IPv6升级解决方案

2004
2011
2012
2015
2016
2017
2020
IANA的最后一个 IPV4 地 址 段 分 配 完毕
亚太、欧美、拉美、 北美等地区IPV4地 址均已耗尽
中国IPv6普及率在全 球排67名，两办下发 《推进IPv6部署计划》
发展IPv6：国家战略
2017年11月26日 2018年3月12日
1::2/64 MAC_B
PC2
NA报文
Source Address:1::2 Link layer Address:MAC_B Destination Address:1::1
静态路由
ห้องสมุดไป่ตู้• 配置命令
– ipv6 route-static ip-address prefix-length { interface-name [ nexthop-address ] | gatewayaddress } [ preference preference-value ]
• 每一个基本报头和扩展报头的protocol字段标识后面 紧接的内容
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IPv6地址配置方法
• 手工配置 • 有状态地址自动配置（DHCPv6） • 无状态地址自动配置
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无状态地址自动配置—前缀获得
主机发送Router Solicitation报文 路由器回应Router Advertisement报文 主机获得前缀及其它参数 其实路由器会周期性地向外发送RA报文
• 无论静态路由还是动态路由，与IPv4相比， 配置方法没有太大区别
互联网发展历程
传统互联网时代
移动互联网时代
万网融合时代
90年代初至2010年 PC机互联； 20年间产生了21亿台的设备； TCP协议全面替换NCP协议，面
向可靠连接的互联网横空出世 。
2010年至今 移动端（人与人）互联 ； 设备量增长到了60亿以上 ； 3G/4G网络的出现，使互
IPv4地址 严重不足
安全治理困难
规模大而不强
IPv4地址不足已成为制约中国物联网、5G等新兴互联网技术发展的瓶颈。
IPv6改造的意义与进程
互联网是关系国民经济和社会发展的重要基础设施，深刻影响着全国经济格局、利益格局和安全格局。我国是世界上较早开展IPv6试验和应用 的国家，在技术研发、网络建设、应用创新方面取得了重要阶段性成果，已具备大规模部署的基础和条件。抓住全球网络信息技术加速创新变革、 信息基础设施快速演进升级的历史机遇，加强统筹谋划，加快推进IPv6规模部署，构建高速率、广普及、全覆盖、智能化的下一代互联网、是加快 网络强国建设、加速国家信息化进程、助力经济社会发展、赢得未来国际竞争新优势的紧迫要求。
IPv6特点
与IPv4相比，IPv6具有以下特点： • 近乎无限的地址空间 • 更简洁的报文头部 • 内置的安全性 • 更好的QoS支持 • 更好的移动性 ……
IPv4用在分组交换网络上，使用32位地址，最多只有4294967296个地址 IPv6地址由128个bit表示，它能表示的地址是2^128 = 340282366920938463463374607431768211456
协议才能数据交换。
2
IPv4与IPv6中的4和6是指什么？
IPv4与IPv6后面的数字其实是指的协议版本号，
可以理解为V4.0版本和V6.0版本。
3
IP协议中的IP地址有什么用？
互联网是一个虚拟的世界，每个设备连接到Internet均需要
分配一个IP地址，用于数据交换查询，相当于显示生活中的
门牌号。
国资委发布《关于做好互联网协议第六版（IPv6）部署应用有关工作的通知》，要求： 各中央企业2018年内完成集团及下属企业门户网站IPv6改造，明确任务清单，制定详细计划。
2018年8月21日
教育部办公厅关于贯彻落实《推进互联网协议第六版(IPv6)规模部署行动计划》的通知： 到2020年底，教育系统的各类网络、门户网站和重要应用系统完成升级改造，支持IPv6访问。
