人工智能、大數據、雲計算、物聯網,其實都是和咱們將來的生活息息相關,可是,這一切的基礎設施都須要一個位置身份標識符:IPv4 或 IPv6html
有了身份標識符 IPv4 或 IPv6,才能構建咱們想象中的下一個時代。然而IPv6的中國之路卻異常尷尬,近20的發展,IPv6被人們反覆說起,但又不斷地被淹沒和遺忘。web
本文原文轉自米撲博客:IPv6 地址數量有多少,可以分配到地球上的每一粒塵埃嗎緩存
近日,中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發了《推動互聯網協議第六版(IPv6)規模部署行動計劃》正式終結了IPv6的尷尬。安全
20年的「原地踏步」到「全球領先」,中國的IPv6要想加速跑,必須擁有「魔鬼的步伐」,固然絕非「摩擦,摩擦」這麼簡單,而是一個按部就班式的飛躍。服務器
爲了讓「魔鬼的步伐」更有力,下一代互聯網國家工程中心雙劍出鞘,在中國首次架設IPv6根服務器,並面向公衆免費提供DNS服務。網絡
IPv6性能
地址長度:128位測試
地址數量:2^128(約3.4×10^38)大數據
IPv4優化
地址長度:32位
地址數量:2^32(約4×10^9)
往事不堪:我國IPv6「起大早,趕晚集」
TCP/IP協議是互聯網發展的基石,其中IP是網絡層協議,規範互聯網中分組信息的交換和選路。目前採用的IPV4協議地址長度爲32位,總數約43億個IPv4地址已分配殆盡。
在當時,「40億空間已經大得不得了。沒想到互聯網急劇發展,人們開始意識到,這個數量級並不能知足互聯網飛速發展的需求」。中國工程院院士、清華大學教授吳建平說。
爲了修正IPv4的不足,IPv6被寄予厚望。「IPv6的地址空間擴大到2的128次方(米撲博客注:3.410^38)。這個空間大到沒法想象,也就是說,地球上每一平方米,均可以有10的26次方的地址,甚至能夠分配地址到空中的塵埃*。」吳建平說。
對於以「萬物互聯」爲目標的物聯網建設來講,這意味着全部想要連上網的物體都能被分配到IP地址。能夠說,IPv6將成爲下一代人類智能生活的樞紐工程。
TCP/IP協議共同開發者、被譽爲「互聯網之父」之一的文頓·瑟夫博士表示:「IPv4是實驗網絡,IPv6網絡是將來發展的必由之路。」
然而,IPv6這條通往將來的必由之路在中國竟是「起了大早,趕了晚集」!
數據顯示,在IPv6用戶比例上,美國是第三名,比利時是第一名,二者這一比例都達到了30%到50%,日本也有15%的用戶,基礎設施比較落後的印度也有11%的用戶,而中國排第52名,只有7%的用戶。
「截至2017年6月底,咱們固網的網民數是7.51億,移動互聯網用戶7.24億,但我國的IPv4地址只有3.3845億,平均每一個固網網民人均IPv4地址是0.45個,半個都不到。」中國工程院院士鄔賀銓表示。
鄔賀銓指出,「實際上,中國是最須要IPv6的國家,也是全球最先開展Ipv6及下一代互聯網技術研究、標準制定、應用研發和規模商用的國家之一,獨創以純IPv6建成了當時全球最大的IPv6網絡。可是截至今年7月數據顯示,IPv6用戶佔網絡用戶之比到56%左右了,美國也到了30%多,中國是最須要IPv6的,但中國的IPv6佔比還不到0.3%。」
談到我國IPv6發展爲什麼起了大早,趕了晚集,鄔賀銓分析有5大緣由:
1)落入了私有地址的陷阱難以自拔;
2)缺少明確的市場導向和政府應用先行意識;
3)應用和網站向IPv6遷移嚴重滯後拖後腿;
4)一些誤解和干擾影響了國家發展IPv6戰略的執行;
5)將IPv6與網絡安全對立,過度擔憂IPv6的內容過渡困難,猶豫不定。
加速的如今:須要「魔鬼步伐」
1998年,CERNET(中國教育和科研計算機網)首次在中國引進IPv6。實際上,IPv6在中國的發展,已經接近20個年頭。這期間,IPv6被人們反覆說起,可是又不斷地被淹沒和遺忘。
