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        科技探秘 | “能給世界每一粒沙子編號”的IPv6到底是什么
        2024-01-23 中國電信博物館微信公眾號
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        如今,全球互聯網都在發生翻天覆地的變化,在我國,網絡正在快速向IPv6升級中——2023年2月,我國移動網絡IPv6流量首次超過IPv4,這意味著我國信息基礎設施IPv6服務能力已基本具備。

        事實上,IPv6不是一個神秘莫測的互聯網“黑詞”,它早已進入我們日常的網絡生活中,那么,到底什么是IPv6?它和我們的工作生活又有什么關系呢?今天就為大家揭秘從通信圈到互聯網行業都在熱議的IPv6到底是個啥?

        01、IPv6是什么?

        眾所周知,互聯網的核心基礎就是大名鼎鼎的IP協議(Internet Protocol,網際互連協議)。作為互聯網基礎協議,沒有IP協議以及基于它的IP地址,我們就沒法線上刷劇、“吃雞”、聊天。換句話說,我們只要上網就必須遵守IP協議,就像開車必須遵守交通法規一樣。

        我們也可以把互聯網看成一套“快遞系統”,IP地址就是快遞地址,而IP協議就是快遞公司的“工作流程和制度”。我們日常傳遞的信息,如文字、圖片、音頻、視頻等都需要被打包成“快遞”,通過IP協議將數據發往正確的“目的地”,從而實現數據交互。

        互聯網誕生后, IPv4(互聯網通信協議第四版)版本的 IP 協議作為第一代“快遞系統” 被長期使用。但隨著互聯網的高速發展,新一代的互聯網通信協議IPv6終于閃亮登場!作為互聯網通信協議第六版(Internet Protocol Version 6),IPv6進行了一些技術上的改進升級,不僅解決了網絡地址資源數量匱乏、多種接入設備連入互聯網障礙的問題,還具有更高的安全性。有人曾形象地比喻:“IPv6 可以讓地球上每一粒沙子都擁有一個IP地址?!?/span>

        說到這里,就不得不提到一個重要的問題,我們為什么需要升級IPv4呢?

        02、IPv4地址枯竭?

        理論上來說,在萬物互聯時代,我們身邊的一切物體都能進行聯網,IP地址可以讓每一個網站、終端和連接設備彼此區分、相互聯系,是一種重要的互聯網基礎資源。

        目前廣泛使用的IPv4地址由32位的二進制代碼構成,理論上可以提供的IP地址總量是2的32次方,也就是近43億個。放眼全球,隨著互聯網的迅猛發展,每個人手中需要聯網的終端設備并非只有一個,而是可能有手機、平板電腦等多個電子設備需要連接互聯網。如果每個終端都需要占用一個IP地址,IPv4所能提供的地址數量就遠遠不夠。

        事實上,43億個IPv4地址早在2019年11月26日就已經被分配完畢,其資源趨于枯竭。而IPv4還沒有退出歷史舞臺,是由于網絡地址轉換(NAT)、虛擬專用網絡(VPN)等補丁技術的使用,延緩了IPv4地址用盡的進程。

        公網IP地址和私網IP地址的轉換

        我們可以這樣理解:IPv4快遞系統中的郵箱地址不夠,快遞員只能將快遞送到小區門口或建筑樓下,并不能直達每一個住戶家里,需要由門衛二次派送給用戶。

        比如我們在辦公樓或學校上網時,電腦中有一個類似于“192.168.0.1”的IP地址,這其實是小區每個住戶的快遞地址,而它們的進出口是同一個公網IP地址,也就是小區的地址,這種分發機制往往會影響網絡的處理效率。

        隨著5G、云和物聯網的蓬勃發展,人與人的通信將進一步延伸到人與物、物與物的聯接,網絡需要支持的節點和聯接數量擴大到了前所未有的規模,原有的IPv4已不能滿足萬物互聯的網絡業務需求,IPv6發展才終于進入快車道。

        03、IPv6有何優勢?

        簡單來講,IPv6是為解決IPv4地址枯竭而制定的。相較IPv4,IPv6能夠提供更多海量的網絡地址資源和更廣闊的創新空間,主要有如下優勢:

        海量IP地址資源 

        IPv6的地址長度達到了128位,理論上可以提供“2的128次方”個IP地址,足夠在未來許多年內連接大量的設備,這也解釋了IPv6為什么可以給每一粒沙子都標上編號。

        更好的移動性

        因為IPv6引入了自動配置(auto-configuration)功能,物聯網設備就可以通過自身獲取IPv6地址,減少了對網絡管理員的依賴,提高了設備的可部署性和可管理性。用戶在使用IPv6網絡時,可以在不同設備之間靈活切換,不必擔心網絡連接的中斷問題,提高了網絡的靈活性和可用性。

        更高的安全性

        IPv6引入了諸多安全特性,如IPSec(互聯網協議安全)模塊,這是一種能夠在網絡層提供更高級的加密和認證的安全協議,提供了端到端的安全通信機制,增強了網絡安全性,將有效保護用戶的信息和隱私。

