國內IPv6互聯網發展如何?本文地址資源已然成為發展瓶頸
IPv4互聯網的后半段，很難說再見； IPv6互聯網上半年，加速！
2020-04-17 14:31 作者：艾銻無限瀏覽量：IPv4互聯網的下半場，很難說再見； IPv6互聯網上半年，步伐正在加快！ 一、簡介
2020年，隨著華為NewIP技術研究的發布，將涉及到互聯網體系和架構的演進，下一代互聯網再次成為業界討論的熱點。 IPv6還在路上，新一輪互聯網革命性變革即將拉開序幕？
本文不會討論這項前沿研究的技術及其對未來的影響。讓我們看看IPv6互聯網的發展之路。記得幾年前一位業內資深人士曾說過，IPv4到IPv6的演進就像是“給飛行中的飛機換引擎”。 IPv6的升級改造更多的是在地址/協議層面對相應的軟硬件相關的IPv6特性進行改造，以滿足終端、網絡、內容應用等方面對IPv6支持的需求，如整體而言，不涉及下一代互聯網系統和架構的更多變化或優化。
如果把2003年基于IPv6的建設作為國內IPv6的起點，17年過去了；自2009年國內運營商開始大規模的IPv6試點改造以來，已經過去了10年； IPv6如何發展？
本文簡要分析了基于IPv4的互聯網現狀，并對國內IPv6的發展進行了多維度的觀察和分析，希望能給大家帶來一些新的視角。
二、IPv4互聯網的下半場，很難說再見
1.隨著互聯網的飛速發展，IPv4地址資源成為發展瓶頸
現階段，全球互聯網呈現以下特點：
·用戶需求以個性化、寬帶化、移動化為特征，多屏交互等融合，高帶寬、按需靈活服務成為市場熱點。
·多元化終端層出不窮。智能終端、定制化行業終端、傳感器等，讓通信擴展到人與人、人與物、物與物，萬物互聯成為趨勢。
·云計算、大數據、邊緣計算、人工智能等前沿技術的引入，不斷推動互聯網應用領域的不斷深入和服務維度的拓展。工業互聯網、車聯網等越來越成為應用關注的焦點。
·新業務不斷涌現，帶寬爆發式增長，互聯網即將進入時代（從T->P->E->Z）。
其中最重要的一點是寬帶用戶和終端數量將呈現爆發式增長趨勢。據咨詢機構預測，到2020年，全球網民規模將達到26億，物聯網終端數量將達到500億規模。 .
各種互聯網應用都需要海量的IP地址資源來識別和實現互聯網數據通信。目前，全球IPv4地址資源基本枯竭。除非有特殊情況，每個地區的 RIR 新 IP 地址申請均分配 IPv6 地址。 （申請/23等少量IPv4地址將根據RIR預留池和回收地址進行分配）
目前的私有地址轉換（NAT）方案雖然可以在一定程度上解決IPv4公網地址耗盡的問題，但已經不能滿足各種新興的互聯網應用。它帶來了極大的復雜性； IPv4互聯網發展面臨的最大瓶頸，本質上是“萬物互聯”背景下IP地址的缺失，導致無法擴展網絡連通性。
2.IPv4地址資源仍有挖掘空間，開源節流將大行其道
雖然各個地區的RIR儲備池基本用盡，但之前分配的IPv4地址中有相當一部分仍處于空閑狀態（尤其是ARIN分配的地址段，如幾所大學和科研機構持有的地址段）在美國一個大地址。
作者：
注意：/8 地址段中大約有 1678 萬個 IPv4 地址。
在市場需求和經濟利益的推動下，許多公司和機構（早期免費或低價獲得大地址）開始交易自己的IPv4地址資源，閑置的地址資源存量（據不完全統計，在至少約5000+10000個IP地址的上市交易）將大大緩解部分地區和企業的IPv4地址短缺問題，在一定程度上使IPv6并非迫在眉睫。
但需要指出的是，各國IPv4地址的數量和分布嚴重不均。美國約11.5億（占所有可分配地址的1/4，其中三大云計算提供商的IPv4地址達到1.2億），部分國家面臨困難如IPv4地址資源嚴重短缺、地址回收、交易困難等。
