拯救互联网IPv6的世纪实验

　　“如果互联网会说话，你会听见它大叫"我正在融化！正在融化"！ ”专栏作家理查德·阿迪卡里在一篇稿件中这样写道。

　　多年以来，互联网基础设施领域的专家们一直都知道：问题总会到来，原因在于互联网用户规模不断庞大。但是，他们并不确定哪些问题会导致全球网络大罢工。

　　一个可怕的事实是，就在最近，全球网速开始变慢。

　　上周，IPv4（互联网协议第4版）环境下的路由器处理流量逼近上限。简单来说，互联网协议会给每个接入网络的设备分配IP（互联网协议）地址。想要连入网络或互联网的任何设备，都必须拥有一个地址才能连接上。

　　然而，目前所使用的IPv4所有地址即将被分配完毕。IPv4正面临前所未有的压力，即需求激增。

　　未来，从笔记本电脑、智能手机，到洗衣机或是电冰箱，甚至是一个灯泡，都将拥有自己独立的IP地址。

　　这使互联网生态走向临界点，新一代互联网协议IPv6横空出世。

　　不管CEO们是否愿意，在未来几年内，所有企业都可能不得不将其所有连接网络的设备进行升级，以迎接IPv6（互联网协议第6版）的到来。作为下一代互联网协议，它对互联网时代而言是一个根本性的科技转变。

　　⊙记者 王宙洁 ○编辑 龚维松

　　“512K”引发的海啸

　　无论是热衷研究技术的极客，还是喜欢网上购物的消费者，又或者是社交网络上瘾者，他们无一例外地在上周发现，全世界的网速好像变慢了一点点。

　　不幸的是，这种趋势可能会持续。

　　技术人员发现，路由器过于“辛苦”是导致网速变慢的重要原因。

　　目前，IPv4是最受到广泛使用的协议，然而随着互联网用户及设备数量的爆棚，负责管理互联网世界的非营利组织网际网路名称与号码分配组织（ICANN）已经快要没有IPv4地址可用。

　　为了推迟IPv4被用尽的时间，技术人员正在利用每一点残存的IP空间碎片，但是路由器倍感压力。

　　一些老旧的路由器仍在被广泛使用，旧的路由器只能处理 512000 条（即“512K”条）IPv4信息，就在上周，这一流量逼近上限。

　　这导致路由器无法正常处理流量。路由器依靠“路由表”来快速找到方向，每一个机构拿到一段IP之后都会希望在路由表里加一句规则来加快自己的访问速度。然而，这些多出来的信息必须存在更慢的普通存储器里，这导致了速度变慢甚至局部网络不稳定。

　　许多用户在社交网络上以“512k”为标签表达了他们对慢速网络的抱怨。

　　“自上世纪九十年代以来，我们看到互联网路由表条目的数量稳步增长，”思科产品安全高级事件经理奥马尔·桑托斯说道，2008年时流量触及256K上限的情形仿佛还历历在目，当时网络管理员不得不采取一定措施来确保互联网的持续增长。

　　512K事件再度引发人们对IPv4地址枯竭的关注。2011年2月，负责分配全球IP地址的互联网地址分配机构IANA向五大地区地址分配机构分配了最后几块IPv4地址段。当时便有专家警告说，几个月之内，所有可用的IPv4地址将会分配到互联网服务提供商。

　　IANA称，IPv4地址的全球供应到达了临界水平，网络运营商需要升级到IPv6。

　　而拉美加勒比地址分配机构LACNIC也已经发表官方声明，宣布IPv4地址枯竭，对该地区运营商和政府推迟部署IPv6表示担忧。

　　LACNIC报告称，其手中可用的IPv4地址只剩下约419万个。该机构同时表示将实施更为严格的互联网资源分配策略。每个机构最多将只会分配到1024个地址。在剩余的地址被分配掉以后，IPv4地址空间将正式告罄。

　　而微软的Azure云服务的用户们，则有可能惊奇地发现，美国虚拟桌面使用的IP地址却是欧洲的。这种错位出于无奈，因为微软用光了它拥有的美国IPv4地址空间，不得不开始使用全球IPv4地址池。

　　微软Azure团队在官方博客上写道，IP地址不等于物理地址，例如你可能使用位于弗吉尼亚的服务器但分配到巴西的IP地址。就在3年前，微软斥资750万美元问Nortel买下了66万个ipv4地址。