近日,中共中央辦公廳、國務院辦公廳近日印發了《推動互聯網協議第六版(IPv6)規模部署行動計劃》(下稱計劃),政府的一紙公文正式終結了IPv6的尷尬狀態。
計劃提出要用5到10年時間,造成下一代互聯網自主技術體系和產業生態,建成全球最大規模的IPv6商業應用網絡,實現下一代互聯網在經濟社會各領域深度融合應用,併成爲全球下一代互聯網發展的重要主導力量。
同時,計劃提出,到2018年底,中國IPv6活躍用戶數將達到2億,在互聯網用戶中的佔比不低於20%,國內用戶量排名前50位的商業網站全面支持IPv6;到2020年底,IPv6活躍用戶數超過5億;到2025年底,網絡、應用、終端全面支持IPv6。
從「趕晚集」到「全面領跑」,中國的IPv6要想加速跑,必須擁有「魔鬼的步伐」,固然絕非「摩擦,摩擦」這麼簡單,而是一個按部就班式的飛躍。
「明年年末,要造成良性的思想驅動環境,IPv6的活躍用戶數要達到2個億,在互聯網用戶的佔比不低於20%;到2020年末,IPv6的活躍用戶數要超過5個億,佔比要超過50%,新增的網絡地址不容許再使用私有的IPv4地址。到2025年末,咱們國家IPv6的網絡規模、用戶規模、流量規模位居世界第一位,網絡應用終端全面支持IPv6,全面完成向下一代的互聯網的平滑演進升級,造成全球領先的下一代互聯網技術產業體系。」
下一代互聯網國家工程中心主任劉東在接受採訪時指出,國家政策對於IPv6的統籌部署已經明確,最關鍵的是產業各界要中止「觀望」。「IPv6對於企業來講不是成本,而應該是投資,會帶來效益,IPv6與大數據、物聯網、雲計算等的應用更是息息相關。企業若是如今還不順勢而爲,極可能喪失發展先機。」
在2017年至2018年的重點工做中,計劃明確提出要開展LTE網絡端到端IPv6業務承載能力建設,推進LTE網絡、業務及終端全面支持IPv6,移動互聯網IPv6用戶規模很多於5000萬戶。此外,還涉及骨幹網IPv6互聯互通、城域網和接入網改造、內容分發網絡和雲服務平臺IPv6升級等方面。
針對IPv6發展的原則,鄔賀銓提出了四點建議:
第一是統籌規劃、重點突破,着力彌補IPv6應用的短板,實現技術產業網絡應用的協同推動。
第二是政府引導、企業主導,增強政府的統籌協調、扶持和應用引領,優化發展環境,強調發揮企業在IPv6裏的主體做用,激發市場需求和企業的內生動力。
第三是創新發展保障安全,把發展跟安全同時推進。
第四是注重市場、匯聚民生,讓互聯網發展聚集億萬人民。
將來已來:「雙劍」已出鞘
人工智能、大數據、雲計算、物聯網,其實都是和咱們將來的生活息息相關,可是,這一切的基礎設施就是IPv6。
有了它,才能構建咱們想象中的下一個時代,一樣的,要想實現這些,咱們必須成爲共建者,而不是單純的使用者。
IPv6的規模化部署首先須要網絡設備和軟件的支持,包括路由器、交換機、服務器等;
其次是基礎設施改造,包括數據中心(IDC)、內容分發網絡(CDN)等;
最後是互聯網內容服務商包括APP等也須要支持IPv6。
其中,除了實力雄厚的BAT等互聯網巨頭外,一些中小互聯網公司也須要第三方解決方案公司來提供IPv6轉化的解決方案,蘊含大量的商機。
此前,在下一代互聯網示範工程(CNGI)中,運營商、設備商、應用服務提供商大規模參與,對IPv4到IPv6的演進起到了比較好的驗證做用。
爲了促進IPv6的發展,下一代互聯網國家工程中心雙劍出鞘,在中國首次架設IPv6根服務器,並面向公衆免費提供DNS服務。
在互聯網發展中,根服務器即根域名服務器地位重要,主要用來管理互聯網的主目錄,被稱爲互聯網的「中樞神經」。
由下一代互聯網國家工程中心牽頭髮起「雪人計劃」,已在全球完成25臺IPv6根服務器架設,其中1臺主根服務器和3臺輔根服務器設在中國,打破了我國過去沒有根服務器的境況。
最新統計數據顯示,截至2017年8月,25臺IPv6根服務器在全球範圍內已累計收到2391個遞歸服務器的查詢,主要分佈在歐洲、北美和亞太地區,必定程度上反映出全球IPv6網絡部署和用戶發展狀況。從流量看,IPv6根服務器每日收到查詢近1.2億次。