3. 基于 IPv4 的傳統和新興互聯網應用仍在強勁發展
雖然很多國家在戰略層面都鼓勵向IPv6互聯網演進，但由于現有IPv4互聯網基礎設施的投資保護、使用習慣、各種內容和應用對IPv6的支持等因素，IPv4互聯網作為關鍵網絡基礎設施，已在5-10年內持續獲得大量Capex投資，優化承載各種傳統和新興互聯網應用。
針對互聯網在IPv4應用開發中的承載需求，業界各方都在全力挖掘IPv4公網地址資源，引入和改進各種NAT技術以節省IPv4公網地址。 VR/AR、全息通信、云游戲等新興實時應用對互聯網的低延遲、安全性、可靠性要求，不斷引入定向HTTP、傳輸層安全（TLS）、QUIC、確定性網絡
()等技術對互聯網架構和功能模塊進行了創新和完善。
簡而言之，基于 IPv4 的傳統和新興互聯網應用仍在強勁增長。
三、中國IPv6互聯網剛剛進入上半年
1.國內IPv6發展：早起，趕晚秀
中國在IPv6領域起步較早，基本與世界同步。早在1994年，使用IPv6技術的中國教研網就已經建成，2003年逐步升級為純IPv6示范骨干網； 2011年，國家層面明確提出了中國下一代互聯網的商用示范路線。在國家發改委等相關部委、國內運營商、內容提供商、軟硬件設備制造商等對IPv6的專項推廣下。
產業鏈各方在各個領域開展了IPv6改造工作，初步實現了從用戶端-網絡-應用端的完整IPv6服務，產業鏈層面逐步演進全面支持IPv6； 2013年以來，國家發改委分選北京、杭州等代表性城市建設下一代互聯網示范城市，希望調動基礎電信運營商、廣電企業、商業網站、裝備制造企業等力量促進下一代
新一代互聯網與新一代移動通信、移動互聯網、物聯網、云計算、大數據等新興信息技術的融合與應用。
如上，雖然在國家層面對IPv6的商用部署和推廣做了大量工作，但2003年開工建設的國內IPv6轉型經歷了起起落落，國內IPv6發展現狀依然直到 2017 年底都不理想：
·IPv6用戶占網民比例：中國0.49%，印度為53%。
·IPv6地址申請數量：中國（大陸）申請21284段/32前綴地址段，占全球4.92%，美國為10.17 %;
·IPv6地址公布率：國內IPv6分配地址使用率很低，只有8.54%，這意味著相當一部分已獲得IPv6地址的用戶不使用網絡訪問對應的IPv6資源，而美國這個指標已經達到了30%。
·IPv6內容資源：除少數高校、大型門戶網站、運營商官網外，國內網站基本不支持IPv6，而全球Alex Top 20中支持IPv6的網站比例已達65個%。
2.國內IPv6發展：2018年進入加速模式
(1)政府大力引領推動IPv6升級
為扭轉國內IPv6商用停滯不前的局面，2017年11月，中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發了《推進六大行動計劃》 協議版本（IPv6) 規模部署”）。在此背景下，工信部從2018年開始全面推進IPv6規模化部署，并部署2019年網絡就緒專項行動計劃，運用行政權力引導IPv6產業鏈各方根據政府設定的目標加速
IPv6 開發。
到2019年底，國內IPv6終端/網絡/應用基礎設施等基本準備就緒（（以下章節部分圖表數據直接來源于或基于數據分析，在此感謝，并會以后不再一一解釋），推動國內IPv6商用產業鏈初步形成，但還沒有真正進入“市場化、自我驅動”的商業生態階段。
(2)國內IPv6網絡基礎設施改造基本完成
