，更显紧缺。

同时，移动互联网、物联网、云计算等对于IP地址的需求正如饥似渴。近几年随着全球移动通信由2G向3G的逐渐过渡，使得移动互联网等新型移动应用具备了在多方支持下大力发展的基础，移动互联网市场正加速启动，从移动互联网网民的数据量来看，其增长势头更是远胜过传统互联网，在传统互联网宽带化拓展的同时，移动互联网对于IP地址的需求将日益释放出来，将提出数十亿的IP地址的潜在需求。

物联网作为近几年快速启动和发展的战略新兴产业已经得到了全球各国与地区的重视与发展，考虑到云计算的支撑，物联网的发展对于IP地址的需求将加倍增长。以我国为例，目前我国分配的IPv4地址数量不足3.3亿个，CNNIC的数据显示，我国2011年底已经有5.13亿网民，手机网民达3.56亿，网民数量正加速增长。而如果按照未来5年发展100亿物联网用户、5亿固定宽带、10亿移动互联网用户来计算，CATR（工业和信息化部电信研究院）估算，未来5年我国IP地址需求量将为345亿。这个数字就已经是现有分配的IPv4地址数量的100倍以上，缺口之大可以想象。

在IP地址枯竭的情况下，如果没有足够的IP地址，将意味着未来人们将不得不更多地共享IP地址，网络连接的速度也将受到限制，同时费用有可能上升，网络安全与服务质量面临下降。因而，解决IPv4地址枯竭的问题已经成为摆在全球各国面前的迫切要求，尤其对于IP地址本身就紧缺的中国而言，这一要求就更加迫切。IPv6作为技术种子之一，将会促进全球互联网的发展。对于缺少IP地址的中国来说，尤其如此。

全球IPV6发展正日益加速

与IPv4相比，IPv6最重要的一点在于解决了IP地址有限的数量问题，由于地址长度扩展为128位地址，足已满足任何可预计的地址空间分配（IPv4理论上能够提供的上限是近43亿个，而IPv6理论上地址空间的上限是43亿×43亿×43亿×43亿）。

整体来看，IPv6的优势表现在多个方面，其中至少表现在以下几个主要方面：

● 报文格式的改变－地址长度由原来的32位增加为现在的128位，解决了地址空间匮乏的危机

● IPv6地址的自动配置－完成了“即插即用”功能，减少了网络管理的复杂性

● 提供了对移动性的更好支持，处理效率大大提升

● 提供了对IPsec的更好支持，支持端到端的安全性

● 层次化的网络结构，提高了路由效率等优势

正是由于IPv6的优势特征，近年来在全球主要国家与地区都得到了快速的发展。截至目前，世界主要国家已经推出了IPv6发展的路线图与时间表。尤其在IPv4地址更紧缺的亚洲和欧洲对IPv6更是大力推动，IPv6的标准化进程有明显的加快，具有IPv6技术的网络设备和网络终端，以及相关的硬件平台的推出也加快了步伐，基于IPv6的业务应用也开始得到大力推进。截至2011年底，全球IPv6支持资源数量开始加速增长。

从2011年开始，IPv6在全球支持的IPv6网站增长19倍，部署进入了提速阶段。2011年底，全球获取IPv6认证ISP的（网络服务提供商）已经达到131家，网站达到1414个。全球315个顶级域名服务器中有267个支持IPv6。

截至2012年3月，我国IPv6地址量已经比2011年初增加了23倍以上，上升到全球第四位，拥有的IPv6地址数量达到了9405个，然而，IPv6地址在全球市场中占有比例仍非常少，仅为7.69%。

图1 近来来中国IPv4与IPv6地址数量及变化情况