主要的ipv4到ipv6过渡技术有哪些（IPv6的生而不活与IPv4的死而不僵）
主要的ipv4到ipv6过渡技术有哪些（IPv6的生而不活与IPv4的死而不僵）所以，现在政府、网络运营商和内容提供商应该一起努力，尽早在一定区域内发展800万用户的IPv6网络。有人不太赞同这个观点和数据，认为IPv4年代有电子邮件、FTP、网页流量等杀手级应用，才促成了IPv4的快速发展。现在IPv6没有杀手级的应用，不会再次起飞。个人不太认同，有人的地方，就有生意，传统的业务同样可以带动起飞，只是门槛高了一点。 IPv6和私有IPv4网络如何建设过渡是一个复杂的、系统的社会工程，超越了简单的技术范畴，也超出了运营商的职责范畴，需要产业链协同推动。IPv4向IPv6过渡有其内在的规律，我们只有在认识规律并遵循规律的基础上，顺势而为，才能获得成功。 这个规律就是过渡需要经历IPv4资产保值、IPv6准备和IPv6繁荣这三个演进阶段，我们只能在有限范围内缩短或者延长某一阶段的时间，但是无法颠倒顺序。不同阶段的场景和任务不同，所依赖的技术也不同，所以不同的技术将先后登场
2012年公有IP地址分配的正式结束，带来了整个行业的IPv6讨论热和试点热潮，最近似乎慢慢冷却了下来。或许这是我离开行业1年的原因，对业界的发展缺乏了解，希望如此。但是，对后IPv4年代，IPv6、私有IPv4网络如何部署和演进，本人对目前的业界思路有不同的观点在这里表达。
个人觉得这关系到网络演进的速度、成本和效率。未来超过10年的很长一段时间内，应该存在逻辑上三张并行的网络：公有IPv4、私有IPv4和IPv6，集中互联互通，并充分发挥CDN的作用。私有IPv4、IPv6网络要逻辑独立成网，而不是孤岛式的存在。目前网络边缘BRAS上部署NAT的方式，创造了无穷孤岛，投资巨大，应该被放弃。
IPv6和私有IPv4网络如何建设过渡是一个复杂的、系统的社会工程，超越了简单的技术范畴，也超出了运营商的职责范畴，需要产业链协同推动。IPv4向IPv6过渡有其内在的规律，我们只有在认识规律并遵循规律的基础上，顺势而为，才能获得成功。 这个规律就是过渡需要经历IPv4资产保值、IPv6准备和IPv6繁荣这三个演进阶段，我们只能在有限范围内缩短或者延长某一阶段的时间，但是无法颠倒顺序。不同阶段的场景和任务不同，所依赖的技术也不同，所以不同的技术将先后登场，是一场技术的接力赛。中间过渡技术在完成使命后，最后全部退出舞台，只留下IPv6造福人类。
图1是1997年-2002年IPv4网络发展演进图，该阶段是IPv4从无到有，从小到大的快速发展过程。从IPv4发展历史可以看出，当上网终端和用户达到一定规模后，产业将进入良性发展。中国IPv4进入良性发展期，活跃商用用户和终端规模大概是300万，这个规模足以吸引内容提供商ICP前来淘金。由于已经有了IPv4网络，个人估计IPv6的良性发展起点为800万左右，这个规模用户群将足够吸引ICP前来淘金，类似于铁通现在的用户规模。
所以，现在政府、网络运营商和内容提供商应该一起努力，尽早在一定区域内发展800万用户的IPv6网络。有人不太赞同这个观点和数据，认为IPv4年代有电子邮件、FTP、网页流量等杀手级应用，才促成了IPv4的快速发展。现在IPv6没有杀手级的应用，不会再次起飞。个人不太认同，有人的地方，就有生意，传统的业务同样可以带动起飞，只是门槛高了一点。
二、演进的主要阶段及其特点
第一阶段：IPv4资产保值阶段。该阶段公有IPv4地址刚刚耗尽，存在巨大的IPv4资产，IPv6还没有准备好，互联网还需要继续发展。所以，该阶段的主要任务是确保互联网的继续发展，互联网业务的继续提供，网络、终端、应用、信息等等IPv4资产继续利用。因此，无奈之下，只能在运营商网络引入IPv4私有地址。为了实现私有IPv4和公有IPv4的互通，必须在运营商网络引入NAT444技术。
虽然NAT444技术在企业等得到广泛的使用，但是运营商级的NAT444在容量、可靠性、网络安全等方面的有特殊的要求，必须对现有NAT444技术进行必要的规范和完善；必须在开始引入私有地址的阶段进行系统而规范的地址和路由规划，便于实现未来向IPv6的平滑过渡；尽量将私有IPv4规模组网，实现IPv4私有地址之间的流量在网内转发，不经过NAT444，将通过NAT444流量降低到最小。具体见后面的部署论述。
私有IPv4将长期存在，这是客观规律。互联网是全球范围的，即使中国完成了IPv6，其他国家仍然是IPv4，尤其是美国和欧洲，他们拥有大量的IPv4地址，并且已经趋于发展饱和。所以全世界要实现V4向V6的全面升级，是超过10年的事件。