作為承載國內絕大多數通信網絡和互聯網應用流量的基礎電信運營商，經過近10年的持續投入，基本完成了終端、網關、固網（接入網、城域網）的融合和骨干網）。到2019年底，國內IPv6網絡基礎設施已基本準備就緒。
·LTE網絡、固網IPv6升級全面完成：中國電信、中國移動、中國聯通均完成全國LTE網絡和城域網IPv6改造，全面開通4G IPv6服務網絡用戶。寬帶IPv6服務能力和政企IPv6專線能力。
·骨干直連點實現IPv6互聯：北京、上海、廣州、鄭州、成都、武漢、西安、沉陽、南京、重慶、杭州、貴陽、貴陽等13個國內互聯網骨干直連點an、福州等均已完成IPv6升級改造，支持網絡間IPv6流量交換。
·支持IPv6并已公布的AS比例迅速增加
·基礎電信運營商的DNS系統已經支持IPv6
·基礎電信運營商IDC已完成IPv6改造（包括但不限于數據中心內外網絡設備層面的IPv6替換/升級等，涉及至少907家IDC，約占1全國IDC總數6.@ >8%），其他IDC也在逐步進行IPv6改造。
·支持IPv6的CDN節點已達2903個（占比37.6%）。
(3)國產IPv6內容（APP應用、網站、云服務）支持顯著提升
·互聯網應用100強中79%支持IPv6：截至2020年3月，中國商業網站和移動應用100強中，79個可以通過IPv6訪問，涵蓋新聞、社交媒體、視頻、電子商務、生活服務等10大主流互聯網應用。其中，21款APP占IPv6活躍用戶的30%以上，36款APP占IPv6流量的15%以上。
·省部級政府、央企門戶等重點網站支持IPv6的比例持續提升：截至2020年3月，全國91個省部級政府網站中有75家支持IPv6，占比8< @2. 4%； 96家央企門戶中有82家支持IPv6，占比85.4%； 13家重點媒體網站中有4家支持IPv6，占比30.8%； 88 支持 IPv6 的頂級互聯網網站有 50 個，占 56.@>8%； 37個主要金融網站中的30個
支持IPv6，占比81.1%； 100家重點教育網站中有55家支持IPv6，占比55%。
·主流云服務商一半以上的云產品已經實現了基本的IPv6支持。
綜上所述，互聯網應用端的IPv6改造取得了顯著進展，但仍有相當多的公司和機構仍處于表面IPv6改造階段，還沒有觸及到需要大量的底層IPv6 “真金白銀”的資源投資改造。
(4)國內IPv6地址申請、分配及IPv6用戶滲透加速
目前國內大部分IPv6地址都是直接從APNIC獲取的（即從2400::/12地址段分配，例如中國電信申請的地址段為240e::/18，地址中國聯通申請的段是2408:8000::/20)
截至2020年3月，根據APNIC數據，中國已獲得47859個區塊（/32)IPv6地址，全球排名第二（全球分配地址比例從4.92上升） ) % 到 7.95%)。
根據國內IPv6監測平臺數據，截至2020年2月，中國大陸IPv6地址分配用戶數13.4億，IPv6活躍用戶數達到2億（比例達到23.55%）武漢服務器運維，活躍IPv6連接數達到11.19億（比例達到65.78%）。
注1：分配IPv6地址的用戶數是指過去30天內基礎電信公司分配給用戶的IPv6地址數
注2：IPv6活躍用戶數是指過去擁有IPv6網絡訪問環境、獲得IPv6地址、使用IPv6協議訪問網站或移動互聯網應用（APP）的網民數量30 天。
注3：IPv6活躍連接數是一個月內獲得IPv6地址并有訪問記錄或流量記錄的用戶數，包括移動網絡上的活躍IPv6連接數和固定寬帶IPv6連接數.
