这些APP已经支持IPv6服务，IPv6如何逐步取代IPv4

不知道大家有没有注意到，现在很多APP打开的起始页下面会有一行小字“XXX支持IPv6网络”或者“IPv6”字样，有的则没有，这是怎么回事呢?

原来是表示这些APP已经支持IPv6服务，正在为将来全面切换到IPv6网络做准备呢。随着5G时代的到来，终端设备越来越多，IPv4地址早已无法满足需求大量IP地址的应用场景。而IPv6具有更多地址数量、更小路由表、更好安全性等优点，可以彻底解决5G时代IPv4网络面临的各种问题。如何从IPv4切换到IPv6?IPv6有这么多优点，那我们可以将现有的IPv4网络全部一次性切换到IPv6网络吗?

答案是否定的。IPv6在1992年被提出，经过二十多年的发展，已经是一个非常成熟的协议体系。但IPv6并不是IPv4的改进，而是一个全新的协议，也就是说它并不兼容IPv4，也就不可能一步到位全网替换IPv4。因此，最可行的方法是将IPv4分阶段逐步过渡到IPv6。

第一阶段：

在IPv4向IPv6过渡的初期，Internet的主体仍然是IPv4，绝大部分应用也是基于IPv4，IPv6网络仅在局部构成中小型网络，这个阶段的网络一般称为“IPv6孤岛、IPv4海洋”。

因此，第一阶段主要解决IPv6网络中的用户可以访问IPv4网络的问题。

第二阶段：

当基于IPv6的业务普遍实现大规模应用后，就进入了IPv4与IPv6并存的中期阶段。这一阶段IPv6网络已经形成规模，构成了一张从接入、汇聚到骨干网的完整IPv6网络结构。

第二阶段主要解决IPv4网络与IPv6网络中用户及资源互访的问题。

目前我国的IPv6经过大力发展，已进入第二阶段。

第三阶段：

当IPv4网络中的绝大部分业务和应用都迁移到IPv6网络以后，IPv4到IPv6的过渡就进入了后期阶段。这一阶段与初期阶段相反，只有个别局部还保留有IPv4网络，网络的状况是“IPv4孤岛、IPv6海洋”。

因此，第三阶段主要解决IPv4网络中的用户能够访问IPv6网络中的资源。

从IPv4切换到IPv6需要注意什么?

由于IPv6与IPv4是两个不同的网络，处于两个网络中的用户如何交互，是否会对用户的实际生活产生影响是用户最关心的事情。那在切换过程中需要注意什么呢?

IPv4设备上部署IPv6协议或者双栈设备关闭IPv4协议和服务时，用户应感知不到运营商的基础网络升级到IPv4/IPv6双栈或者从双栈到IPv6-only的变化。

例如，当运营商的基础网络升级到IPv4/IPv6双栈，会给用户的终端分配IPv4和IPv6两个地址代替原来的一个IPv4地址，而客户终端优先使用IPv6协议实现网页、视频等应用。使用终端的客户并不感知这些变化，用户也不想知道运营商基础网从IPv4升级到IPv4/IPv6双栈的具体事宜。

运营商网络演进的任何阶段，都不能强迫最终用户从只支持IPv4的终端或设备升级到支持IPv4/IPv6双栈的终端设备。用户升级或者淘汰自己的终端或设备，由用户自己选择。

从IPv4切换到IPv6涉及的技术保障

为了保障IPv4向IPv6的顺利演进，国际互联网工程任务组(IETF)成立专门工作组进行研究，形成了三类技术方案：双栈技术、隧道技术、协议转换技术。

1. 双栈技术

IPv6和IPv4是功能相近的网络层协议，两者都基于相同的物理平台，而且加载于其上的传输层协议TCP和UDP没有任何区别。

IPv4/IPv6双栈技术是指在网络节点上同时运行IPv4和IPv6两种协议，在IP网络中形成逻辑上相互独立的两张网络：IPv4网络和IPv6网络。

网络中的双栈节点同时支持IPv4和IPv6协议栈，与IPv4节点通讯时使用IPv4协议栈，与IPv6节点通讯时使用IPv6协议栈。

双栈技术是IPv4向IPv6过渡的基础，所有其它的过渡技术也都以此为基础。采用双栈技术部署IPv6，不存在IPv4和IPv6网络部署时的相互影响，可以按需部署。

因此双栈技术被认为是部署IPv6网络最简单的方法，也被国内外运营商广泛采用。

2. 隧道技术

在 IPv6网络的发展过程中，出现了许多局部的IPv6网络，为将这些IPv6孤岛通过IPv4骨干网络相连通，就需要隧道技术登场了。

隧道技术是通过将一种IP协议数据包嵌套在另一种IP协议数据包中进行网络传递的技术。隧道类型有多种，按照应用场景的不同可分以为IPv4 over IPv6隧道和IPv6 over IPv4 隧道。

