IPv6十年发展及其如何改变互联网

前言

2012年6月6日，在互联网协会的组织下，来自世界各地的网站运营商、网络运营商和设备制造商齐聚一堂，共同发起了“世界IPv6启动（World IPv6 Launch）”活动，宣布IPv6是“新常态（the new normal）”，并承诺为其产品和服务永久启用IPv6。从那时起，IPv6在世界范围内的使用持续增长。世界IPv6启动（World IPv6 Launch）是IPv6全球部署的一个重要里程碑。

2022年，IPv6协议迎来了它的十岁“生日”。通过使用比IPv4更多的地址位，IPv6为连接更多设备开辟了道路。除此之外，IPv6还有很多其他优点。

IPv6的发展情况现在如何？IPv6如何改变互联网？IPv6未来会怎样发展？科技新闻网站BetaNews就此对知名CDN服务提供商Akamai的研究员兼首席架构师埃里克·尼格伦（Erik Nygren）进行了访谈。

埃里克·尼格伦表示，在过去10年的IPv6部署中，人们发现，双栈部署和管理比单栈操作更困难。构建以IPv6为中心的新基础设施是有意义的：尽可能地使用纯IPv6，并使用基于IPv6的IPv4即服务（IPv4aaS）技术来提供对纯IPv4旧资源的访问。

（在下文中，Q＝BetaNews；A＝埃里克·尼格伦。）

埃里克·尼格伦

Akamai研究员兼首席架构师

IPv6发展得怎样了

Q

IPv6的提出旨在解决IPv4的哪些问题？

A:

从根本上说，引入IPv6是为了解决IPv4的扩展限制。由于IPv4是32位，因此仅支持大约40亿个潜在地址，而128位的IPv6地址数量几乎是无限的。换句话说，IPv4地址比地球上的人少，而IPv6地址却足够让地球上的每一粒沙子都有自己的地址。

由于其设计，IPv6开辟了新的可能性并能够简化管理。例如，互联网服务提供商（ISP）可以为家庭提供大量地址，设备可以从中无状态地自动配置IPv6地址，并且不再需要网络地址转换（NAT）。

Q

自推出以来，IPv6的使用情况如何？

A:

 Akamai监测到纯IPv6地址数量的急剧增加。在2022年4月的一天中，我们监测到超过22亿个IPv6/64前缀和超过75亿个纯IPv6地址，是2012年监测到的1900万个纯IPv6地址的几百倍。Akamai已经发现了比IPv4地址更多的纯IPv6地址。

根据AkamaiCDN平台上对“IPv4+IPv6”双栈内容子集的请求百分比，Akamai观察到全球前10大经济体中有6个经济体的最终用户（end-user）使用率在大约44%到62%之间（图1）。相比之下，全球最终用户在2012年才刚刚开始采用IPv6，当时Google的测量结果显示只有大约0.6%的客户使用IPv6。

图1 全球前10大经济体的IPv6请求百分比

（2013年7月~2022年5月通过IPv6向Akamai上的双栈站点子集发出，全球前10大经济体以国际货币基金组织公布的2022 年GDP衡量）

在过去十年中，全球许多国家或地区的IPv6部署都出现了大幅增长。中国直到几年前才开始大规模部署IPv6，但现在已达到大约25%的IPv6使用率。许多大国现在的IPv6使用率超过40%，包括比利时、巴西、法国、德国、希腊、印度、日本、马来西亚、墨西哥、葡萄牙、沙特阿拉伯、泰国、阿拉伯联合酋长国、美国和越南。现在，全球最大的100家网络和内容提供商中约有一半的IPv6使用率也超过了40%。

在内容网站方面，美国和其他国家或地区的大多数顶级网站都启用了IPv6，互联网协会报告称，全球前10000个网站中有30%启用了IPv6。

IPv6怎样改变了互联网

Q

切换到IPv6有什么好处？

A:

随着网络的发展，ISP正被驱动采用IPv6。

早在2012年，IPv4地址可以从区域互联网注册管理机构轻松获得，供那些有需求的人使用。而现在这些供应已经用完，任何需要大量IPv4地址来满足不断增长的ISP、云服务或其他需求的人通常都必须在IPv4交易市场上购买它们。

