全網(wǎng)IPv6部署帶來(lái)的現實(shí)問(wèn)題

　　2018年以來(lái)，國內掀起了IPv6網(wǎng)絡(luò )改造的熱潮，從運營(yíng)商到互聯(lián)網(wǎng)，從企業(yè)到個(gè)人，都要將IPv6的網(wǎng)絡(luò )改造付諸于行動(dòng)，不少企業(yè)都立了軍令狀，必須要在2018年完成IPv6網(wǎng)絡(luò )初步改造，讓IPv6跑起來(lái)。不過(guò)，IPv6的口號喊了這么多年，一直沒(méi)有什么聲響，大家都沒(méi)有改造的意愿，因為從眼前看IPv6就是一個(gè)費錢(qián)費力又得不到更多好處的事情，IPv4地址是不夠用，但也有一些延緩的變通技術(shù)。5G、物聯(lián)網(wǎng)興起來(lái)后，對IPv6的需求迫切了，IPv4再怎么節省也無(wú)法滿(mǎn)足物聯(lián)網(wǎng)的未來(lái)部署，這推動(dòng)著(zhù)所有的網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商必須要進(jìn)行IPv6改造。改造意愿是一方面，技術(shù)部署也存在不少阻力，IPv4網(wǎng)絡(luò )運行多年，各種網(wǎng)絡(luò )聯(lián)接和應用盤(pán)根錯節，極其復雜，這時(shí)再將IPv6納入進(jìn)來(lái)，網(wǎng)絡(luò )就更復雜了，部署IPv6面臨著(zhù)很多現實(shí)問(wèn)題。

　　首先，就是轉發(fā)表項容量的問(wèn)題

　　網(wǎng)絡(luò )設備轉發(fā)芯片為實(shí)現簡(jiǎn)單，基本都是采用IPv4和IPv6公用轉發(fā)表的方式，一條IPv6占用兩條IPv4表項或者四條IPv4表項。IPv4存量網(wǎng)絡(luò )規模太大，不可能用IPv6將IPv4一下子替掉，就需要讓兩者在一個(gè)網(wǎng)絡(luò )中，甚至一臺設備上共存，IPv6要占用原有IPv4資源，IPv4和IPv6共存，IPv6要占用更多的資源，會(huì )使得IP轉發(fā)表資源急劇下降。網(wǎng)絡(luò )在設計之初，雖然IPv6作為網(wǎng)絡(luò )設備的基本功能都要求支持，但對容量并沒(méi)有明確要求，實(shí)際部署時(shí)IPv6功能也是擺設，沒(méi)有實(shí)際用，現在真要用了，就要認真考慮容量問(wèn)題了。比如：設備若IPv4轉發(fā)表是16K，則只能支持IPv6轉發(fā)表是8K，如果是兩者公用，那么應該是IPv4+2*IPv6=16K。實(shí)際應用時(shí)可用轉發(fā)表項數量會(huì )更少，這是因為IPv4和IPv6的IP地址長(cháng)度并不相同，IPv6是IPv4的四倍，有128個(gè)BIT，長(cháng)度差異導致兩者向同一個(gè)IP轉發(fā)表下發(fā)時(shí)，極其容易出現HASH沖突，從而下不去，報資源不足。實(shí)際應用中，這種情況實(shí)際可用的容量也就達到原來(lái)的一半，16K的資源，總共也就下發(fā)8K左右，即IPv4+2*IPv6=8K，之后出現HASH沖突的概率大大增加了。顯然，若是現網(wǎng)中設備的IPv4表項已經(jīng)使用的比較多，就不能再啟用IPv6了，轉發(fā)表資源會(huì )快速下降，出現不足。

