人工智能、大数据、云计算、物联网，其实都是和我们未来的生活息息相关，但是，这一切的基础设施都需要一个位置身份标识符：IPv4 或 IPv6

有了身份标识符 IPv4 或 IPv6，才能构建我们想象中的下一个时代。然而IPv6的中国之路却异常尴尬，近20的发展，IPv6被人们反复提及，但又不断地被淹没和遗忘。

近日，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》正式终结了IPv6的尴尬。

20年的“原地踏步”到“全球领先”，中国的IPv6要想加速跑，必须拥有“魔鬼的步伐”，当然绝非“摩擦，摩擦”这么简单，而是一个循序渐进式的飞跃。

为了让“魔鬼的步伐”更有力，下一代互联网国家工程中心双剑出鞘，在中国首次架设IPv6根服务器，并面向公众免费提供DNS服务。

IPv6

地址长度：128位

地址数量：2^128（约3.4×10^38）

2^128 = 2^10^12.8 = 1024^12.8 = 10^3^12.8 = 10^38.4 = 3.4×10^38

IPv4

地址长度：32位

地址数量：2^32（约4×10^9）

2^32 = 2^2*2^30 = 4*2^10^3 = 4*1024^3 = 4*10^3^3 = 4*10^9

255.255.255.255 = 256 * 256 * 256 * 256 = 4,294,967,296

往事不堪：我国IPv6“起大早，赶晚集”

TCP/IP协议是互联网发展的基石，其中IP是网络层协议，规范互联网中分组信息的交换和选路。目前采用的IPV4协议地址长度为32位，总数约43亿个IPv4地址已分配殆尽。

在当时，“40亿空间已经大得不得了。没想到互联网急剧发展，人们开始意识到，这个数量级并不能满足互联网飞速发展的需求”。中国工程院院士、清华大学教授吴建平说。

为了修正IPv4的不足，IPv6被寄予厚望。“IPv6的地址空间扩大到2的128次方（米扑博客注：3.4*10^38）。这个空间大到无法想象，也就是说，地球上每一平方米，都可以有10的26次方的地址，甚至可以分配地址到空中的尘埃。”吴建平说。

对于以“万物互联”为目标的物联网建设来说,这意味着所有想要连上网的物体都能被分配到IP地址。可以说，IPv6将成为下一代人类智能生活的枢纽工程。

TCP/IP协议共同开发者、被誉为“互联网之父”之一的文顿·瑟夫博士表示：“IPv4是实验网络，IPv6网络是未来发展的必由之路。”

然而，IPv6这条通往未来的必由之路在中国竟是“起了大早，赶了晚集”！

数据显示，在IPv6用户比例上，美国是第三名，比利时是第一名，两者这一比例都达到了30%到50%，日本也有15%的用户，基础设施比较落后的印度也有11%的用户，而中国排第52名，只有7%的用户。

“截至2017年6月底，我们固网的网民数是7.51亿，移动互联网用户7.24亿，但我国的IPv4地址只有3.3845亿，平均每个固网网民人均IPv4地址是0.45个，半个都不到。”中国工程院院士邬贺铨表示。

邬贺铨指出，“实际上，中国是最需要IPv6的国家，也是全球最早开展Ipv6及下一代互联网技术研究、标准制定、应用研发和规模商用的国家之一，首创以纯IPv6建成了当时全球最大的IPv6网络。但是截至今年7月数据显示，IPv6用户占网络用户之比到56%左右了，美国也到了30%多，中国是最需要IPv6的，但中国的IPv6占比还不到0.3%。”

谈到我国IPv6发展为何起了大早，赶了晚集，邬贺铨分析有5大原因：

1）落入了私有地址的陷阱难以自拔；

2）缺乏明确的市场导向和政府应用先行意识；

3）应用和网站向IPv6迁移严重滞后拖后腿；

4）一些误解和干扰影响了国家发展IPv6战略的执行；

5）将IPv6与网络安全对立，过分担心IPv6的内容过渡困难，举棋不定。

加速的现在：需要“魔鬼步伐”

1998年，CERNET（中国教育和科研计算机网）首次在中国引进IPv6。实际上，IPv6在中国的发展，已经接近20个年头。这期间，IPv6被人们反复提及，但是又不断地被淹没和遗忘。

近日，中共中央办公厅、国务院办公厅近日印发了《推进互联网协议第六版（IPv6）规模部署行动计划》（下称计划），政府的一纸公文正式终结了IPv6的尴尬状态。

计划提出要用5到10年时间，形成下一代互联网自主技术体系和产业生态，建成全球最大规模的IPv6商业应用网络，实现下一代互联网在经济社会各领域深度融合应用，并成为全球下一代互联网发展的重要主导力量。

