人工智慧、大資料、雲端計算、物聯網，其實都是和我們未來的生活息息相關，但是，這一切的基礎設施都需要一個位置身份識別符號：IPv4 或 IPv6

有了身份識別符號 IPv4 或 IPv6，才能構建我們想象中的下一個時代。然而IPv6的中國之路卻異常尷尬，近20的發展，IPv6被人們反覆提及，但又不斷地被淹沒和遺忘。

20年的“原地踏步”到“全球領先”，中國的IPv6要想加速跑，必須擁有“魔鬼的步伐”，當然絕非“摩擦，摩擦”這麼簡單，而是一個循序漸進式的飛躍。

為了讓“魔鬼的步伐”更有力，下一代網際網路國家工程中心雙劍出鞘，在中國首次架設IPv6根伺服器，並面向公眾免費提供DNS服務。

IPv6

地址長度：128位

地址數量：2^128（約3.4×10^38）

IPv4

地址長度：32位

地址數量：2^32（約4×10^9）

往事不堪：我國IPv6“起大早，趕晚集”

TCP/IP協議是網際網路發展的基石，其中IP是網路層協議，規範網際網路中分組資訊的交換和選路。目前採用的IPV4協議地址長度為32位，總數約43億個IPv4地址已分配殆盡。

在當時，“40億空間已經大得不得了。沒想到網際網路急劇發展，人們開始意識到，這個數量級並不能滿足網際網路飛速發展的需求”。中國工程院院士、清華大學教授吳建平說。

為了修正IPv4的不足，IPv6被寄予厚望。“IPv6的地址空間擴大到2的128次方（米撲部落格注：3.4*10^38）。這個空間大到無法想象，也就是說，地球上每一平方米，都可以有10的26次方的地址，甚至可以分配地址到空中的塵埃

對於以“萬物互聯”為目標的物聯網建設來說,這意味著所有想要連上網的物體都能被分配到IP地址。可以說，IPv6將成為下一代人類智慧生活的樞紐工程。

TCP/IP協議共同開發者、被譽為“網際網路之父”之一的文頓·瑟夫博士表示：“IPv4是實驗網路，IPv6網路是未來發展的必由之路。”

然而，IPv6這條通往未來的必由之路在中國竟是“起了大早，趕了晚集”！

資料顯示，在IPv6使用者比例上，美國是第三名，比利時是第一名，兩者這一比例都達到了30%到50%，日本也有15%的使用者，基礎設施比較落後的印度也有11%的使用者，而中國排第52名，只有7%的使用者。

“截至2017年6月底，我們固網的網民數是7.51億，移動網際網路使用者7.24億，但我國的IPv4地址只有3.3845億，平均每個固網網民人均IPv4地址是0.45個，半個都不到。

鄔賀銓指出，“實際上，中國是最需要IPv6的國家，也是全球最早開展Ipv6及下一代網際網路技術研究、標準制定、應用研發和規模商用的國家之一，首創以純IPv6建成了當時全球最大的IPv6網路。但是截至今年7月資料顯示，IPv6使用者佔網絡使用者之比到56%左右了，美國也到了30%多，中國是最需要IPv6的，但中國的IPv6佔比還不到0.3%。”

談到我國IPv6發展為何起了大早，趕了晚集，鄔賀銓分析有5大原因：

1）落入了私有地址的陷阱難以自拔；

2）缺乏明確的市場導向和政府應用先行意識；

3）應用和網站向IPv6遷移嚴重滯後拖後腿；

4）一些誤解和干擾影響了國家發展IPv6戰略的執行；

5）將IPv6與網路安全對立，過分擔心IPv6的內容過渡困難，舉棋不定。

加速的現在：需要“魔鬼步伐”

1998年，CERNET（中國教育和科研計算機網）首次在中國引進IPv6。實際上，IPv6在中國的發展，已經接近20個年頭。這期間，IPv6被人們反覆提及，但是又不斷地被淹沒和遺忘。

近日，中共中央辦公廳、國務院辦公廳近日印發了《推進網際網路協議第六版（IPv6）規模部署行動計劃》（下稱計劃），政府的一紙公文正式終結了IPv6的尷尬狀態。

計劃提出要用5到10年時間，形成下一代網際網路自主技術體系和產業生態，建成全球最大規模的IPv6商業應用網路，實現下一代網際網路在經濟社會各領域深度融合應用，併成為全球下一代網際網路發展的重要主導力量。

同時，計劃提出，到2018年末，中國IPv6活躍使用者數將達到2億，在網際網路使用者中的佔比不低於20%，國內使用者量排名前50位的商業網站全面支援IPv6；到2020年末，IPv6活躍使用者數超過5億；到2025年末，網路、應用、終端全面支援IPv6。