第二阶段，准备阶段。该阶段的主要任务是建设IPv6的网络，发展IPv6客户，培育IPv6应用。要实现IPv6真正规模商用，必须采用主流的PPPoE和DHCP方式实现用户接入和用户管理，必须构建全国、全球互通的IPv6网络，不允许IPv6孤岛存在，IPv4与IPv6网络集中互联互通。所以准备阶段的主要工作是实现物理上IPv4/V6双栈但是逻辑上两网并行的网络改造目标，主要工作是：实现终端和接入网络支持IPv4/V6，实现PPPoE和DHCP协议以及用户管理系支持IPv4/V6双栈，必须建成和完善IPv6的DNS系统，必须实现骨干网络具备IPv6的传送能力。骨干网络可以采用MPLS 6PE等技术。完成了以上工作后，网络的准备工作基本结束。世界范围内，该阶段将持续10多年。对于某一运营商，将花费5年左右时间。
第三阶段，繁荣阶段。该阶段IPv6已经成为主体，IPv6应用已经普及，网络已经逐步实现IPv6单栈，但是还存在少量的IPv4客户和应用，为此需要引入IPv4 over IPv6的技术，如传统的L2TP拨号接入技术，满足少量IPv4客户的需要。
以上过渡过程是客观规律，局部可以跨域，但是整体而言，无法跨域。
三、 过渡期网络架构
在向IPv6的过渡过程中，将长期存在逻辑上的三张并行的网络：现有IPv4网络、私有IPv4网络和IPv6网络。理论上讲，IPv4和私有IPv4网络是逻辑上的一张网络，两者是同一技术体系，私有和公有是人为划分的。为了保持IPv4网络的简单纯洁，保证现有IPv4客户和应用的持续稳定，将私有IPv4与IPv4网络分离开来是应该的。IPv4与IPv6是完全独立的网络体系，两者是并行的、永无交叉点的网络。单台物理设备支持IPv4/V6双栈，并没有改变两者独立独行、完全分离的本质。所以，将来会存在三张逻辑网络，各自有自己的网络组织和路由组织。
为什么要将私有IPv4和IPv6单独成网，而不是将其限制在边缘，采用边缘孤岛模式？主要是减少穿越NAT的流量，减少投资，减少对应用的影响，便于与IDC中应用的互通，便于CDN的部署。有人担心集中互通，带来瓶颈，其实不然。
在发展初期，私有IPv4用户规模小，业务流量不会太大，所以NAT444的容量和Session数不是问题。当私有IPv4在线用户规模超过200万后，占流量30%并且消耗大量Session数的P2P流量将有很大部分在网内互通，当用户规模达到500万后，P2P的流量基本上可以限制在网内。同时，占 50%的视频流量可以通过CDN直接分发到私有IPv4网络内部，减轻NAT444的压力；私有IPv4独立组网后，IDC以及主流互联网应用可以与私有IPv4网络直达，绕开NAT444转换节点；私有IPv4网络内部点对点的用户文件传输，不必经过NAT444。
综合以上后，穿越NAT444的流量不会特别大，到了一定用户规模后，反而可能减少，大大节省投资。这就类似于中国电信163与中国网通169之间，由于各自拥有了巨大的客户群，互联互通带宽只有400G。而在电信和联通没有分开以前，163骨干网络南北之间的带宽占全网的1/3，现在只有联通和电信骨干网络带宽的1/100不到。流量哪里去了？被IDC/OTT双挂了，被CDN分发了。私有IPv4和IPv6独立组网后，同样会是这种现象。目前铁通大概1000万用户，互联互通的带宽大约几百G。现在通过缓存、CDN、引入OTT等方式，互联互通带宽基本处于稳定状态。几百G的NAT444，如果分布在3-4个互联点，在性能上根本不是问题。
其次，独立成网简化运行维护管理。将NAT444部署在BRAS等边缘化，将形成数以千计的孤岛和互联互通接点，这给运行维护和故障排查带来巨大的挑战，同时增加BRAS/SR的复杂度和投资。另外，分散的BRAS上部署NAT444和NAT64，统计复用利用率极低，单点故障多。
最后，在BRAS上部署NAT能力，必将只能由传统的设备制造商参与，尤其主流BRAS提供商，将阻碍社会其它技术力量的参与。NAT是一个专业的技术，NAT对应用有影响，尤其是NAT64，应该充分发挥全社会的技术力量和优势，给它们创造条件很有必要。
所以将私有IPv4单独组网，适度集中地与IPv4互通，既能够节省投资，又能够减轻维护。举例如下，对于1000万私有IPv4用户的网络，平均1M/用户，那么全部流量为10T。如果采用边缘模式，10T流量将全部穿越NAT444设备。如果1000万用户单独成网，估计只有20%左右的流量会穿越互联点，加上集中后的统计复用，总体将节省超过80%的投资。未来5年，中国将增加5000-8万用户，大概需要5-8个私有IPv4网络。IPv4与IPv6之间的互联互通情景和策略应该类似私有IPv4。
四、充分发挥CDN的重要作用