同时，计划提出，到2018年末，中国IPv6活跃用户数将达到2亿，在互联网用户中的占比不低于20%，国内用户量排名前50位的商业网站全面支持IPv6；到2020年末，IPv6活跃用户数超过5亿；到2025年末，网络、应用、终端全面支持IPv6。

从“赶晚集”到“全面领跑”，中国的IPv6要想加速跑，必须拥有“魔鬼的步伐”，当然绝非“摩擦，摩擦”这么简单，而是一个循序渐进式的飞跃。

“明年年底，要形成良性的思想驱动环境，IPv6的活跃用户数要达到2个亿，在互联网用户的占比不低于20%；到2020年底，IPv6的活跃用户数要超过5个亿，占比要超过50%，新增的网络地址不允许再使用私有的IPv4地址。到2025年底，我们国家IPv6的网络规模、用户规模、流量规模位居世界第一位，网络应用终端全面支持IPv6，全面完成向下一代的互联网的平滑演进升级，形成全球领先的下一代互联网技术产业体系。”

下一代互联网国家工程中心主任刘东在接受采访时指出，国家政策对于IPv6的统筹部署已经明确，最关键的是产业各界要停止“观望”。“IPv6对于企业来说不是成本，而应该是投资，会带来效益，IPv6与大数据、物联网、云计算等的应用更是息息相关。企业如果现在还不顺势而为，很可能丧失发展先机。”

在2017年至2018年的重点工作中，计划明确提出要开展LTE网络端到端IPv6业务承载能力建设，推动LTE网络、业务及终端全面支持IPv6，移动互联网IPv6用户规模不少于5000万户。此外，还涉及骨干网IPv6互联互通、城域网和接入网改造、内容分发网络和云服务平台IPv6升级等方面。

针对IPv6发展的原则，邬贺铨提出了四点建议：

第一是统筹规划、重点突破，着力弥补IPv6应用的短板，实现技术产业网络应用的协同推进。

第二是政府引导、企业主导，加强政府的统筹协调、扶持和应用引领，优化发展环境，强调发挥企业在IPv6里的主体作用，激发市场需求和企业的内生动力。

第三是创新发展保障安全，把发展跟安全同时推动。

第四是注重市场、汇聚民生，让互联网发展汇集亿万人民。

未来已来：“双剑”已出鞘

人工智能、大数据、云计算、物联网，其实都是和我们未来的生活息息相关，但是，这一切的基础设施就是IPv6。

有了它，才能构建我们想象中的下一个时代，同样的，要想实现这些，我们必须成为共建者，而不是单纯的使用者。

IPv6的规模化部署首先需要网络设备和软件的支持，包括路由器、交换机、服务器等；

其次是基础设施改造，包括数据中心（IDC）、内容分发网络（CDN）等；

最后是互联网内容服务商包括APP等也需要支持IPv6。

其中，除了实力雄厚的BAT等互联网巨头外，一些中小互联网公司也需要第三方解决方案公司来提供IPv6转化的解决方案，蕴含大量的商机。

此前，在下一代互联网示范工程（CNGI）中，运营商、设备商、应用服务提供商大规模参与，对IPv4到IPv6的演进起到了比较好的验证作用。

为了促进IPv6的发展，下一代互联网国家工程中心双剑出鞘，在中国首次架设IPv6根服务器，并面向公众免费提供DNS服务。

在互联网发展中，根服务器即根域名服务器地位重要，主要用来管理互联网的主目录，被称为互联网的“中枢神经”。

由下一代互联网国家工程中心牵头发起“雪人计划”，已在全球完成25台IPv6根服务器架设，其中1台主根服务器和3台辅根服务器设在中国，打破了我国过去没有根服务器的境况。

最新统计数据显示，截至2017年8月，25台IPv6根服务器在全球范围内已累计收到2391个递归服务器的查询，主要分布在欧洲、北美和亚太地区，一定程度上反映出全球IPv6网络部署和用户发展情况。从流量看，IPv6根服务器每日收到查询近1.2亿次。

作为网络基础设施的重要组成部分，域名系统（DNS）因其“特殊性”，在过去30年间频繁被攻击，顶级域故障、DNS劫持、大规模DNS攻击等事件时有发生，给全球互联网产业带来严重影响。而当前，提升用户体验、保障网络安全的大部分公共DNS均仅面向IPv4，这也是IPv6用户不断诟病的问题之一。

此外，为全面助力IPv6的发展，下一代互联网工程中心依托自主研发的高性能IPv6 DNS系统，面向公众免费提供DNS服务，首选DNS：240c::6666，备用DNS：240c::6644

