拯救互联网IPv6的世纪实验

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发布时间:2024-01-21 07:37:04

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  “如果互联网会说话,你会听见它大叫我正在融化!正在融化! ”专栏作家理查德·阿迪卡里在一篇稿件中这样写道。

  多年以来,互联网基础设施领域的专家们一直都知道:问题总会到来,原因主要在于互联网用户规模不断庞大。但是,他们并不确定哪一些问题会导致全球网络大罢工。

  上周,IPv4(互联网协议第4版)环境下的路由器处理流量逼近上限。简单来说,互联网协议会给每个接入网络的设备分配IP(互联网协议)地址。想要连入网络或互联网的任何设备,都必须拥有一个地址才能连接上。

  然而,目前所使用的IPv4所有地址即将被分配完毕。IPv4正面临前所未有的压力,即需求激增。

  未来,从笔记本电脑、智能手机,到洗衣机或是电冰箱,甚至是一个灯泡,都将有自己独立的IP地址。

  不管CEO们是否愿意,在未来几年内,所有企业都可能不得不将其所有连接网络的设备做升级,以迎接IPv6(互联网协议第6版)的到来。作为下一代互联网协议,它对互联网时代而言是一个根本性的科技转变。

  无论是热衷研究技术的极客,还是喜欢网上购物的消费者,又或者是社交网络上瘾者,他们无一例外地在上周发现,全世界的网速好像变慢了一点点。

  目前,IPv4是最受到广泛使用的协议,然而随着网络用户及设备数量的爆棚,负责管理互联网世界的非营利组织网际网路名称与号码分配组织(ICANN)已经快要没有IPv4地址可用。

  为了推迟IPv4被用尽的时间,技术人员正在利用每一点残存的IP空间碎片,但是路由器倍感压力。

  一些老旧的路由器仍在被普遍的使用,旧的路由器只能处理 512000 条(即“512K”条)IPv4信息,就在上周,这一流量逼近上限。

  这导致路由器无法正常处理流量。路由器依靠“路由表”来快速找到方向,每一个机构拿到一段IP之后都会希望在路由表里加一句规则来加快自己的访问加载速度。然而,这些多出来的信息必须存在更慢的普通存储器里,这导致了速度变慢甚至局部网络不稳定。

  “自上世纪九十年代以来,我们正真看到互联网路由表条目的数量稳步增长,”思科产品安全高级事件经理奥马尔·桑托斯说道,2008年时流量触及256K上限的情形仿佛还历历在目,当时网络管理员不得不采取一定措施来确保互联网的持续增长。

  512K事件再度引发人们对IPv4地址枯竭的关注。2011年2月,负责分配全球IP地址的互联网地址分配机构IANA向五大地区地址分配机构分配了最后几块IPv4地址段。当时便有专家警告说,几个月之内,所有可用的IPv4地址将会分配到互联网服务提供商。

  IANA称,IPv4地址的全球供应到达了临界水平,网络运营商要升级到IPv6。

  而拉美加勒比地址分配机构LACNIC也已经发表官方声明,宣布IPv4地址枯竭,对该地区运营商和政府推迟部署IPv6表示担忧。

  LACNIC报告称,其手中可用的IPv4地址只剩下约419万个。该机构同时表示将实施更为严格的互联网资源分配策略。每个机构最多将只会分配到1024个地址。在剩余的地址被分配掉以后,IPv4地址空间将正式告罄。

  而微软的Azure云服务的用户们,则有可能惊奇地发现,美国虚拟桌面使用的IP地址却是欧洲的。这种错位出于无奈,因为微软用光了它拥有的美国IPv4地址空间,不得不开始使用全球IPv4地址池。

  微软Azure团队在官方博客上写道,IP地址不等于物理地址,例如你可能使用位于弗吉尼亚的服务器但分配到巴西的IP地址。就在3年前,微软斥资750万美元问Nortel买下了66万个ipv4地址。