CDN能够将数据中心的应用和内容分发到私有IPv4、IPv6网络中。CDN从数据中心获取源内容和应用是采用公有IPv4地址，面向客户是私有IPV4或者IPv6。这样既完成了NAT444和NAT64的功能，又完成了ALG的功能，又实现了内容和应用的就近服务。CDN本身就可以作为业务提供给OTT等客户。所以，建议在IPv6的演进过程中，充分发挥CDN的作用。我们要跳出网络层，从更多层次思考解决方案。
我曾经问IPv6团队的朋友：如何衡量IPv6网络的规模和成功。他们普遍认为是用户数。我说：个人觉得IPv6的流量更加重要。如果在未来3年内，IPv6的流量能够占到10-15%，那你们就可以申请国家科技进步奖了。如果发展了1000万客户，但是不到1%的流量，这个就难以交代和验证。要发展IPv6的流量，最直接的就是做OTT视频，就是用CDN将视频应用拉到IPv6网络上。遗憾的是，运营商将CDN作为IPv6解决方案的一部分，没有接受。
为了便于部署CDN，私有IPv6和IPv6要规模组网。如果都是孤岛式的边缘存在，CDN将无法部署。
五、主动和消极的两种方式
IPv6的发展，必须应用平台、网络和终端三者同步前进，而运营商只掌握网络，所以，理论上它无法单独推动IPv6。所以消极为主。等到私有IPv4无处不在，NAT经过N次，这个时候，应用层的具体应用无法连接，用户跟踪、调度、分析、安全认证等无法进行，OTT们将积极投入，运营商顺势而为。
但是主动的途径也是有的，那就是IPTV业务。IPTV的平台、终端、网络都有运营商自己掌握，可以实施端到端的IPv6引入。有人说，IPTV是一个封闭的网络，没有必要引入V6，这个我同意。但是这种引入，目的是为了验证网络、培养维护团队，而不是优化业务。出发点不一样！
六、IPv6建设和过渡关键技术
如图3所示，IPv6建设和过渡期，技术主要分为三大类：骨干网络技术，接入网络技术和互联互通技术。
骨干网络技术主要有IPv6 Over MPLS、双栈和IPv6单栈单独建网，这三种方式将先后登场。首先是IPv6 over MPLS在初期使用，理论上能够承载无限制客户，实际承载1000-2000万客户是可行的，接着是双栈，再接着是单栈。从实际情况来看，骨干双栈阶段可以跳跃，直接进入IPv6单栈组网。
接入网络技术主要是PPPoE和DHCP为主，6RD、DS.lite、L2TP等隧道技术为辅。所以重点是推动BRAS/SR对PPPoE和DHCP在术对IPv6方面的支持，而不应该将6RD、DS.Lite等辅助技术作为准备的重点。如果要用隧道技术，传统成熟的L2TP也可以继续使用。
互联互通技术。V4与V6之间的互通，本质上是应用互通，而不是网络互通。IPv4与IPv6完全不同的编址体系，两者根本不可能互通。由于应用的多样化，应用互通必将存在多种翻译技术，如NAT46、IVI等等，实现应用互通的主体应该是内容和应用提供商，而不是网络运营商。从现在P2P、及时通信（IM）等应用穿越NAT44的实现方式看，ALG都是应用层自己解决，网络层只提供了NAT44的能力。在IPv4与IPv6互通方面，必将延续这种分工，ALG部分由内容提供商ICP去实现，运营商可以提供多种互通能力。
七、总结
在向IPv6过渡期间，网络架构存在3个稳态：IPv4网络、IPv4/V6双栈网络、IPv6网络，而IPv6 over IPv4和IPv4 Over IPv6都是暂态的、辅助的技术和接入方式。无论IPv4时代，还是IPv6时代，PPPoE和DHCP是接入方式的绝对主体，BRAS对双栈PPPoE和DHCP的支持是过渡的前提条件，是准备工作的重点内容。
CDN是促进IPv6发展的重要途径。虽然BRAS对PPPoE和DHCP的双栈的支持还不成熟，我们应该推动，宁愿等待，也不应该另寻它径，缘木求鱼。6RD、DS.lite这些技术是很好的技术，有其特殊的应用场景，但是对运营商来讲，它们只是辅助的接入方式，可以采用专用的设备来实现，不应该为此影响整个网络架构和设备形态。IPv6与IPv4的互连互通，必将存在多种技术和部署模式，必须是ICP为主导，运营商配合实现。
关于作者
本文作者徐建锋，曾在南方电网、中国电信和思科公司工作。最近1年休闲在家，相妻教女，同时投资和经营一家小农场，开了一间淘宝店销售，本想彻底转行，但是未能脱俗。
20年来的互联网工作经历以及对技术的爱好，技术良心的驱使，暂时自由的身躯和思想，我重新拿起了笔杆子，计划写一系列的观点文章。写完这些，或许能够彻底转行，或许是重新开始！所有文章本人亲笔写成，本人学习、沟通交流、分析思考的结果，不受任何人影响，不代表任何利益，不针对任何人和公司，不收任何稿费，只想客观地表达自己的观点。