本次推出的IPv6公共DNS以精准快速、安全稳定、DNS64三大特性来保障IPv6网络的高效和稳定。

据介绍，工程中心在北京、广州、兰州、武汉、芝加哥、弗里蒙特、伦敦、法兰克福等全球众多地区部署递归节点。基于IPv6 BGP Anycast方式部署，让用户可以实现就近访问，使得域名在解析到根服务器的访问时延明显缩小，在速度上可以得到重要保障。不仅如此，IPv6公共DNS将通过主动同步com/net域名、缓存热点域名等举措，减少递归过程，以最大程度实现快速应答。

在安全性方面，IPv6公共DNS支持单IP解析限速，通过安全限速可有效拦截恶意攻击等，用户的访问安全将受到实时保护。同时，IPv6公共DNS支持DNSSEC安全解析验证，用户在访问过程中无任何劫持，既不会出现恶意跳转，也不会有强制性广告出现。

同时为方便IPv6用户访问IPv4相关服务的切实需求，IPv6公共DNS特别推出DNS64解析服务，即通过该解析系统同样可以响应纯IPv6用户对纯IPv4网络资源的解析请求，这也在一定程度上避免了IPv4至IPv6过渡期所带来的内容尚未完全改造升级的困扰。

刘东表示，“早发展、快发展IPv6网络是我国争取全球互联网主动权的关键举措。而公共基础设施的建设和提升，是IPv6大规模部署的先决条件。本次IPv6公共DNS面向全球免费服务，不仅为全球IPv6用户提供了一个可以速度更快安全性更高的选择，也希望可以对我国全面推进IPv6下一代互联网部署起到促进作用。”

IPv6 头结构

版本号	表示协议版本．值为6
流量等级	主要用于QoS
流标签	用来标识同一个流里面的报文
载荷长度	表明该IPv6包头部后包含的字节数，包含扩展头部
下一报头	该字段用来指明报头后接的报文头部的类型，若存在扩展头，表示第一个扩展头的类型，否则表示其上层协议的类型，它是IPv6各种功能的核心实现方法
跳数限制	该字段类似于IPv4中的TTL，每次转发跳数减一，该字段达到0时包将会被丢弃
源地址	标识该报文的来源地址
目的地址	标识该报文的目的地址

 

IPv6 扩展头部

IPv6报文中不再有“选项”字段，而是通过“下一报头”字段配合IPv6扩展报头来实现选项的功能。

使用扩展头时，将在IPv6报文下一报头字段表明首个扩展报头的类型，再根据该类型对扩展报头进行读取与处理。

每个扩展报头同样包含下一报头字段，若接下来有其他扩展报头，即在该字段中继续标明接下来的扩展报头的类型，从而达到添加连续多个扩展报头的目的。

在最后一个扩展报头的下一报头字段中，则标明该报文上层协议的类型，用以读取上层协议数据

IPv6 表示方法

IPv6的地址长度为128bit，是IPv4地址长度的4倍。

于是IPv4点分十进制格式不再适用，采用十六进制表示。

IPv6有3种表示方法：

一、冒分十六进制表示法

格式为X:X:X:X:X:X:X:X，其中每个X表示地址中的16b，以十六进制表示，例如：

ABCD:EF01:2345:6789:ABCD:EF01:2345:6789

这种表示法中，每个X的前导0是可以省略的，例如：

2001:0DB8:0000:0023:0008:0800:200C:417A→ 2001:DB8:0:23:8:800:200C:417A

二、0位压缩表示法

在某些情况下，一个IPv6地址中问可能包含很长的一段0，可以把连续的一段0压缩为“::”

但为保证地址解析的唯一性，地址中”::”只能出现一次，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 → ::

三、内嵌IPv4地址表示法

为了实现IPv4-IPv6互通，IPv4地址会嵌入IPv6地址中，此时地址常表示为：

X:X:X:X:X:X:d.d.d.d

前96b采用冒分十六进制表示，而最后32b地址则使用IPv4的点分十进制表示，

例如

::192.168.0.1

::FFFF:192.168.0.1

就是两个典型的例子，注意在前96b中，压缩0位的方法依旧适用

IPv4

IPv4，IP地址分成了A类、B类、C类、C类、E类，如下图所示：

IPV4简单粗暴地把IP地址分为五类，分类方法如下图所示：

IP段分为以下几类：

A: 0.0.0.0-127.255.255，其中段0和127不可用

B: 128.0.0.0-191.255.255.255

C: 192.0.0.0-223.255.255.255

D: 224.0.0.0-239.255.255.255

E: 240.0.0.0-255.255.255.255，其中段255不可用

这其中除了段0和段127之外，还有一些IP地址因为有其他的用途，是不可以用作普通IP的，还有一部分被用作私有IP地址。

特殊用途的IP

将这些特殊的IP地址分为三类，特殊源地址、环回地址以及广播地址。如下表所示：

私有IP

与私有IP地址对应的是公有地址（Public address），由Inter NIC（Internet Network Information Center 因特网信息中心）负责。这些IP地址分配给注册并向Inter NIC提出申请的组织机构。通过它直接访问因特网。  