IPv4地址的拍卖价格持续上涨：单个IPv4地址在2020年的售价通常在20美元左右，而如今单个IPv4地址的售价高达50美元以上。

这意味着即使是一个B类地址（/16，约65000个地址）现在也可能价值超过300万美元。部分大型移动网络服务商即使使用单个私有IPv4地址池也无法满足地址数量的扩展需求（因为10.0.0.0/8只有1680万个地址）。

在此情况下，IPv6成为唯一的选择，无需在其网络的不同部分重复使用相同的IPv4地址，也无需面对相关运营难题。

对于内容提供商而言，启用IPv6可以提高最终用户的性能和可用性。研究表明，使用IPv6有助于改善网络性能的原因有很多，可能包括以下几种情况：

1.ISP原来需要对IPv4流量进行网络地址转换（NAT），但现在可对IPv6流量进行本地路由，特别是在NAT遇到拥塞或IP端口用完的情况下，采用IPv6的性能优势更加明显；

2.以IPv6为中心的ISP在IPv6网络上部署了“IPv4即服务（IPv4aaS）”，IPv4流量需要通过更集中的出口服务进行路由，而IPv6流量可以在边缘直接处理，因此性能更好；

3.对于新建服务和应用，IPv4地址有限，而IPv6服务可以在全球范围内部署。

对于最终用户而言，理想情况下IPv6是透明的，无需担心。对于游戏而言，IPv6允许玩家之间进行低延迟的点对点通信，而无需依赖NAT。微软Xbox甚至推荐使用IPv6以获得“最佳体验”。

Q

过去10年部署IPv6有什么经验教训？

A:

双栈部署和管理IPv4和IPv6比操作单栈IPv6更困难。因此，构建以IPv6为中心的新基础设施是有意义的：尽可能地使用纯IPv6，并使用基于IPv6的IPv4aaS技术来提供对纯IPv4旧资源的访问。

例如，世界上许多大型移动ISP已将其网络迁移到以IPv6为中心，并且这些网络上90%以上的手机仅具有IPv6连接。苹果公司的应用市场甚至要求应用程序仅支持IPv6，而安卓采用“464XLAT”来帮助不包含原生IPv6支持的应用程序。

康卡斯特公司的X1机顶盒通常仅部署IPv6，这意味着内容必须支持IPv6才能有效访问。备受期待的新物联网（IoT）标准也正在开发中，以支持IPv6。

服务器和云环境通常运行受更多限制的软件，并且双栈运行IPv4和IPv6的操作密集度更高。因此，新服务器和云部署的一个很好的模型是仅在内部使用单栈IPv6，并在需要时可选地使用NAT64来访问外部纯IPv4资源。

IPv6的未来会怎样

Q

IPv6未来将如何发展？

A:

希望过去十年中IPv6最终用户和内容采用的巨大增长能够持续下去。将网络和应用程序构建为纯IPv6（或至少以IPv6为中心）可能会成为一种趋势。

尽管当今许多大型ISP和网络提供商都部署了大量IPv6，这源于部署IPv6以保持扩展和增长的战略需要，但在较小的网络中部署IPv6的比例则要小得多。两层互联网存在很大的风险，其中较大或者增长较快的网络提供商以IPv6为中心，并且越来越多地将精力集中在IPv6上，而较小的网络提供商仍然主要是IPv4。

这并不是一种理想的状态，因此希望较小的网络提供商也有动力部署IPv6，以便跟上整个互联网的发展步伐。Akamai观察到,在排名前100的网络提供商中，大约一半的IPv6使用率超过40%；但在排名前5000的网络提供商中，IPv6使用率超过40%的只有9%。

5G部署可能成为进一步使用IPv6的推动因素。发展中国家的互联网增长也可能对增加IPv6部署发挥作用。

尽管在未来许多年，互联网似乎仍会大量使用传统IPv4，但我们希望业界能积极讨论淘汰IPv4的途径。甚至有可能，在2038年之前，升级和更换系统的需求将迫使一些剩余的纯IPv4系统和网络退役（届时Unix操作系统面临时间溢出问题——“2038问题”，被认为是一个迫在眉睫的“千年虫”式的事件）。

来源：BetaNews

翻译：张登科

责编：项阳

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