萬物互聯(lián)的鑰匙：IPv6來了

　　去年年底，中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發(fā)《推進互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議第六版(IPv6)規(guī)模部署行動計劃》，加快推進基于IPv6的下一代互聯(lián)網(wǎng)規(guī)模部署，計劃指出到2018年末國內(nèi)IPv6活躍用戶數(shù)要達到2億，2020年末達到5億，2025年末中國IPv6規(guī)模要達到世界第一。

　　IPv6，來了嗎?

　　再見，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，首先要說的是IP……對，這事兒不能急，咱慢慢說。

　　所謂的IP地址，通常指的就是IPv4地址，比如“192.168.31.X”，當網(wǎng)絡設備連接上互聯(lián)網(wǎng)以后，就會被分配一個地址。這個地址就像我們生活中的地址，或者說是郵政編碼，網(wǎng)絡上的其他設備可以通過這個地址找到你后，才能和你的設備溝通。同時需要注意的是，如果只有地址，對發(fā)送方來說，數(shù)據(jù)包是不能被發(fā)送出去的，還需要一個協(xié)議頭來描述當前發(fā)送的數(shù)據(jù)包，協(xié)議頭中記錄了一個數(shù)據(jù)包中數(shù)據(jù)的長度等信息。

　　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，在這里你可能會以為當時的人目光短淺，但可以負責任的跟各位講，這個數(shù)量在當時來看，是個不可想象的天文數(shù)字。

　　沒有對比就有傷害，這里要引用一下小米公司董事長雷軍的話：“科技進步實在太快了!”大概是在1987年，雷軍上大學的時候所用的第一臺電腦是Apple Ⅱ，內(nèi)存只有64KB，現(xiàn)在小米MIX2的8GB內(nèi)存是當時那臺電腦內(nèi)存的13.1萬倍。

　　舉這個例子是想讓大家注意一個問題，就是1987年電腦的內(nèi)存和現(xiàn)在相比，已經(jīng)增加了13萬倍，而1981年的RFC 791標準，到現(xiàn)在卻沒有更新。

　　其實不僅IPv4，下面這張圖，懂的，自然懂嘍。

　　那么，40億條IP地址在“萬物互聯(lián)”的現(xiàn)代，肯定是不夠的。現(xiàn)在除了電腦和手機之外，所有的智能設備都會占據(jù)一個IP，智能手環(huán)、手表、電視機、智能冰箱、智能洗衣機、智能空調(diào)、門鎖等，這么說吧，只要能接入互聯(lián)網(wǎng)的設備，都需要一個IP地址，這讓本來就捉襟見肘的IPv4更加稀缺。

　　另外一個重要的因素是，IPv6的核心技術(shù)源于美國，北美現(xiàn)在占有3/4的IP地址，約30億個，而整個亞洲只有不到4億個。

　　IPv6，萬物互聯(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)點就是設計地址長度達128bit，可以提供2的128次方個IP地址，即使將地球上所有沙子都變成晶體管，依然會有足夠的IP地址給電子設備使用。

　　近乎無窮的IP地址讓IPv6能容得下海量設備，TA將與5G等技術(shù)一起，支撐移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、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的特點之一。在前不久GNTC全球網(wǎng)絡技術(shù)大會IPv6專場峰會上，華為網(wǎng)絡技術(shù)實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— —簡化、易于功能擴展、自動化、差異化服務、海量、泛在連接、安全性能突出等特點。”

　　在自動化提升方面，IPv6本身自帶了多項地址自動配置的方案，包括鏈路地址、本地地址等都可以用戶側(cè)全自動生成;而可路由的全球單播地址也通過IPv6獨有的鄰居發(fā)現(xiàn)(Neighbor Discovery)協(xié)議中的SLAAC功能自動完成配置。自動化的需求和趨勢也在場景化的路由自動配置方案中得到了體現(xiàn)，實現(xiàn)了特定網(wǎng)絡場景中的路由協(xié)議配置自動完成。IETF ANIMA工作組則致力于制定網(wǎng)絡自管理方面的標準，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)管自動對接;自組織信令，完成各種管理動作。

　　IPv6包頭中唯一新增的Flow Label字段，為基于流的差異化服務提供了更方便的網(wǎng)絡層識別方式;使得路由器對流的識別不再依賴傳統(tǒng)的五元組，可以在不解析TCP/UDP的四層傳輸層包頭的條件下，實現(xiàn)對流的精準識別，并匹配相應的流轉(zhuǎn)發(fā)策略。而不同應用的流，其實對網(wǎng)絡轉(zhuǎn)發(fā)有著不同的質(zhì)量和資源要求。IP協(xié)議最初的“盡力而為(Best Effort)”已經(jīng)滿足不了新應用場景中差異化服務的需求。確定性服務最早在IETF DetNet工作組被提出，旨在為數(shù)據(jù)流提供確定性的低時延及低抖動的IP層轉(zhuǎn)發(fā)，目前提出的DIP(Deterministic IP)技術(shù)能夠通過確定性的報文調(diào)度和核心無狀態(tài)的網(wǎng)絡架構(gòu)，同時實現(xiàn)三層大網(wǎng)端到端時延確定性和大規(guī)模可擴展性，使得在IP網(wǎng)絡可以為高優(yōu)先級別的流提供確定性的轉(zhuǎn)發(fā)服務。