此外，APNIC 數據也證實了上述變化。截至2020年3月，中國IPv6用戶占互聯網用戶的15.42%（2018年8月2日數據為0.49%）。
：日期：2020 年 3 月 25 日
(5)國內IPv6網絡流量逐漸加載，網絡質量與IPv4網絡基本一致
IPv6網絡流量逐漸加載：
·國內IP城域網IPv6入站和出站流量分別達到3T和1.9T，其中中國電信IPv6入站流量占總流量的比例為1.38% （中國移動 1.38%）@>23%，中國聯通 0.85%）
·LTE核心網的IPv6入站和出站流量分別達到1.4T和0.2T，其中中國電信IPv6入站流量占總流量的比例為5.@ >36%（中國移動3.61%，中國聯通3.68%）。
·骨干網直連點的IPv6總流量約為363G，占全網流量的比例不到4%。
·國際出入口IPv6入站和出站流量分別達到67G和30G左右，其中中國電信IPv6入站流量占總流量的比例為0.84%（中國移動為1.8%，中國電信為 1.8%）。中國聯通是 1.0%)。
注：以上數據截至2020年2月，均基于基礎電信公司統計，取當日平均流量。
根據國際IPv6發展經驗，流量占比超過5%后會有一個快速發展的時間窗口。基于以上數據，在IPv6應用豐富的刺激下，LTE移動網絡的IPv6流量極有可能快速增長；國際 出入口IPv6流入流出的幅度和比例充分說明，海外IPv6內容的豐富度高于國內。
此外，上述數據顯示，中國電信在IPv6流量負載方面相對領先于其他兩家運營商。
IPv6網絡質量與IPv4基本一致：截至2020年2月，國內IPv6網絡平均網間延遲為39.73ms，平均網內延遲為4 6.@>9 毫秒。 IPv6負載下的網絡質量與IPv4基本相同。
(6)國內IPv6軟硬件、終端等逐漸成熟，商業產業鏈初步形成
經過十多年的打磨武漢服務器運維，2018年以來主流軟硬件廠商的各種產品和終端已經實現了對IPv6的默認支持。
截至2020年3月，LTE移動終端方面，蘋果系統在iOS 12.1版本之后全面支持IPv6，系統在8.0之后全面支持IPv6版本。國內主流LTE移動終端終端基本支持IPv4/IPv6雙棧運行；智能家庭網關方面，2018年以來基礎電信公司采購的機型已全面支持IPv6；家用無線路由器方面，市場份額較大的普聯、騰達、華碩、小米
五家廠商的新廠機型，包括
和D-Link，都默認支持IPv6（但IPv6性能和功能都比較弱）。
此外，隨著國內各項IPv6政策的落實和行政力量的大力推動，IPv6內容供給側也出現了重大突破，用戶使用IPv6的意愿增強。 ) 各方積極參與的IPv6商業產業鏈。
3.國產IPv6發展中的問題與挑戰
3.1國內市場IPv6發展內生動力不足
(1)運營商網絡基礎設施IPv6承載能力初步具備，但支持全面商用仍有較大差距
目前，運營商IPv6網絡轉型的基石依然是IPv4/IPv6雙棧。雖然已經實現了IPv6用戶的入網和流量承載，但大規模IPv6用戶和流量的實際承載和應用服務能力還有待進一步驗證；在一定程度上，IPv6的大規模商用意味著在現網運行雙棧的關鍵網元設備的性能可能會大打折扣甚至不堪重負，這對運營商來說意味著大量的額外投資。
重組基礎設施或需要考慮關閉 IPv4 堆棧的艱難決定。
基于以上原因，如果Capex和Opex因IPv6規模流量的增加需要花費大量額外費用，預計運營商在推動分配IPv6地址的用戶使用IPv6的積極性相對有限網絡。
(2)云服務關鍵基礎設施和云產品IPv6全面支持需要時間
云服務商的云產品對IPv6的全面支持取決于數據中心內外網絡設備層面的IPv6替換/升級，以及各種應用服務器集群、存儲、存儲等相應代碼層面的IPv6修改。現階段，很多云產品還停留在內容應用的IPv6轉換服務上：比如網頁的IPv6化使官網能夠提供IPv6訪問，提供IPv6和IPv4轉換服務來使能IPv6用戶能夠
訪問其 IPv4 服務器應用程序資源仍處于基本 IPv6 支持階段。
阿里云、騰訊云等主流云提供商也發布了自己的IPv6支持路由。樂觀地認為，至少要到 2022 年才能完全支持 IPv6。
(3)用戶，尤其是家庭用戶，使用 IPv6 的意愿遠遠低于使用 IPv4 的意愿
在國家“提速降費”背景下，國內運營商運營壓力巨大，難以提供更具吸引力的優惠資費套餐鼓勵IPv6地址用戶使用IPv6網絡。面對瓶頸，很多APP和網站只提供首屏/首頁或一級連接的IPv6訪問，并未完全支持IPv6，使得IPv6訪問體驗不夠一致；受國家安全限制