從“趕晚集”到“全面領跑”，中國的IPv6要想加速跑，必須擁有“魔鬼的步伐”，當然絕非“摩擦，摩擦”這麼簡單，而是一個循序漸進式的飛躍。

“明年年底，要形成良性的思想驅動環境，IPv6的活躍使用者數要達到2個億，在網際網路使用者的佔比不低於20%；到2020年底，IPv6的活躍使用者數要超過5個億，佔比要超過50%，新增的網路地址不允許再使用私有的IPv4地址。到2025年底，我們國家IPv6的網路規模、使用者規模、流量規模位居世界第一位，網路應用終端全面支援IPv6，全面完成向下一代的網際網路的平滑演進升級，形成全球領先的下一代網際網路技術產業體系。”

下一代網際網路國家工程中心主任劉東在接受採訪時指出，國家政策對於IPv6的統籌部署已經明確，最關鍵的是產業各界要停止“觀望”。“IPv6對於企業來說不是成本，而應該是投資，會帶來效益，IPv6與大資料、物聯網、雲端計算等的應用更是息息相關。企業如果現在還不順勢而為，很可能喪失發展先機。”

在2017年至2018年的重點工作中，計劃明確提出要開展LTE網路端到端IPv6業務承載能力建設，推動LTE網路、業務及終端全面支援IPv6，移動網際網路IPv6使用者規模不少於5000萬戶。此外，還涉及骨幹網IPv6互聯互通、都會網路和接入網改造、內容分發網路和雲服務平臺IPv6升級等方面。

針對IPv6發展的原則，鄔賀銓提出了四點建議：

第一是統籌規劃、重點突破，著力彌補IPv6應用的短板，實現技術產業網路應用的協同推進。

第二是政府引導、企業主導，加強政府的統籌協調、扶持和應用引領，優化發展環境，強調發揮企業在IPv6裡的主體作用，激發市場需求和企業的內生動力。

第三是創新發展保障安全，把發展跟安全同時推動。

第四是注重市場、匯聚民生，讓網際網路發展彙集億萬人民。

未來已來：“雙劍”已出鞘

人工智慧、大資料、雲端計算、物聯網，其實都是和我們未來的生活息息相關，但是，這一切的基礎設施就是IPv6。

有了它，才能構建我們想象中的下一個時代，同樣的，要想實現這些，我們必須成為共建者，而不是單純的使用者。

IPv6的規模化部署首先需要網路裝置和軟體的支援，包括路由器、交換機、伺服器等；

其次是基礎設施改造，包括資料中心（IDC）、內容分發網路（CDN）等；

最後是網際網路內容服務商包括APP等也需要支援IPv6。

其中，除了實力雄厚的BAT等網際網路巨頭外，一些中小網際網路公司也需要第三方解決方案公司來提供IPv6轉化的解決方案，蘊含大量的商機。

此前，在下一代網際網路示範工程（CNGI）中，運營商、裝置商、應用服務提供商大規模參與，對IPv4到IPv6的演進起到了比較好的驗證作用。

為了促進IPv6的發展，下一代網際網路國家工程中心雙劍出鞘，在中國首次架設IPv6根伺服器，並面向公眾免費提供DNS服務。

在網際網路發展中，根伺服器即根域名伺服器地位重要，主要用來管理網際網路的主目錄，被稱為網際網路的“中樞神經”。

由下一代網際網路國家工程中心牽頭髮起“雪人計劃”，已在全球完成25臺IPv6根伺服器架設，其中1臺主根伺服器和3臺輔根伺服器設在中國，打破了我國過去沒有根伺服器的境況。

最新統計資料顯示，截至2017年8月，25臺IPv6根伺服器在全球範圍內已累計收到2391個遞迴伺服器的查詢，主要分佈在歐洲、北美和亞太地區，一定程度上反映出全球IPv6網路部署和使用者發展情況。從流量看，IPv6根伺服器每日收到查詢近1.2億次。

作為網路基礎設施的重要組成部分，域名系統（DNS）因其“特殊性”，在過去30年間頻繁被攻擊，頂級域故障、DNS劫持、大規模DNS攻擊等事件時有發生，給全球網際網路產業帶來嚴重影響。而當前，提升使用者體驗、保障網路安全的大部分公共DNS均僅面向IPv4，這也是IPv6使用者不斷詬病的問題之一。

此外，為全面助力IPv6的發展，下一代網際網路工程中心依託自主研發的高效能IPv6 DNS系統，面向公眾免費提供DNS服務，首選DNS：240c::6666，備用DNS：240c::6644