IPv4孤岛
IPv6孤岛互联技术
• 采用隧道技术来完成互通
• 单播地址（Unicast Address） • 组播地址（Multicast Address） • 任播地址（Anycast Address） • 特殊地址
地址类型 未指定 环回地址 组播 链路本地地址 网点本地地址 全局单播
二进制前缀 00...0 (128 bits) 00...1 (128 bits) 11111111 1111111010 1111111011 （其他）
*
发展IPv6的生态角色
监管 机构
互联网 企业
设备 厂商
电信运营商 用户
各级政府 国企
监管机构 通过电信运营商、互联网企业、政府/国企推动IPv6 规模部署。
电信运营商 在IPv6生态中承担发展IPv6用户，建设IPv6网络、 提供IPv6接入服务、推动网络设备升级等多项职责。
互联网企业/政府/国企 配合监管机构，利用IPv6升级网络架构。
RS报文 RA报文
1::1/64
13
重复地址检测（DAD）
• 重复地址检测（Duplicate Address Detection）确保网 络中无两个相同的单播地址
• 任何地址均需做DAD • 地址配置给接口前称为“tentative地址”，暂时不可用 • 经过DAD检测后，没有冲突后可以使用，如果有冲突，则
不能分配给接口使用
地址解析
• IPv6取消了ARP协议 • 通过邻接点请求报文（NS）和邻接
点公告报文（NA）的交互来解析链 路层地址
地址解析
➢ 发送主机在接口上发送组播NS报文，该报文的目的地址为目标IP地址所对 应的请求节点组播地址（Solicited-node），在其中也包含了自己的链路层 地址
IPv6地址结构
IPv6地址表示
• v6地址与v4地址表示方法有所不同 – 用十六进制表示，如： FE08:…. – 4位一组，中间用“:”隔开，如： 2001:12FC:…. – 若以零开头可以省略，全零的组可用“::”表示，如： 1:2::ACDR:…. – 零省略：如果某一位是000C,则可以直接写成C – 零压缩：如果一个地址是EF04:0:0:0:0:0:0:B2，那么直接可以写成FE04::B2 – 地址前缀长度用“/xx”来表示，如： 1::1/64
• 缺省路由
– ipv6 route-static :: 0 2::2
Destination : :: NextHop : 2::2 Interface : Ethernet3/0 State : Active Adv GotQ Refrence Count : 2
PrefixLength : 0 Preference : 60 Protocol : Static Cost : 0
联网走到了移动端 。
未来十年 物与物互联，网网互联； 设备量预计将增长到500亿台； 物联网按60万亿终端规划，万
物互联承载—IPv6。
万网融合需要海量的IP地址，IPv4地址已近枯竭，采用IPv6地址势在必行。
中国互联网发展面临的挑战
3
人均IPv4地址数为世界平均一半 根DNS全部控制在西方国家
➢ 目标主机收到NS报文后，就会了解到发送主机的IP地址和相应链路层地址 ➢ 目标主机向源发送主机发送一个邻接点公告报文（NA），该报文中包含
自己的链路层地址
地址解析示意图
PC1
1::1/64
MAC_A
NS报文
Source Address:1::1 Link layer Address:MAC_A Destination Address:FF02::1:FF00:2
——《推进互联网协议第六版（IPv6）规模部署行动计划》的深远意义
IPv6演进历程
第一波：IPv6演进 部署，如中国教育 科研网
第二波：全球IPv6暨 下一代互联网高峰会， 发改委组织专项试点
第三波：全球范围 双 栈 和 IPv6-only 网 络的部署诉求增加
Cisco 预 计 全 球 共 500 亿 物 联 网 设 备 ， IPV4 的地址只有43亿
设备厂商 在运营商及政策环境推动下进行技术升级。 用户 无感知。
02
传统IPv6升级方案