完全管控政策，IPv6國際互聯帶寬小，雖然國內互聯已經支持IPv6，但國內IPv6應用資源相對有限，無法充分滿足用戶體驗和需求，從而制約了用戶使用IPv6的積極性。
如前所述，IPv6的整體端到端體驗（包括但不限于網絡質量、應用穩定性、主觀體驗等）與IPv4整體相比仍有較大差距，影響了用戶的積極性IPv6 用戶使用 IPv6 服務。
(4)現有的網關和家庭路由器大多不支持IPv6，新的網關或家庭路由器對IPv6的支持有限
雖然運營商自2018年以來新購入并提供給客戶的網關等設備已基本支持IPv6（如IPv6地址分配和獲取等），但家中仍有大量網關和家用路由器方面（據不完全統計，這其中部分（約40%甚至更高）不支持IPv6，這部分存量資產需要很長時間才能逐步更新替換為全IPv6支持。
M 的挑戰。
(5)國內IPv6內容供應嚴重不足
雖然Top 應用APP、政府、大型央企、金融、教育等國家和省級重點網站的IPv6支持有了明顯提升，但在監控過程中也發現了一些應用和網站。在“應對”階段，大部分是門戶頁面的IPv6改造，沒有涉及到深入的業務邏輯和功能的IPv6改造，也沒有實質上實現對IPv6的全面支持（即網站無法訪問IPv6地址） .
問題用戶沒有優先全面提供IPv6對應內容資源，更多被分配了IPv6地址的雙棧用戶本質上繼續使用IPv4地址訪問IPv4對應內容），失敗發揮好示范引領作用。
上述IPv6內容供應嚴重短缺的原因在于內容提供商在IPv6轉換成本上的大量投入。國家政策要求，一方面等待IPv6用戶和網絡規模的快速增長（市場驅動力），另一方面也等待政府更多的支持政策（行政驅動力） )。
基于現階段的成本考慮和 IPv6 用戶的實際規模，內容提供商缺乏足夠的動力來開發更好的體驗和更深入的 IPv6 應用和內容。
3.2國內IPv6監控指標體系有待進一步完善
雖然國家層面制定了多維度的IPv6專項推進考核指標和目標，但經過仔細分析發現，部分指標并不能很好地反映IPv6的實際發展狀況。
以IPv6活躍連接數為例，該指標定義為一個月內獲得IPv6地址并有訪問記錄或流量記錄的用戶數，即獲得IPv6的用戶數地址 用戶只要在一個月內至少訪問一次 IPv6 應用程序，就會被計算在內。看這感覺是不是有點“水”，我個人認為這種數據對于IPv6業務運營的參考價值并不高。
衡量IPv6的商業化程度，更應該關注IPv4的使用指標。如果未來能夠將以下指標納入國家IPv6發展監測平臺，對IPv6商用形勢的評估可能更有價值：
·IPv6地址用戶首次訪問和獲取IPv6內容的成功率？ （反映 IPv6 端到端性能）
·全國DNS系統每天解析IPv6地址的次數？ （反映IPv6實際運行數據）
·重新定義IPv6活躍用戶數、IPv6活躍連接數等指標（將指標定義中的時間段從一個月調整為一天，充分體現IPv6規范化運行）
·IPv6地址發布率、路由表項和對應的ASN個數？ （反映 IPv6 網絡可訪問性）
·IPv6地址用戶使用IPv6云服務或云產品的業務體驗指標？ （云越來越成為數字關鍵基礎設施，在IPv6的商用階段，云不應該是簡單的IPv6用戶可以訪問或使用，而是可以提供與IPv4等效的服務一致性體驗）
3.3 IPv4 到 IPv6 的遷移、行政推動還是市場選擇？
從經濟學的角度來看，市場總是會在約束條件下尋求最優配置。在IPv4互聯網下半場結束前，從IPv4向IPv6遷移的市場動力依然不足。不會積極擁抱 IPv6 互聯網。
如果這個頂層設計的戰略層面把IPv6互聯網作為推動新基建和提升數字化水平的重點領域，就需要在國家層面采取行動，投入更多的資源和政策來加速IPv6的大規模商用，并形成一個自我成長的良好能力生態。
· 有針對性的電信廣電運營商出臺分步補貼政策，針對IPv6日活躍用戶規模、IPv6流量占比等指標（時限可考慮3-5年，如隨著移動網絡中IPv6流量占比達到5%、10%、15%可以作為政策依據，政策弱化和退出節奏可能取決于IPv6的普及和發展），運營商鼓勵推出IPv6優惠資費套餐（設置IPv6使用頻率、流量等享受優惠條件，比例一定
財政補貼）并增加 IPv6 用戶的吸引力。
· 以內容提供商IPv6轉型為重點抓手，加強大型互聯網公司IPv6內容供給，結合ICP備案和接入（新網站要求全IPv6，現有網站明確承諾完成時間）根據流量排名要求進行轉化），在實行評價型財政激勵政策后，IPv6內容的供應應考慮IPv6應用資源的可用性和業務經驗等因素。
