全網(wǎng)IPv6部署帶來的現(xiàn)實問題

　　2018年以來，國內(nèi)掀起了IPv6網(wǎng)絡(luò)改造的熱潮，從運營商到互聯(lián)網(wǎng)，從企業(yè)到個人，都要將IPv6的網(wǎng)絡(luò)改造付諸于行動，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。不過，IPv6的口號喊了這么多年，一直沒有什么聲響，大家都沒有改造的意愿，因為從眼前看IPv6就是一個費錢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)興起來后，對IPv6的需求迫切了，IPv4再怎么節(jié)省也無法滿足物聯(lián)網(wǎng)的未來部署，這推動著所有的網(wǎng)絡(luò)運營商必須要進行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(yīng)用盤根錯節(jié)，極其復(fù)雜，這時再將IPv6納入進來，網(wǎng)絡(luò)就更復(fù)雜了，部署IPv6面臨著很多現(xiàn)實問題。

　　首先，就是轉(zhuǎn)發(fā)表項容量的問題

　　網(wǎng)絡(luò)設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)芯片為實現(xiàn)簡單，基本都是采用IPv4和IPv6公用轉(zhuǎn)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(guī)模太大，不可能用IPv6將IPv4一下子替掉，就需要讓兩者在一個網(wǎng)絡(luò)中，甚至一臺設(shè)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，會使得IP轉(zhuǎn)發(fā)表資源急劇下降。網(wǎng)絡(luò)在設(shè)計之初，雖然IPv6作為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的基本功能都要求支持，但對容量并沒有明確要求，實際部署時IPv6功能也是擺設(shè)，沒有實際用，現(xiàn)在真要用了，就要認(rèn)真考慮容量問題了。比如：設(shè)備若IPv4轉(zhuǎn)發(fā)表是16K，則只能支持IPv6轉(zhuǎn)發(fā)表是8K，如果是兩者公用，那么應(yīng)該是IPv4+2*IPv6=16K。實際應(yīng)用時可用轉(zhuǎn)發(fā)表項數(shù)量會更少，這是因為IPv4和IPv6的IP地址長度并不相同，IPv6是IPv4的四倍，有128個BIT，長度差異導(dǎo)致兩者向同一個IP轉(zhuǎn)發(fā)表下發(fā)時，極其容易出現(xiàn)HASH沖突，從而下不去，報資源不足。實際應(yīng)用中，這種情況實際可用的容量也就達到原來的一半，16K的資源，總共也就下發(fā)8K左右，即IPv4+2*IPv6=8K，之后出現(xiàn)HASH沖突的概率大大增加了。顯然，若是現(xiàn)網(wǎng)中設(shè)備的IPv4表項已經(jīng)使用的比較多，就不能再啟用IPv6了，轉(zhuǎn)發(fā)表資源會快速下降，出現(xiàn)不足。

　　其次，是IPv4與IPv6互通問題

　　部署IPv6不能將原來的IPv4網(wǎng)絡(luò)推倒重建，IPv6部署是循序漸進的過程，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，這就要解決互通問題。以我們最熟悉的QQ為例，如果IPv4和IPv6用戶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(shè)計了一些互通技術(shù)：雙棧、隧道和地址轉(zhuǎn)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，這樣對用戶而言就是互通了，通過主機上的協(xié)議切換從而與兩個網(wǎng)絡(luò)的用戶實現(xiàn)互通，但這樣無法做到無縫切換，要同時與IPv4、IPv6網(wǎng)絡(luò)都要實時互通技術(shù)上就存在困難，只能將主機的網(wǎng)卡來回切換，分別與兩個網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)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，另外隧道其實是通過雙層IP頭實現(xiàn)的，這樣增加了報文的長度，增加了占用帶寬，浪費掉了部分帶寬資源。地址轉(zhuǎn)換技術(shù)方面曾經(jīng)有一個標(biāo)準(zhǔn)草案NAT-PT，但已被IETF放棄了。另外還有法國運營商Comcast提出的DS-Lite，國內(nèi)CERNET2團隊提出的IVI，這些方案都是將隧道和地址轉(zhuǎn)換結(jié)合起來，可能更適合實現(xiàn)過渡的目的，但這些都大大增加了網(wǎng)絡(luò)開銷，對網(wǎng)絡(luò)帶寬是個考驗。顯然，這些互連互通技術(shù)還不能讓人滿意，只能作為過渡技術(shù)臨時被采用。

　　第三，是兩張網(wǎng)運維的問題

　　在兩張不同的網(wǎng)絡(luò)上，虛擬機如何遷移，遷移過程中的運維管理問題也需要考慮。我們面臨著要同時運維IPv6和IPv4兩張網(wǎng)絡(luò)，運維工作量是原來的兩倍還不止，IPv6的技術(shù)特點和IPv4并不是簡單的地址加長，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(xí)，甚至要引入一些IPv6的技術(shù)專才，這些都給運維的工作和資金帶來壓力。同時，兩張網(wǎng)還不是隔離的，在同一臺設(shè)備上都要共存，還要考慮兼容問題，相同的命令看IPv4轉(zhuǎn)發(fā)表是一個結(jié)果，看IPv6又是一個結(jié)果，將兩者放在一起看又可能是另外的結(jié)果，如何分析，都需要積累經(jīng)驗。原來運維的工具，顯然要將IPv6網(wǎng)路部分也要納入，但很多時候這些信息并不能分開統(tǒng)計與分析，比如端口流量，無法區(qū)分是IPv4流量還是IPv6流量，流量圖上看出是哪部分流量，出了問題自然也看不出是IPv4流量出了問題，還是IPv6流量出了問題，只能通過其它方面的表現(xiàn)來確定。在運維可視化、自動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，哪個內(nèi)容分開現(xiàn)實，哪些內(nèi)容又要匯總在一起來顯示，這里都還不能用技術(shù)來解決。

　　當(dāng)然還遠(yuǎn)不止這幾個方面的問題，IPv6沒有廣播，只有組播，要占用不少的組播轉(zhuǎn)發(fā)表項，設(shè)備能否滿足，IPv6地址長，設(shè)備ACL匹配能力是否夠，匹配到IPv6地址比較深入的內(nèi)容等等，這些都是IPv6在實際網(wǎng)絡(luò)部署時面臨的現(xiàn)實問題。IPv6的部署刻不容緩，很多網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)陸續(xù)上了IPv6，但真正能有IPv6流量跑起來的又有幾個網(wǎng)絡(luò)呢，這些擺在大家面前的現(xiàn)實問題若不能一一很好的解決，IPv6就算是已在所有設(shè)備上都啟用了，那IPv6也不過是一種擺設(shè)，空載跑跑而已，很難形成氣候，IPv6真正替換IPv4網(wǎng)絡(luò)還有很長的路要走。