做爲網絡基礎設施的重要組成部分,域名系統(DNS)因其「特殊性」,在過去30年間頻繁被攻擊,頂級域故障、DNS劫持、大規模DNS攻擊等事件時有發生,給全球互聯網產業帶來嚴重影響。而當前,提高用戶體驗、保障網絡安全的大部分公共DNS均僅面向IPv4,這也是IPv6用戶不斷詬病的問題之一。
此外,爲全面助力IPv6的發展,下一代互聯網工程中心依託自主研發的高性能IPv6 DNS系統,面向公衆免費提供DNS服務,首選DNS:240c::6666,備用DNS:240c::6644
本次推出的IPv6公共DNS以精準快速、安全穩定、DNS64三大特性來保障IPv6網絡的高效和穩定。
據介紹,工程中心在北京、廣州、蘭州、武漢、芝加哥、弗裏蒙特、倫敦、法蘭克福等全球衆多地區部署遞歸節點。基於IPv6 BGP Anycast方式部署,讓用戶能夠實現就近訪問,使得域名在解析到根服務器的訪問時延明顯縮小,在速度上能夠獲得重要保障。不只如此,IPv6公共DNS將經過主動同步com/net域名、緩存熱點域名等舉措,減小遞歸過程,以最大程度實現快速應答。
在安全性方面,IPv6公共DNS支持單IP解析限速,經過安全限速可有效攔截惡意攻擊等,用戶的訪問安全將受到實時保護。同時,IPv6公共DNS支持DNSSEC安全解析驗證,用戶在訪問過程當中無任何劫持,既不會出現惡意跳轉,也不會有強制性廣告出現。
同時爲方便IPv6用戶訪問IPv4相關服務的切實需求,IPv6公共DNS特別推出DNS64解析服務,即經過該解析系統一樣能夠響應純IPv6用戶對純IPv4網絡資源的解析請求,這也在必定程度上避免了IPv4至IPv6過渡期所帶來的內容還沒有徹底改造升級的困擾。
劉東表示,「早發展、快發展IPv6網絡是我國爭取全球互聯網主動權的關鍵舉措。而公共基礎設施的建設和提高,是IPv6大規模部署的先決條件。本次IPv6公共DNS面向全球免費服務,不只爲全球IPv6用戶提供了一個能夠速度更快安全性更高的選擇,也但願能夠對我國全面推動IPv6下一代互聯網部署起到促進做用。」
IPv6 頭結構
<dl style="color: rgb(51, 51, 51); font-family: Verdana, Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 13.6136px; font-style: normal; font-variant-ligatures: normal; font-variant-caps: normal; font-weight: 400; letter-spacing: normal; orphans: 2; text-align: left; text-indent: 0px; text-transform: none; white-space: normal; widows: 2; word-spacing: 0px; -webkit-text-stroke-width: 0px; text-decoration-style: initial; text-decoration-color: initial;">
<dt>
| 版本號 | 表示協議版本.值爲6 | | 流量等級 | 主要用於QoS | | 流標籤 | 用來標識同一個流裏面的報文 | | 載荷長度 | 代表該IPv6包頭部後包含的字節數,包含擴展頭部 | | 下一報頭 | 該字段用來指明報頭後接的報文頭部的類型,若存在擴展頭,表示第一個擴展頭的類型,不然表示其上層協議的類型,它是IPv6各類功能的核心實現方法 | | 跳數限制 | 該字段相似於IPv4中的TTL,每次轉發跳數減一,該字段達到0時包將會被丟棄 | | 源地址 | 標識該報文的來源地址 | | 目的地址 | 標識該報文的目的地址 |
</dt>
</dl>