· 鼓勵運營商或制造商加大對現有家庭網關或無線路由器終端的更新力度，以支持新的IPv6終端，并根據更換的總數量和IPv6活躍終端數量等因素給予相應的專項補貼。日常使用，促進企業加快更換進度。
·In , it is to IPv6, guide to IPv6 as a , and to and IPv6 , and IPv6 funds, to the IPv6 The data such as sales and tax will be and for .
The of the above will and form a good trend of the IPv6 chain. Under the of and , if the use of IPv6 can reach the point of , the of power can be to allow The IPv6 grows and , and I it will be a to say to the IPv4 at that time.
四、 and
Under the that the of the next- based on IPv6 has the will, the of and a [2020] No. 57 in March 2020 "On the of the to IPv6 end-to-end in 2020" The the of IPv6 end-to-end , the scale of IPv6 users and , and seven key tasks and three major goals.
Among the seven key tasks in the , the first four ( and IPv6 , the of (CDN) IPv6 , the IPv6 of cloud , of data (IDC) IPv6 ) and the item ( IPv6 ) still to the and of IPv6 and , and the fifth item ( on the final
The IPv6 of the , that is, the is to IPv6 by at the .6、The main e- will give to the IPv6 to users, and the and of the home of the ) and the sixth item ( the of IPv6 in and , if the of links that have the to IPv6 85%), we have paid to the real of IPv6 at the level.
From the of the three major goals, the good news is that this time the of and has paid to the of the ratio ( to the IPv6 to cross the point and enter the stage of rapid as soon as ) for the use of IPv6. The of IPv6 is taken very , and that are with IPv6 , such as the of IPv6 in and , are not in the . At the same time, the of and tax to the of more have not been . , I hope it will not that the in the just the of the in the way of with the task.
The IPv6 wind has been . It is hoped that the large of that the and all have or will can truly be into the of the of the IPv6 chain. the of IPv6 and in the , so as to bring an IPv6 that meets user and has a to the and all walks of life, and the of IPv4 to IPv6 and real large-scale use at an early date.