  在中国,IPv4地址同样捉襟见肘。今年7月中国互联网络信息中心发布第34次《中国互联网络发展状况统计报告》指出,全球IPv4 地址数已于2011 年2月分配完毕,因而自2011年开始我国IPv4地址总数基本维持不变,截至2014 年6月共计有3.3亿个。

  IPv4建立于1981年,只允许43亿个独立IP地址分配给网络服务设备。但是IPv4的压力至今仍在一直增长,其背后的一个重要原因是使用需求激增。

  数以亿计的人们仍然在使用互联网,有更多的设备作为物联网的一部分被连接至互联网,IPv4地址根本不够用。

  市场研究机构IDC便曾经指出,智能手机、电脑和智慧型感应器等联网设备数量急遽增加,导致可使用的IPv4位址数量急速减少,带动了IPv6技术的需求。

  而汽车业也正准备迎来一场由互联网引领的技术革命。当一些人在关注燃油效率时,对于车联网的关注度也在增加。Machina的研究报告预测称,到2020年,约90%的新车将链接互联网,而目前这一比例仅为10%。

  RnR市场研究公司本周发布的报告则显示,全球可穿戴电子设备市场规模从2013年至2018年将以17.7%的复合年增长率增长。全球总出货量预计将超过1.3亿台。

  物联网则是另外一大有着庞大需求的领域。早在2011年,NXP半导体公司和Green Wave公司便宣布推出GreenChip智能照明产品,每个灯泡都被赋予一个IP地址,允许消费的人在联网状态下监视及管理每个灯泡。

  IPv4资源的枯竭和庞大的需求,迫使人们向以IPv6为基础的下一代互联网演进。IPv6使用128位长的地址,理论可用地址数量达到2的128次方,远高于IPv4。

  2012年6月,IPv6真正开始启动,包括全球网络供应商、硬件制造商、搜寻引擎公司等均须遵守IPv6的规则进行编址。分配机构也正准备长期推行IPv6的发展计划,以期逐渐替代IPv4。

  然而,这种转换目前需要面对并不便宜的成本。韩国科技、ICT和未来规划部上周发布报告称,369家网络服务供应商要从IPv4转换到IPv6,总计需要约2.1万亿韩元(约合20亿美元)。

  此外,尽管物联网、智能手表和眼镜等可穿戴式设备的出现,以及联网移动电子设备的爆炸式增长,诸多因素大幅度的增加了对IP地址的需求,但目前IPv4地址危机似乎并没有造成什么大的影响。IPv4地址仍然剩余,并没有迫在眉睫的地址枯竭危机。

  网站没有动力升级的一个原因是它们常用的软件只能处理IPv4,而升级到IPv6需要重写软件。未解决这个问题,云服务供应商Cloudflare推出了伪IPv4服务,也就是将IPv6地址伪装成IPv4地址。

  这些问题造成IPv6目前的普及率仍在低位慢跑。根据7月发布的数据,谷歌监测到IPv6在美国的使用率为8.43%,德国和法国分别为8.8%和5.14%,日本为3.73%,中国则为0.78%。

  而网络内容分发商Akamai近期发布的报告数据显示,欧洲国家在今年一季度引领了IPv6的使用,在前十大使用国中占据八个。美国和秘鲁占据剩下的两个座席。亚太互联网络信息中心 (APNIC)主席保尔·威尔森表示,在美国,也是到了大型移动运营商开始部署主要网络带动更多地址需求,IPv6才开始大规模得到应用。

  2012年8月,在中东爆发了一场有史以来最严重的网络攻击。一名身份不明的黑客侵入沙特国家石油公司计算机网络系统,释放了一种计算机病毒。这被视为到目前为止,对一个企业计算机系统最具破坏性的行为之一。这种病毒抹去了沙特国家石油公司计算机系统中四分之三的数据,包括文件、电子数据表、电子邮件与档案等。

  两年后的今天,尽管国家安全防御网络建设已经大有进步,但攻击似乎仍旧无处不在。海外媒体评论称,政府机构必须构造一个端到端的智能安全环境,包括相互关联的组件,如防火墙、虚拟专用网络和网络入侵防御系统和杀毒软件等。而他们应该采取的第一个步骤,是在未来的几个月里满足新的IP地址需求。

