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)規模部署行動(dòng)計劃》，加快推進(jìn)基于IPv6的下一代互聯(lián)網(wǎng)規模部署，計劃指出到2018年末國內IPv6活躍用戶(hù)數要達到2億，2020年末達到5億，2025年末中國IPv6規模要達到世界第一。

　　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，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”，當網(wǎng)絡(luò )設備連接上互聯(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 )上的其他設備可以通過(guò)這個(gè)地址找到你后，才能和你的設備溝通。同時(shí)需要注意的是，如果只有地址，對發(fā)送方來(lái)說(shuō)，數據包是不能被發(fā)送出去的，還需要一個(gè)協(xié)議頭來(lái)描述當前發(fā)送的數據包，協(xié)議頭中記錄了一個(gè)數據包中數據的長(cháng)度等信息。

　　IPv4是IETF在1981年發(fā)布的RFC 791標準。IPv4總計約能提供約40億條IP地址，在這里你可能會(huì )以為當時(shí)的人目光短淺，但可以負責任的跟各位講，這個(gè)數量在當時(shí)來(lái)看，是個(gè)不可想象的天文數字。

　　沒(méi)有對比就有傷害，這里要引用一下小米公司董事長(cháng)雷軍的話(huà)：“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)候所用的第一臺電腦是Apple Ⅱ，內存只有64KB，現在小米MIX2的8GB內存是當時(shí)那臺電腦內存的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年電腦的內存和現在相比，已經(jīng)增加了13萬(wàn)倍，而1981年的RFC 791標準，到現在卻沒(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)”的現代，肯定是不夠的?，F在除了電腦和手機之外，所有的智能設備都會(huì )占據一個(gè)IP，智能手環(huán)、手表、電視機、智能冰箱、智能洗衣機、智能空調、門(mén)鎖等，這么說(shuō)吧，只要能接入互聯(lián)網(wǎng)的設備，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，北美現在占有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)就是設計地址長(cháng)度達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地址給電子設備使用。

　　近乎無(wú)窮的IP地址讓IPv6能容得下海量設備，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)、云計算、大數據、人工智能等新興業(yè)態(tài)的快速發(fā)展。

　　當然，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)驗室高級主任工程師蔣勝表示：“相比于IPv4，IPv6協(xié)議及標準發(fā)展的六大趨勢— —簡(jiǎn)化、易于功能擴展、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)側全自動(dòng)生成;而可路由的全球單播地址也通過(guò)IPv6獨有的鄰居發(fā)現(Neighbor Discovery)協(xié)議中的SLAAC功能自動(dòng)完成配置。自動(dòng)化的需求和趨勢也在場(chǎng)景化的路由自動(dòng)配置方案中得到了體現，實(shí)現了特定網(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 )自管理方面的標準，目前已經(jīng)制定的、基于IPv6的自組織管理功能主要包括：帶安全認證的設備即插即用;管理平面路由自通，使能設備跟網(wǎng)管自動(dòng)對接;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 )層識別方式;使得路由器對流的識別不再依賴(lài)傳統的五元組，可以在不解析TCP/UDP的四層傳輸層包頭的條件下，實(shí)現對流的精準識別，并匹配相應的流轉發(fā)策略。而不同應用的流，其實(shí)對網(wǎng)絡(luò )轉發(fā)有著(zhù)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，旨在為數據流提供確定性的低時(shí)延及低抖動(dòng)的IP層轉發(fā)，目前提出的DIP(Deterministic IP)技術(shù)能夠通過(guò)確定性的報文調度和核心無(wú)狀態(tài)的網(wǎng)絡(luò )架構，同時(shí)實(shí)現三層大網(wǎng)端到端時(shí)延確定性和大規?？蓴U展性，使得在IP網(wǎng)絡(luò )可以為高優(yōu)先級別的流提供確定性的轉發(fā)服務(wù)。

　　IPv6的大地址空間，使能了海量的設備接入，突破了IPv4地址40億地址空間的限制，允許幾乎無(wú)上限的接入數量。我們正步入萬(wàn)物互聯(lián)的全數字化社會(huì )，通信主體不僅在數量上呈指數級增長(cháng)，同時(shí)呈現出多樣化趨勢，對業(yè)務(wù)的需求也不一致，原來(lái)定長(cháng)、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(cháng)、結構化地址可以有效支持海量、異構通信實(shí)體的互聯(lián)需求;多樣化的尋址方式允許應用直接表達通信需求，消除對額外映射系統的依賴(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的大規模普及已是必然之勢。但IPv6，離我們遠嗎?其實(shí)，IPv6已經(jīng)來(lái)到了我們身邊。

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

　　數千萬(wàn)淘寶APP用戶(hù)通過(guò)IPv6網(wǎng)絡(luò )參與其中，用戶(hù)體驗實(shí)現了無(wú)縫切換。這也是IPv6技術(shù)在國內首次大規模應用。這次應用不僅實(shí)現了端-管-云-應用的全線(xiàn)貫穿，同時(shí)也為中國互聯(lián)網(wǎng)向IPv6的大規模遷移積累了寶貴的實(shí)戰經(jīng)驗。

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

　　阿里巴巴從2017年開(kāi)始率先投入IPv6技術(shù)的研發(fā)與應用。在運營(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)億的應用成為國內首批落地IPv6技術(shù)的APP。

　　據了解，阿里集團IPv6的改造計劃分四個(gè)階段：

　　1、2018年中前，支持外網(wǎng)IPv6的訪(fǎng)問(wèn);

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

　　3、2019年底前，完成內內網(wǎng)IPv6互訪(fǎng);

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

　　當然，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(fǎng)問(wèn)業(yè)務(wù)的升級改造，下一步計劃通過(guò)無(wú)NAT的IPv6源地址更精準地描繪用戶(hù)畫(huà)像，為用戶(hù)提供千人千面的定制化服務(wù)，實(shí)現業(yè)務(wù)創(chuàng )新與增值;長(cháng)江電力基于IPv6網(wǎng)站解決方案，實(shí)現了互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)站和應用系統的雙棧訪(fǎng)問(wèn)，為終端用戶(hù)提供了更流暢的網(wǎng)絡(luò )體驗。

　　阿里巴巴集團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設施，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，共同構建中國的IPv6生態(tài)，推動(dòng)中國互聯(lián)網(wǎng)加速邁向下一代互聯(lián)網(wǎng)?！?/p>

　　未來(lái)，隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )連接數從十億級跨越到萬(wàn)億級，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，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)量作為內生的機制嵌入到數據通信協(xié)議的數據平面當中，并允許用戶(hù)交互式的向網(wǎng)絡(luò )表達差異化的需求。數據通信網(wǎng)絡(luò )必將跨越當前的瓶頸，用系統性的最優(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)展的堅強基礎和重要引擎。