　　在中国，IPv4地址同样捉襟见肘。今年7月中国互联网络信息中心发布第34次《中国互联网络发展状况统计报告》指出，全球IPv4 地址数已于2011 年2月分配完毕，因而自2011年开始我国IPv4地址总数基本维持不变，截至2014 年6月共计有3.3亿个。

　　新技术迭出 IPv4快要跑不动

　　IPv4建立于1981年，只允许43亿个独立IP地址分配给网络服务设备。但是IPv4的压力至今仍在不断增长，其背后的一个重要原因是使用需求激增。

　　数以亿计的人们仍然在使用互联网，有更多的设备作为物联网的一部分被连接至互联网，IPv4地址根本不够用。

　　市场研究机构IDC便曾经指出，智能手机、电脑和智慧型感应器等联网设备数量急遽增加，导致可使用的IPv4位址数量急速减少，带动了IPv6技术的需求。

　　而汽车业也正准备迎来一场由互联网引领的技术革命。当一些人在关注燃油效率时，对于车联网的关注度也在增加。Machina的研究报告预测称，到2020年，约90%的新车将链接互联网，而目前这一比例仅为10%。

　　RnR市场研究公司本周发布的报告则显示，全球可穿戴电子设备市场规模从2013年至2018年将以17.7％的复合年增长率增长。全球总出货量预计将超过1.3亿台。

　　物联网则是另外一大有着庞大需求的领域。早在2011年，NXP半导体公司和Green Wave公司便宣布推出GreenChip智能照明产品，每个灯泡都被赋予一个IP地址，允许消费者在联网状态下监视及管理每个灯泡。

　　IPv4资源的枯竭和庞大的需求，迫使人们向以IPv6为基础的下一代互联网演进。IPv6使用128位长的地址，理论可用地址数量达到2的128次方，远高于IPv4。

　　2012年6月，IPv6正式启动，包括全球网络供应商、硬件制造商、搜寻引擎公司等均须遵守IPv6的规则进行编址。分配机构也正准备长期推行IPv6的发展计划，以期逐渐替代IPv4。

　　然而，这种转换目前需要面对并不便宜的成本。韩国科技、ICT和未来规划部上周发布报告称，369家网络服务供应商要从IPv4转换到IPv6，总计需要约2.1万亿韩元（约合20亿美元）。

　　此外，尽管物联网、智能手表和眼镜等可穿戴式设备的出现，以及联网移动设备的爆炸式增长，诸多因素大幅增加了对IP地址的需求，但目前IPv4地址危机似乎并没有造成什么大的影响。IPv4地址仍然剩余，并没有迫在眉睫的地址枯竭危机。

　　网站没有动力升级的一个原因是它们常用的软件只能处理IPv4，而升级到IPv6需要重写软件。为了解决这个问题，云服务供应商Cloudflare推出了伪IPv4服务，也就是将IPv6地址伪装成IPv4地址。

　　这些原因导致IPv6目前的普及率仍在低位慢跑。根据7月发布的数据，谷歌监测到IPv6在美国的使用率为8.43%，德国和法国分别为8.8%和5.14%，日本为3.73%，中国则为0.78%。

　　而网络内容分发商Akamai近期发布的报告显示，欧洲国家在今年一季度引领了IPv6的使用，在前十大使用国中占据八个。美国和秘鲁占据剩下的两个座席。亚太互联网络信息中心 （APNIC）主席保尔·威尔森表示，在美国，也是到了大型移动运营商开始部署主要网络带动更多地址需求，IPv6才开始大规模得到应用。

　　问题在于，一旦转折点出现，网络供应商和内容供应商可能措手不及。

　　2012年8月，在中东爆发了一场有史以来最严重的网络攻击。一名身份不明的黑客侵入沙特国家石油公司计算机网络系统，释放了一种计算机病毒。这被视为到目前为止，对一家公司计算机系统最具破坏性的行为之一。这种病毒抹去了沙特国家石油公司计算机系统中四分之三的数据，包括文件、电子数据表、电子邮件与档案等。