  对于技术界来说,向IPv6迁移意味着所有连接到IP网络的设备都将在不久的将来能够支持IPv6。这基本包括了全球所有联网的设备。要做到这一点,大多数设备及其应用将需要做一些更新以便同时支持IPv6和IPv4。

  目前IPv6过渡技术最重要的包含三类:地址转换或者翻译技术、隧道技术和双栈技术。全球性的网络安全设备供应商Fortinet的产品营销副总监帕特里克·贝德维尔曾经开出三个简单步骤清单:首先,由于IPv6将影响到网络中每一个设备和应用,成功迁移的第一步是制定一个清单,列出所有目前连接到网络的设备。其次,需要上网查看每个设备厂商的支持页面,查询其做到全部符合IPv6标准的路线图和时间表。通过研究,企业应该能发现某个设备只需简单的软件更新还要完全的硬件更新。

  第三步则是在确定了升级类型后,升级设备或固件相关的费用将可以纳入考虑。了解IPv6相关的花费,可以更容易地将IPv6迁移中的设备更新整合到正常的IT更新周期中。

  网络内容分发商Akamai近期表示,目前每天收到的IPv6连接请求数量约为200亿,这比过去6个月增长一倍。

  Akamai亚太及日本地区产品总监布鲁诺·高维安斯今年7月表示,尽管目前Ipv6的使用者仍占少数,但却在以惊人的速度增长。

  他称,在某一时刻,Ipv6的使用率会呈指数级上涨,他预测转折点有几率发生在18个月。“这种技术是可行的,但是每个人的预算有限,所以必须有一些催化的力量”

  澳大利亚互联网协会主席奈勒·克拉克则表示,今年以来,对IPv6的兴趣和各种对话上都已然浮现增长。她说道,尽管IPv6的使用依旧很低,但一些组织的部署正在悄然发生,也出现了一些管理导向型的投资和资助项目。

  高维安斯同样为IPv6爆发设计了三大要点。首当其冲的,是必须要有政府指令,要求某些面向公众的网站是IPv6兼容的。美国在2012年发布了这样的指令。

  第二个提振IPv6的因素是网络设备和物联网的爆发。思科年年都会发布自己的视觉网络指数来预测全球的数据流量。在今年6月更新的报告中,该公司预测到2018年,全球近50%的规定或者移动电子设备可以兼容IPv6,高于2013年的16%。

  此外,他还认为,企业要有更高的在线业务意识。当他们注意到IPv6需求的向上增长趋势,将把更多注意力被放在保证用户的最佳体验上。在过去一年中,第三条因素发挥了更重要的因素。

  “互联网的美丽之处在于,它产生了一个单一的全球网络,任何设备都可以连接到另外一些设备。因为这是一个开放的网络,任何人都可以部署一个新的服务器。在网络上,世界任何地方的任何孩子都可以放点东西在网络上,它对任何人开放。”

  IPv6指互联网协议第4版,于上世纪九十年代由网际网路工程协会(IETF)提出并开始规划,以应对IPv4地址将用罄的问题。

  目前采用的IPv4位址长度为32位元,所提供的43亿个IP已用尽;IPv6位址长度为128位元,可提供的IP数量将增至数万亿以上,效率和安全性都更高。

  世界IPv6日是在2011年6月8日由互联网协会组织和赞助的一次公开测试IPv6的活动。在2011年的活动大获成功之后,互联网协会将2012年6月6日定为了世界IPv6启动日,在这一天,全球IPv6网络已正式启动。

  Internet的IP地址和AS号码分配是分级进行的。 ICANN 负责全球Internet上的IP地址进行编号分配的机构(原来是由IANA负责)。根据ICANN的规定,ICANN将部分IP地址分配给地区级的网络注册机构 ,然后由这些机构负责该地区的登记注册服务。现在,全球一共有5大这样的机构,负责世界不一样的地区的业务。

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