IPv6网络部署进程 • 循序渐进，降低成本
IPv4孤岛
IPv6孤岛
IPv4 Internet
IPv6孤岛
IPv6孤岛
IPv4 Internet
IPv6孤岛
协议转换 IPv6 Internet
IPv6孤岛
IPv6 Internet
• 典型应用先行：以应用为切入点和突破口； • 移动固定并举：抓住移动网络升级换代和固定网络“光进铜退”发展机遇，统筹推进移动和固定网络的IPv6 发展； • 增量带动存量：新增网络设备、应用、终端全面支持IPv6，带动存量设备和应用加速替代。
国家网信办牵头，委托中国信通院实时监测，定期发布IPv6规模部署监测报告
2018年4月2日
某省委省政府办公厅印发《关于贯彻〈推进互联网协议第六版(IPv6)规 模部署行动计划〉的实施意见》要求： 到2018年末，IPv6活跃用户数达到500万，并在以下领域全面支持
IPv6：省内用户量排名前50位的商业网站及应用，省级政府和企业 外网网站系统。 到2020年末，IPv6活跃用户数超过1300万，市级以上政府外网网站 系统全面支持IPv6。
2 现网大规模采用多人共享地址方式（NAT）缓解地址
不足，导致网络难以建立真正的端到端连接。
家庭用户4.3亿
1 手机用户11亿
物联网100亿 IP地址3.38亿
美国 瑞典 日本 英国 中国 全球
地址（个）/人
4.97 3.01 1.60 1.86 0.24 0.48
根DNS
10 1 1 1 0 13
IPv6标识 ::/128 ::1/128 FF00::/8 FE80::/10 FEC0::/10
IPv6报文格式
• IPv6数据包由一个基本报头加上0个或多个扩展报头机上层协议单元构成。
IPv6基本报头
备注
version=6
Traffic Class IP V4 TOS
Flow Label用于指示流
• 以下是同一个地址不同表示法的例子： – 0001:0123:0000:0000:0000:ABCD:0000:0001/96 – 1:123:0:0:0:ABCD:0:1/96 – 1:123::ABCD:0:1/96
– IPv6规定："零压缩"，在一个IPv6地址中只能使用一次。
IPv6地址分类
Next Header IP V4 Protocol
Hop Limit IP V4 TTL
IPv6
Payload Length指示该IP报文负荷长度
Source和Destination地址都是128位
IPv4
典型的IPv6数据包
• 每一种扩展报头其实也有自己特定的协议号，例如： 路由报头为43，AH报头为51
中办、国办印发的《推进互联网协议第六版（IPv6）规模部署行动 计划》,要求： 2018年末，国内IPv6活跃用户数达到2亿； 国内TOP50网站及应
用、省部级政府和央企外网网站、央视和省级媒体网站、工业互 联网等领域要全面支持IPv6。 2020年底，地市级以上政府外网网站支持IPV6。 2025年底，网络、应用、终端全面支持IPV6。
案 例
IPv6升级解决方案
目录
PAGE DIRECTORY
背景分析 传统IPv6升级方案 IPv4/IPv6 智能转换网关 商务模式 成功案例
01
背景分析
IPv4和IPv6概念
IPv4与IPv6什么意义？
1
IP就是TCP/IP协议族中网络层的一种互联协议，类似人 类交流的语言，同类别的语言可以听得懂，同样同类型的
动态路由协议
• 目前支持IPv6的重要动态路由协议包括
– RIPng – OSPF V3 – ISIS – MBGP
小结
• 目前支持IPv6的动态路由协议包括RIPng、 OSPFv3、ISISv4和BGP4+
• BGP、ISIS协议本身具有扩展性；与OSPFv2相 比，OSPFv3有了很大改变
IPv6规模部署政策解读
一条主线
以协同推进IPv6 规模 部署为主线
1
2
三大举措
3
两个切入
•典型应用改造：用户量大、服务面广的门户、 社交、视频、电商、搜索、游戏等。 •特色应用创新：支持地址需求量大的特色IPv6 应用创新与示范，如宽带中国、“互联网+”、新 型智慧城市、工业互联网、云计算、物联网等。