　　两年后的今天，尽管国家安全防御网络建设已经大有进步，但攻击似乎仍旧无处不在。海外媒体评论称，政府机构必须构造一个端到端的智能安全环境，包括相互关联的组件，如防火墙、虚拟专用网络和网络入侵防御系统以及杀毒软件等。而他们应该采取的第一个步骤，是在未来的几个月里满足新的IP地址需求。

　　IPv6的世纪实验

　　对于技术界来说，向IPv6迁移意味着所有连接到IP网络的设备都将在不久的将来能够支持IPv6。这基本包括了全球所有联网的设备。要做到这一点，大多数设备及其应用将需要做一些更新以便同时支持IPv6和IPv4。

　　目前IPv6过渡技术主要包括三类：地址转换或者翻译技术、隧道技术和双栈技术。全球性的网络安全设备供应商Fortinet的产品营销副总监帕特里克·贝德维尔曾经开出三个简单步骤清单：首先，由于IPv6将影响到网络中每一个设备和应用，成功迁移的第一步是制定一个清单，列出所有目前连接到网络的设备。其次，需要上网查看每个设备厂商的支持页面，查询其做到完全符合IPv6标准的路线图和时间表。通过研究，企业应该可以发现某个设备只需简单的软件更新还是需要完全的硬件更新。

　　第三步则是在确定了升级类型后，升级设备或固件相关的费用将可以纳入考虑。了解IPv6相关的花费，可以更容易地将IPv6迁移中的设备更新整合到正常的IT更新周期中。

　　网络内容分发商Akamai近期表示，目前每天收到的IPv6连接请求数量约为200亿，这比过去6个月增长一倍。

　　Akamai亚太及日本地区产品总监布鲁诺·高维安斯今年7月表示，尽管目前Ipv6的使用者仍占少数，但却在以惊人的速度增长。

　　他称，在某一时刻，Ipv6的使用率会呈指数级上涨，他预测转折点可能发生在18个月。“这种技术是可行的，但是每个人的预算有限，所以必须有一些催化的力量”

　　澳大利亚互联网协会主席奈勒·克拉克则表示，今年以来，对IPv6的兴趣和各种对话上都已经出现增长。她说道，尽管IPv6的使用依旧很低，但一些组织的部署正在悄然发生，也出现了一些管理导向型的投资和资助项目。

　　高维安斯同样为IPv6爆发设计了三大要点。首当其冲的，是必须要有政府指令，要求某些面向公众的网站是IPv6兼容的。美国在2012年发布了这样的指令。

　　第二个提振IPv6的因素是网络设备和物联网的爆发。思科每年都会发布自己的视觉网络指数来预测全球的数据流量。在今年6月更新的报告中，该公司预测到2018年，全球近50%的规定或者移动设备可以兼容IPv6，高于2013年的16%。

　　此外，他还认为，企业需要有更高的在线业务意识。当他们注意到IPv6需求的向上增长趋势，将把更多注意力被放在保证用户的最佳体验上。在过去一年中，第三条因素发挥了更重要的因素。

　　“互联网的美丽之处在于，它产生了一个单一的全球网络，任何设备都可以连接到另外一些设备。因为这是一个开放的网络，任何人都可以部署一个新的服务器。在网络上，世界任何地方的任何孩子都可以放点东西在互联网上，它对任何人开放。”

　　而且，高维安斯说道，“它的生命力会随着地址空间的增长而持续。”

　　世界IPv6日

　　IPv6指互联网协议第4版，于上世纪九十年代由网际网路工程协会（IETF）提出并开始规划，以应对IPv4地址将用罄的问题。

　　目前采用的IPv4位址长度为32位元，所提供的43亿个IP已用尽；IPv6位址长度为128位元，可提供的IP数量将增至数万亿以上，效率和安全性都更高。

　　世界IPv6日是在2011年6月8日由互联网协会组织和赞助的一次公开测试IPv6的活动。在2011年的活动大获成功之后，互联网协会将2012年6月6日定为了世界IPv6启动日，在这一天，全球IPv6网络已正式启动。

　　IP地址如何分配

　　Internet的IP地址和AS号码分配是分级进行的。 ICANN 负责全球Internet上的IP地址进行编号分配的机构（原来是由IANA负责）。根据ICANN的规定，ICANN将部分IP地址分配给地区级的网络注册机构 ，然后由这些机构负责该地区的登记注册服务。现在，全球一共有5大这样的机构，负责世界不同地区的业务。