　　其次，是IPv4與IPv6互通問(wèn)題

　　部署IPv6不能將原來(lái)的IPv4網(wǎng)絡(luò )推倒重建，IPv6部署是循序漸進(jìn)的過(guò)程，這就要求技術(shù)上處理好舊的IPv4網(wǎng)絡(luò )與新的IPv6網(wǎng)絡(luò )兼容性，尤其是兩者互通問(wèn)題，有的網(wǎng)絡(luò )終端是IPv4的，網(wǎng)絡(luò )接入是IPv4的，核心部署是IPv6的，也有的網(wǎng)絡(luò )終端是IPv6的，網(wǎng)絡(luò )部分又是IPv4的，這就要解決互通問(wèn)題。以我們最熟悉的QQ為例，如果IPv4和IPv6用戶(hù)不能互相通信將是非常糟糕的情況。顯然，大家已經(jīng)為此設計了一些互通技術(shù)：雙棧、隧道和地址轉換三種。雙棧技術(shù)本身不解決網(wǎng)絡(luò )互聯(lián)互通，只是要求所有主機都支持兩種IP協(xié)議，這樣對用戶(hù)而言就是互通了，通過(guò)主機上的協(xié)議切換從而與兩個(gè)網(wǎng)絡(luò )的用戶(hù)實(shí)現互通，但這樣無(wú)法做到無(wú)縫切換，要同時(shí)與IPv4、IPv6網(wǎng)絡(luò )都要實(shí)時(shí)互通技術(shù)上就存在困難，只能將主機的網(wǎng)卡來(lái)回切換，分別與兩個(gè)網(wǎng)絡(luò )實(shí)現互通。隧道技術(shù)可以解決雙向互通，但還是需要強大的隧道服務(wù)器，隧道的帶寬是一定限制，另外隧道其實(shí)是通過(guò)雙層IP頭實(shí)現的，這樣增加了報文的長(cháng)度，增加了占用帶寬，浪費掉了部分帶寬資源。地址轉換技術(shù)方面曾經(jīng)有一個(gè)標準草案NAT-PT，但已被IETF放棄了。另外還有法國運營(yíng)商Comcast提出的DS-Lite，國內CERNET2團隊提出的IVI，這些方案都是將隧道和地址轉換結合起來(lái)，可能更適合實(shí)現過(guò)渡的目的，但這些都大大增加了網(wǎng)絡(luò )開(kāi)銷(xiāo)，對網(wǎng)絡(luò )帶寬是個(gè)考驗。顯然，這些互連互通技術(shù)還不能讓人滿(mǎn)意，只能作為過(guò)渡技術(shù)臨時(shí)被采用。

　　第三，是兩張網(wǎng)運維的問(wèn)題

　　在兩張不同的網(wǎng)絡(luò )上，虛擬機如何遷移，遷移過(guò)程中的運維管理問(wèn)題也需要考慮。我們面臨著(zhù)要同時(shí)運維IPv6和IPv4兩張網(wǎng)絡(luò )，運維工作量是原來(lái)的兩倍還不止，IPv6的技術(shù)特點(diǎn)和IPv4并不是簡(jiǎn)單的地址加長(cháng)，在協(xié)議處理、安全保護、狀態(tài)計算等方面都有差異，所以運維的知識還要補充和學(xué)習，甚至要引入一些IPv6的技術(shù)專(zhuān)才，這些都給運維的工作和資金帶來(lái)壓力。同時(shí)，兩張網(wǎng)還不是隔離的，在同一臺設備上都要共存，還要考慮兼容問(wèn)題，相同的命令看IPv4轉發(fā)表是一個(gè)結果，看IPv6又是一個(gè)結果，將兩者放在一起看又可能是另外的結果，如何分析，都需要積累經(jīng)驗。原來(lái)運維的工具，顯然要將IPv6網(wǎng)路部分也要納入，但很多時(shí)候這些信息并不能分開(kāi)統計與分析，比如端口流量，無(wú)法區分是IPv4流量還是IPv6流量，流量圖上看出是哪部分流量，出了問(wèn)題自然也看不出是IPv4流量出了問(wèn)題，還是IPv6流量出了問(wèn)題，只能通過(guò)其它方面的表現來(lái)確定。在運維可視化、自動(dòng)化工具方面都要考慮IPv6部分，尤其是兩種網(wǎng)絡(luò )共存的情況，如何顯示，哪個(gè)內容分開(kāi)現實(shí)，哪些內容又要匯總在一起來(lái)顯示，這里都還不能用技術(shù)來(lái)解決。

　　當然還遠不止這幾個(gè)方面的問(wèn)題，IPv6沒(méi)有廣播，只有組播，要占用不少的組播轉發(fā)表項，設備能否滿(mǎn)足，IPv6地址長(cháng)，設備ACL匹配能力是否夠，匹配到IPv6地址比較深入的內容等等，這些都是IPv6在實(shí)際網(wǎng)絡(luò )部署時(shí)面臨的現實(shí)問(wèn)題。IPv6的部署刻不容緩，很多網(wǎng)絡(luò )已經(jīng)陸續上了IPv6，但真正能有IPv6流量跑起來(lái)的又有幾個(gè)網(wǎng)絡(luò )呢，這些擺在大家面前的現實(shí)問(wèn)題若不能一一很好的解決，IPv6就算是已在所有設備上都啟用了，那IPv6也不過(guò)是一種擺設，空載跑跑而已，很難形成氣候，IPv6真正替換IPv4網(wǎng)絡(luò )還有很長(cháng)的路要走。