IPv6 升级改造三种技术方案优劣分析及选择

IPv6 是英文“Internet Protocol Version 6”（互联网协议第 6 版）的缩写，是互联网工程任务组（IETF）设计的用于替代 IPv4 的下一代 IP 协议，与 IPv4 相比 IPv6 具有更大的地址空间，可有效解决目前 IPv4 地址分配不足难题，满足日益增长的互联网用户所需。目前包括中国在内的世界各主要大国都将 IPv6 技术视作未来互联网发展的基础和方向。 

为什么要用 IPv6 取代 IPv4？

最直接的原因是，IPv4 的数量已经满足不了日益增长的互联网需求。根据互联网数据研究机构的统计，全球网民总数已经超过了 40 亿且仍保持高速增长状态。而 IPv4 的地址总容量只有 2^32 个，即 42.9 亿个，IPv4 随时面临着地址枯竭、无 IP 可用的窘境。

而 IPv6 的地址容量要远远大于 IPv4，总数达到了 2 的 128 次方，能满足当前全球所有用户以及未来快速增长的物联网地址分配需求。另一方面，与 IPv4 相比，IPV6 还具有更快的路由机制、更好的业务性能以及更高的安全性能等诸多优点，将在物联网、人工智能、5G 等未来新型技术产业中发挥出重要作用，是未来互联网应用发展的基本方向之一。 

因此，我国一直以来都高度重视 IPv6 的发展和建设，将 IPv6 视作网络技术创新的重要方向以及网络强国建设的基础支撑。在不久前，网信办、发改委和工信部三部门联合印发《关于加快推进互联网协议第六版（IPv6）规模部署和应用工作的通知》，进一步提出加快 IPv6 应用和部署的步伐和进度，并明确了未来不同时间阶段的任务目标和工作重点。  

如何进行 IPv6 的升级改造？

目前实现 IPv6 的升级改造主要有以下三种技术方式：

双栈协议（Dual Stack）：双栈技术是指涉及到网站业务交互的各类应用系统、网络设备、运营支撑系统的软硬件设备同时运行 IPv4 和 IPv6 两套协议栈，能够同时处理 IPv4 和 IPv6 数据包。它们可以使用 IPv4 与 IPv4 结点互通，也可以直接使用 IPv6 与 IPv6 结点互通。双栈节点同时包含 IPv4 和 IPv6 的网络层，但传输层协议（如 TCP 和 UDP）的使用仍然是单一的。

隧道封装（Tunneling)：隧道技术指将另外一个协议数据包的报头直接封装在原数据包报头前，从而可以实现在不同协议的网络上直接进行传输，这种机制用来在 IPv4 网络之上连接 IPv6 的站点，站点可以是一台主机，也可以是多个主机。

隧道技术将 IPv6 的分组封装到 IPv4 的分组中，或者把 IPv4 的分组封装到 IPv6 的分组中，封装后的 IPv4 分组将通过 IPv4 的路由体系传输或者 IPv6 的分组进行传输。

地址翻译（NAT-PT）：又称转换技术，是在 IPv6 用户和 IPv4 网站间部署协议转换设备，建立 IPv6/IPv4 之间地址和端口的映射关系，以实现透明的 IPv6 和 IPv4 互访。 

该技术由 SIIT 技术和动态地址转换（NAT）技术结合和演进而来，SIIT 提供 IPv4 和 IPv6 之间的一对一的映射转换，NAT-PT 支持在 SIT 基础上实现多对一或多对多的地址转换。

三种技术方案优劣分析

双栈技术

该技术被认为是改造最为彻底的一种网站 IPv6 升级改造技术，单协议栈用户之间的互通效果较好。但该技术对站点要求较高，可能牵涉到服务器和网络设备升级，投资较大且改造周期较长，是一种长期演进的技术，短期内比较适合于架构和业务相对简单的网站IPv6升级改造。

隧道封装

隧道技术的优点是网站只需要新增一个 IPv6 隧道服务器 ，应用系统本身基本不影响，方便快速部署，缺点是需要用户安装相应的 IPv6 隧道软件，普适性和方便性都有局限，无法解决"天窗"问题。该技术主要适用于 C/S 模型的应用环境，或者用户可安装终端的场景，但不宜大规模部署。

地址翻译

该技术部署灵活，与物理位置无关，网站只需要在其授权 DNS 上增加一条相应的 AAAA 记录即可。此外，还能解决网站中由于外链导致的内容缺失等问题（ "天窗"问题），较其它转换技术具有更佳的用户体验。

如何选择合适的技术方案？

每种过渡技术都有各自的优缺点，因此需结合实际需求在不同的场景下选择不同的过渡技术：

（1）对于新建业务系统的场景，推荐采用双栈技术，同时支持 IPv4 和 IPv6；

（2）对于多个孤立 IPv6 网络互通的场景，如多个 IPv6 数据中心的互联，可以采用隧道技术，将 IPv6 数据封装到 IPv4 网络上传输，以减少部署的成本和压力；

（3）对于已经上线的业务系统，可以采用地址协议转换技术，低成本，快捷实现。