3. IPv6 over IPv4隧道

IPv6 over IPv4是基于IPv4隧道来传送IPv6数据报文的隧道技术，是将IPv6报文封装在IPv4报文中，这样IPv6协议包就可以穿越IPv4网络进行通信。

在IPv6报文通过IPv4网络时，需要进行“封装—解封装”的过程：

1)隧道发送端将该IPv6报文封装在IPv4包中，将此IPv6包视为IPv4的负荷，在IPv4网络上传送该封装包。

2)当封装包到达隧道接收端时，解掉封装包的IPv4包头，取出IPv6报文继续处理。

IPv6 over IPv4隧道两端的节点必须支持IPv4/IPv6双协议栈，除隧道两端的节点外，其它节点不需要支持双协议栈。

利用IPv6 over IPv4隧道技术可以通过现有的运行IPv4协议的Internet骨干网络将局部的IPv6网络连接起来，因而隧道技术是IPv4向IPv6过渡的初期最易于采用的技术。

代表技术有6in4、6RD、ISATAP、6PE、6vPE等。

4. IPv4 over IPv6隧道

与IPv6 over IPv4隧道技术相反，IPv4 over IPv6隧道技术是解决具有IPv4协议栈的接入设备成为IPv6网络中的孤岛通信问题。

IPv4 over IPv6隧道对IPv4报文进行封装，即隧道发送端将IPv4报文封装在IPv6包中，在IPv6网络上传送该封装包;当封装包到达隧道接收端时，解掉封装包的IPv6包头，取出IPv4报文继续处理。

在实际应用中，DS-Lite是一种典型的IPv4 over IPv6隧道技术。

DS-Lite技术由B4(Base Bridging BroadBand Element，通常为用户终端)和AFTR(Address Family Transition Router，地址族转换路由器)两个模块协作实施，B4和AFTR设备之间建立DS-Lite隧道，并在AFTR设备上配置NAT，实现IPv4用户穿越IPv6网络访问IPv4网络，同时NAT技术实现运营商级别IPv4地址复用，可以减少IPv4地址开销。

5. 协议转换技术

在过渡期间，IPv4和IPv6共存的过程中，由于二者的不兼容性，面临的一个主要问题是IPv6与IPv4之间如何互通。

为了解决这个难题，IETF在早期设计了NAT-PT(Network Address Translation-Protocol Translation，网络地址转换-协议转换)的解决方案。NAT-PT通过IPv6与IPv4的网络地址与协议转换，实现了IPv6网络与IPv4网络的双向互访，但在实际网络应用中也显现出各种缺陷，因此IETF推荐不再使用。

为了解决NAT-PT中的各种缺陷，同时实现IPv6与IPv4之间的网络地址与协议转换技术，IETF重新设计一项新的解决方案：NAT64与DNS64技术。

• NAT64是一种有状态的网络地址与协议转换技术，支持通过IPv6网络侧用户发起连接访问IPv4侧网络资源，满足了IPv6主机与IPv4网络互通的需求。NAT64也支持通过手工配置静态映射关系实现IPv4网络主动发起连接访问IPv6网络的需求。
• DNS64 则主要是配合NAT64工作，将DNS查询信息中的IPv4地址合成到IPv6地址中，返回合成的IPv6地址给IPv6侧用户。

双栈技术、隧道技术、协议转换技术在IPv4向IPv6过渡期间互相配合、协同工作，解决了过渡期间的IPv4与IPv6的共存和互通问题，保障了IPv4向IPv6的平滑演进。

IPv6网络部署现状

有了以上的切换方法、切换原则和技术保障，以及顺应互联网的发展趋势，国家正积极推动IPv6的部署。2017年11月，中共中央办公厅、国务院办公厅印发了《推进互联网协议第六版(IPv6)规模部署行动计划》，明确提出了未来五到十年，国家基于IPv6下一代互联网发展的总体目标、线路图、时间表和重点任务。

《行动计划》发布以来，我们国家IPv6规模部署呈现加速发展态势，已分配IPv6地址的用户数快速增长，IPv6活跃用户数显著增加。

截止2019年5月，三大基础电信运营商的超大型、大型及中小型IDC已经全部完成了IPv6改造，三大基础电信运营商的递归DNS全部完成双栈改造并支持IPv6域名记录解析。骨干网设备已全部支持IPv6，13个骨干网直连点已全部实现了IPv6互联互通并全面开启IPv6承载服务;中国电信、中国移动、中国联通均完成全国30个省城城域网网络IPv6改造。

中国互联网信息中心(CNNIC)的第44次《中国互联网络发展状况统计报告》指出，截止2019年6月，我们国家的IPv6地址数量为50286块/32，已跃居全球第一位;IPv6活跃用户数达1.3亿，大概占我国互联网用户的15%。

因此可以说，我们国家从网络、应用到终端正在全面支持IPv6。

说了这么多，不知道有没有解决开篇的疑惑呢?

今后在使用手机的时候，如果再看到有APP起始页中的“XXX支持IPv6网络”或者“IPv6”字样，应该就知道是怎么回事了吧。

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