本次推出的IPv6公共DNS以精準快速、安全穩定、DNS64三大特性來保障IPv6網路的高效和穩定。

據介紹，工程中心在北京、廣州、蘭州、武漢、芝加哥、弗裡蒙特、倫敦、法蘭克福等全球眾多地區部署遞迴節點。基於IPv6 BGP Anycast方式部署，讓使用者可以實現就近訪問，使得域名在解析到根伺服器的訪問時延明顯縮小，在速度上可以得到重要保障。不僅如此，IPv6公共DNS將通過主動同步com/net域名、快取熱點域名等舉措，減少遞迴過程，以最大程度實現快速應答。

在安全性方面，IPv6公共DNS支援單IP解析限速，通過安全限速可有效攔截惡意攻擊等，使用者的訪問安全將受到實時保護。同時，IPv6公共DNS支援DNSSEC安全解析驗證，使用者在訪問過程中無任何劫持，既不會出現惡意跳轉，也不會有強制性廣告出現。

同時為方便IPv6使用者訪問IPv4相關服務的切實需求，IPv6公共DNS特別推出DNS64解析服務，即通過該解析系統同樣可以響應純IPv6使用者對純IPv4網路資源的解析請求，這也在一定程度上避免了IPv4至IPv6過渡期所帶來的內容尚未完全改造升級的困擾。

劉東表示，“早發展、快發展IPv6網路是我國爭取全球網際網路主動權的關鍵舉措。而公共基礎設施的建設和提升，是IPv6大規模部署的先決條件。本次IPv6公共DNS面向全球免費服務，不僅為全球IPv6使用者提供了一個可以速度更快安全性更高的選擇，也希望可以對我國全面推進IPv6下一代網際網路部署起到促進作用。”

IPv6 頭結構

IPv6 擴充套件頭部

IPv6報文中不再有“選項”欄位，而是通過“下一報頭”欄位配合IPv6擴充套件報頭來實現選項的功能。

使用擴充套件頭時，將在IPv6報文下一報頭欄位表明首個擴充套件報頭的型別，再根據該型別對擴充套件報頭進行讀取與處理。

每個擴充套件報頭同樣包含下一報頭欄位，若接下來有其他擴充套件報頭，即在該欄位中繼續標明接下來的擴充套件報頭的型別，從而達到新增連續多個擴充套件報頭的目的。

在最後一個擴充套件報頭的下一報頭欄位中，則標明該報文上層協議的型別，用以讀取上層協議資料

IPv6 表示方法

IPv6的地址長度為128bit，是IPv4地址長度的4倍。

於是IPv4點分十進位制格式不再適用，採用十六進位制表示。

IPv6有3種表示方法：

一、冒分十六進位制表示法

格式為X:X:X:X:X:X:X:X，其中每個X表示地址中的16b，以十六進位制表示，例如：

ABCD:EF01:2345:6789:ABCD:EF01:2345:6789

這種表示法中，每個X的前導0是可以省略的，例如：

2001:0DB8:0000:0023:0008:0800:200C:417A→ 2001:DB8:0:23:8:800:200C:417A

二、0位壓縮表示法

在某些情況下，一個IPv6地址中問可能包含很長的一段0，可以把連續的一段0壓縮為“::”

但為保證地址解析的唯一性，地址中”::”只能出現一次，例如：

FF01:0:0:0:0:0:0:1101 → FF01::1101
0:0:0:0:0:0:0:1 → ::1
0:0:0:0:0:0:0:0 → ::

三、內嵌IPv4地址表示法

為了實現IPv4-IPv6互通，IPv4地址會嵌入IPv6地址中，此時地址常表示為：

X:X:X:X:X:X:d.d.d.d

前96b採用冒分十六進位制表示，而最後32b地址則使用IPv4的點分十進位制表示，

例如

::192.168.0.1

::FFFF:192.168.0.1

就是兩個典型的例子，注意在前96b中，壓縮0位的方法依舊適用

IPv4

IPv4，IP地址分成了A類、B類、C類、C類、E類，如下圖所示：

IP地址數量

截至2017年12月，我國IPv6地址數量為23430塊/32，年增長10.6%

全球 IPv4 地址數已於2011年2月分配完畢，全球IPv4總地址 2^32 大約40億個，

其中，需除去一些保留A、B、C段，如 10.0.0.0、172.16.0.0-172.31.0.0、172.168.0.0 、 192.168.0.0

自2011年開始我國IPv4地址總數基本維持不變，截至2017年12月，共計有33870萬個，全球佔比 3.387/40 = 8.468%