**IPv6 **擴展頭部
IPv6報文中再也不有「選項」字段,而是經過「下一報頭」字段配合IPv6擴展報頭來實現選項的功能。
使用擴展頭時,將在IPv6報文下一報頭字段代表首個擴展報頭的類型,再根據該類型對擴展報頭進行讀取與處理。
每一個擴展報頭一樣包含下一報頭字段,若接下來有其餘擴展報頭,即在該字段中繼續標明接下來的擴展報頭的類型,從而達到添加連續多個擴展報頭的目的。
<dl style="color: rgb(51, 51, 51); font-family: Verdana, Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 13.6136px; font-style: normal; font-variant-ligatures: normal; font-variant-caps: normal; font-weight: 400; letter-spacing: normal; orphans: 2; text-align: left; text-indent: 0px; text-transform: none; white-space: normal; widows: 2; word-spacing: 0px; -webkit-text-stroke-width: 0px; text-decoration-style: initial; text-decoration-color: initial;">
<dt>在最後一個擴展報頭的下一報頭字段中,則標明該報文上層協議的類型,用以讀取上層協議數據</dt>
</dl>
IPv6 表示方法
IPv6的地址長度爲128bit,是IPv4地址長度的4倍。
因而IPv4點分十進制格式再也不適用,採用十六進制表示。
IPv6有3種表示方法:
1、冒分十六進制表示法
格式爲X:X:X:X:X:X:X:X,其中每一個X表示地址中的16b,以十六進制表示,例如:
ABCD:EF01:2345:6789:ABCD:EF01:2345:6789
這種表示法中,每一個X的前導0是能夠省略的,例如:
2001:0DB8:0000:0023:0008:0800:200C:417A→ 2001:DB8:0:23:8:800:200C:417A
2、0位壓縮表示法
在某些狀況下,一個IPv6地址中問可能包含很長的一段0,能夠把連續的一段0壓縮爲「::」
但爲保證地址解析的惟一性,地址中」::」只能出現一次,例如:
FF01:0:0:0:0:0:0:1101 → FF01::1101 0:0:0:0:0:0:0:1 → ::1 0:0:0:0:0:0:0:0 → ::
3、內嵌IPv4地址表示法
爲了實現IPv4-IPv6互通,IPv4地址會嵌入IPv6地址中,此時地址常表示爲:
X:X:X:X:X:X:d.d.d.d
前96b採用冒分十六進制表示,而最後32b地址則使用IPv4的點分十進制表示,
例如
::192.168.0.1
::FFFF:192.168.0.1
就是兩個典型的例子,注意在前96b中,壓縮0位的方法依舊適用
IPv4
IPv4,IP地址分紅了A類、B類、C類、C類、E類,以下圖所示:
IP地址數量
截至2017年12月,我國IPv6地址數量爲23430塊/32,年增加10.6%
全球 IPv4 地址數已於2011年2月分配完畢,全球IPv4總地址 2^32 大約40億個,
其中,需除去一些保留A、B、C段,如 10.0.0.0、172.16.0.0-172.31.0.0、172.168.0.0 、 192.168.0.0
自2011年開始我國IPv4地址總數基本維持不變,截至2017年12月,共計有33870萬個,全球佔比 3.387/40 = 8.468%
數據來自於:2018年中國互聯網絡發展情況統計報告
IP個數查詢:https://neo.quadranet.com/utilities/ip
IPv6測試:http://test-ipv6.com