        知識點

        IPv6+在IPv6基礎上增加智能識別和控制。這就相當于對傳統快遞包裝進行升級和改造,在包裝上貼更多“貨物”標簽類別屬性標識以識別分類,從而提供不同的傳遞服務。

        04、IPv6的前世今生

        事實上,IPv6并不是近幾年才被研究出來,其發展歷程最早可以追溯到20世紀90年代初。

        互聯網工程任務組(Internet Engineering Task Force, 簡稱IETF)成立了一個專門負責研究推進下一代互聯網協議的特別工作組。1994年,該工作組在IETF會議中正式提出IPv6發展計劃。

        1998年,IPv6的第一個正式規范發布。但由于IPv4和IPv6地址格式不相同,所以很長一段時間里,互聯網保持著IPv4和IPv6共存的局面,對于僅有IPv4地址或僅有IPv6地址的端系統,兩者是無法直接通信的,只能依靠中間網關或者使用其他過渡機制實現通信。

        2003年1月22日,IETF發布了IPv6測試性網絡,即6bone網絡。該工程目的是測試如何將IPv4網絡向IPv6網絡遷移。

        從2011年開始,個人計算機和服務器系統上的操作系統基本都開始支持高質量IPv6配置產品。例如,Microsoft Windows從Windows 2000起就已經開始支持IPv6。

        2012年6月6日,Google、Facebook和Yahoo等網站于當天全球標準時間0點(北京時間8點整)開始永久性支持IPv6訪問,全球IPv6網絡正式啟動。國際互聯網協會也將這一天定為了世界IPv6啟動紀念日。

        2016年IETF提出建議,要求新制定的國際互聯網標準,只支持IPv6,不再兼容IPv4網絡。但由于現有網絡架構都采用的IPv4協議,很難在短時間內完成從IPv4到IPv6協議的替換,因此在很長一段時間里,IPv6推進比較緩慢。

        05、我國IPv6的發展

        近年來,互聯網飛速發展,引發對IP地址的巨大需求,IPv6步入快車道。

        由于IPv4協議年代根服務器都部署在國外,我國一直面臨著“卡脖子”的尷尬局面。在IPv6正式在全球啟用后,我國積極鼓勵IPv6網絡的規?;渴?,在政策引領和各行業合力推動下,IPv6發展取得了積極成效,網絡基礎設施全面就緒,應用基礎設施服務提升。

        早在2003年,中國政府就啟動了中國下一代互聯網示范工程CNGI,并于2006年開展了現網試驗。2008年,我國建成當時世界上規模最大的純IPv6下一代互聯網,并取得了一些領先技術和應用成果。

        2017年,中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發了《推進互聯網協議第六版(IPv6)規模部署行動計劃》,明確提出了推進IPv6發展的目標和任務。該計劃的發布,為我國IPv6的發展提供了重要的政策支持。

        我國在IPv6的核心技術研發方面取得了一些突破,如根服務器、網絡架構、網絡安全等方面的技術研發和應用。同時,我國也在推進IPv6在工業互聯網、物聯網、云計算等領域的應用,以推動數字化轉型和升級。從2003年啟動中國下一代互聯網示范工程至今,我國IPv6活躍用戶數達到7.63億。我國用20年時間,讓IPv6實現了飛躍式發展。

        時代浪潮澎湃,激蕩萬千氣象。

        隨著5G、工業互聯網、物聯網等新技術的持續演進,萬物互聯已成為未來網絡發展的主要方向。對于我國來說,IPv6規模部署和應用是網絡技術創新的重要方向,更是加快數字中國、網絡強國建設的關鍵支撐。通過IPv6的部署和應用,我國在下一代互聯網領域的國際競爭力將進一步增強。對于我們每個人來說,IPv6能提供更快的數據傳輸速度、更安全的數據傳輸方式和更好的隱私保護,讓我們更加便捷地訪問互聯網和享受信息服務。

        IPv6,未來可期。它注定將為互聯網的發展注入新的活力,推動數字化轉型和創新發展。讓我們共同期待IPv6帶來的無限可能!

        參考資料:

        1. 澎湃政務:南京發布《一起聊聊IPv6那些事!》;

        2. 中國信息雜志社:《讓地球上每一粒沙子都有IP地址 IPv6主導的互聯網時代來了?》;

        3. 上觀號微信公眾號:《關于IPv6,你了解多少?看完這篇就明白了!》,作者:上海金山;

        4. IT之家:《我國移動網絡 IPv6 流量首次突破 50%,超越 IPv4 流量》,作者:汪淼責編:汪淼;

        5. 人民郵電報:《全球IPv6支持度大幅提升 前10000網站IPv6支持率首次超過50%》;

        6. 網信天津:《深化行業融合應用賦能 “IPv6+”發展駛入快車道》。

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