私有IP的出现是为了解决公有IP地址不够用的情况。从A、B、C三类IP地址中拿出一部分作为私有IP地址，这些IP地址不能被路由到Internet骨干网上，Internet路由器也将丢弃该私有地址。如果私有IP地址想要连至Internet，需要将私有地址转换为公有地址。这个转换过程称为网络地址转换（Network Address Translation，NAT），通常使用路由器来执行NAT转换。

私密IP段的范围如下：

A段：10.0.0.0~10.255.255.255，即10.0.0.0/8

B段：172.16.0.0~172.31.255.255，即172.16.0.0/12

C段：192.168.0.0~192.168.255.255，即192.168.0.0/16

IP地址数量

截至2017年12月，我国IPv6地址数量为23430块/32，年增长10.6%

全球 IPv4 地址数已于2011年2月分配完毕，全球IPv4总地址 2^32 大约40亿个，

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

A段： 10.0.0.0 到 10.255.255.255，合计 1658万个

255 * 255 * 255 = 16581375

256 * 256 * 256 = 16777216  （推荐）

B段： 172.16.0.0 到 172.31.255.255，合计 97.5万个

15 * 255 * 255 = 975375

15 * 256 * 256 = 983040

16 * 256 * 256 = 1048576  （推荐）

C段： 192.168.0.0 到 192.168.255.255，合计 6.5万个

255 * 255 = 65025

256 * 256 = 65536  （推荐）

公网IP地址段：

A类：保留IP段 10.0.0.0 到 10.255.255.255，公网IP段如下：

1.0.0.0----9.255.255.255，合计 1.5亿个

11.0.0.0-----126.255.255.255，合计 19.07亿个

合计：（9+116）* 256 * 256 * 256 = 20,9715,2000 = 20.97亿个

B类：保留IP段 172.16.0.0 到 172.31.255.255，公网IP段如下：

128.0.0.0-----172.15.255.255，合计 0.43亿个

172.32.0.0-----191.255.255.255，合计 2.9亿个

C类：保留IP段 192.168.0.0 到 192.168.255.255，公网IP段如下：

192.0.0.0-------192.167.255.255，合计 0.1亿个

192.169.0.0-----223.255.255.255，合计 1.68亿个

合计约25.68亿个可用公网IP地址、理论上是255*255*255*255约42亿多个IP

除去私有网段、网络ID、广播ID、保留网段、本地环回127.0.0.0网段、组播224.0.0.0网段、实际可用就是25.68亿。

私有IP地址段是为了不至于每个PC手机都占有一个公网IP专门预留的、可以被每个家庭每个企业重复使用的、不可以被路由出去的，除非哪个公司有超过1600万台设备。事实上全国人民有多少办公电脑和个人手机的IP地址都集中在192.168.1.0网段的254个IP地址上，公司私有IP段一般为10.xxx.xxx.xxx、172.xx.xxx.xxx、192.168.xxx.xxx

有许多小微型企业安装的是没有固定IP的宽带、家用宽带几乎全部是没有固定IP的、也就是说外网的固定IP是从运营商动态获取的、估计相当于3个宽带共用1个公网IP地址吧、中国没有固定IP的宽带不知道有没有5亿户、大概需要将近2亿个公网IP。再加上大中型企业有许多开通专线和带公网IP的宽带、比如百度阿里这样的企业每个需要100个公网IP、上市公司每个需要10个固定IP、中型企业需要2个、还有各个运营商的服务器、路由器也需要，全国加起来3亿个应该是足够的。

还有个原因是IANA机构分配IP并不是每个按每个国家人口平均的，美国的可能用不完、亚洲欧洲的可能不够用。

所以才有了IPV6、IPV6采用128位IP地址、IP总数为2的128次方个，IPV4总数为2的32次方个。

自2011年开始我国IPv4地址总数基本维持不变，截至2017年12月，共计有33870万个，全球占比 3.387/40 = 8.468%

数据来自于：2018年中国互联网络发展状况统计报告

IP个数查询：https://neo.quadranet.com/utilities/ip

IPv6测试：http://test-ipv6.com

米扑代理：https://proxy.mimvp.com

参考推荐：

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