　　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，允許幾乎無上限的接入數(shù)量。我們正步入萬物互聯(lián)的全數(shù)字化社會，通信主體不僅在數(shù)量上呈指數(shù)級增長，同時呈現(xiàn)出多樣化趨勢，對業(yè)務的需求也不一致，原來定長、定界、單一的尋址方式具有很大的局限性，用戶無法定義、感知網(wǎng)絡。變長、結(jié)構(gòu)化地址可以有效支持海量、異構(gòu)通信實體的互聯(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(tǒng)的依賴;靈活、可定制的字段能夠支持用戶定義網(wǎng)絡功能、感知網(wǎng)絡狀態(tài)，可以有效滿足未來業(yè)務的新需求。

　　IPv6的先行者

　　IPv6的大規(guī)模普及已是必然之勢。但IPv6，離我們遠嗎?其實，IPv6已經(jīng)來到了我們身邊。

　　剛剛結(jié)束的天貓雙11，拉開了阿里巴巴向IPv6全面轉(zhuǎn)型的序幕。

　　數(shù)千萬淘寶APP用戶通過IPv6網(wǎng)絡參與其中，用戶體驗實現(xiàn)了無縫切換。這也是IPv6技術(shù)在國內(nèi)首次大規(guī)模應用。這次應用不僅實現(xiàn)了端-管-云-應用的全線貫穿，同時也為中國互聯(lián)網(wǎng)向IPv6的大規(guī)模遷移積累了寶貴的實戰(zhàn)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(nèi)首家率先進行IPv6超大規(guī)模應用的科技公司。

　　阿里巴巴從2017年開始率先投入IPv6技術(shù)的研發(fā)與應用。在運營商的協(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2000萬用戶提供IPv6服務，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用戶過億的應用成為國內(nèi)首批落地IPv6技術(shù)的APP。

　　據(jù)了解，阿里集團IPv6的改造計劃分四個階段：

　　1、2018年中前，支持外網(wǎng)IPv6的訪問;

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

　　3、2019年底前，完成內(nèi)內(nèi)網(wǎng)IPv6互訪;

　　4、最后在2020-22年，全面實現(xiàn)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)服務了超過200個行業(yè)場景，涵蓋零售、金融、能源、制造、廣電傳媒等行業(yè)。其中，新浪微博通過阿里云完成了IPv6公網(wǎng)訪問業(yè)務的升級改造，下一步計劃通過無NAT的IPv6源地址更精準地描繪用戶畫像，為用戶提供千人千面的定制化服務，實現(xiàn)業(yè)務創(chuàng)新與增值;長江電力基于IPv6網(wǎng)站解決方案，實現(xiàn)了互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)站和應用系統(tǒng)的雙棧訪問，為終端用戶提供了更流暢的網(wǎng)絡體驗。

　　阿里巴巴集團CTO、阿里云智能總裁張建鋒表示，“讓技術(shù)變成全社會能夠共享的普惠基礎設施，從而降低整個社會的創(chuàng)新成本，這是阿里巴巴技術(shù)的愿景。我們希望通過阿里云向客戶、合作伙伴分享技術(shù)發(fā)展的紅利，共同構(gòu)建中國的IPv6生態(tài)，推動中國互聯(lián)網(wǎng)加速邁向下一代互聯(lián)網(wǎng)?！?/p>

　　未來，隨著網(wǎng)絡連接數(shù)從十億級跨越到萬億級，網(wǎng)絡的能力也需要進行跨越式的變革。網(wǎng)絡將打破“泛在連接”的邊界，成為一個超連接能力平臺，將具有差異性的服務能力、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)和極簡人工的管控能力等超越基礎連接的能力。

　　網(wǎng)絡技術(shù)將以IPv6為起點，將移動性、安全可信、服務質(zhì)量作為內(nèi)生的機制嵌入到數(shù)據(jù)通信協(xié)議的數(shù)據(jù)平面當中，并允許用戶交互式的向網(wǎng)絡表達差異化的需求。數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡必將跨越當前的瓶頸，用系統(tǒng)性的最優(yōu)方案解決網(wǎng)絡問題、滿足未來需求，成為信息產(chǎn)業(yè)和其他網(wǎng)絡相關(guān)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的堅強基礎和重要引擎。