1IPv4地址枯竭现状

　　IPv4地址数目为2的32次方（43亿个），IPv6为2的128次方，现阶段固定终端、移动终端已有几十亿规模，而物联网更将超过1000亿；2011年2月全球IPv4可分配地址总池耗尽，2011年4月亚太区IPv4可分配地址池耗尽，目前中国运营商均无法再申请获得大量IPv4地址，目前主要靠各运营商的一些残留未使用地址和NAT等方式来满足新业务发展的需要。但是，随着移动互联网终端的激增、云计算物联网等业务高速发展，地址需求将更加旺盛，IP地址问题将严重制约业务发展，从而将影响到未来信息应用繁荣和业务发展乃至国民经济发展。

　　2 NAT的问题

　　为了解决IPv4地址枯竭问题，一直以来，在实际商用网络中，主要都采用NAT方式将私网地址转为公网地址来解决。

　　NAT能缓解对公有IPv4地址的消耗，通过各种NAT扩展方案（在NAT设备上增加辅助功能、修改应用、增加应用层网关解决），解决应用穿越NAT的问题。典型业务功能可顺利穿越NAT，业务范围涉及IM，网页浏览，在线游戏，下载，网络视频，邮件，网银，网购，地图，证券等；P2P应用可以通过STUN等应用层穿越协议，实现NAT探测和穿越；RTSP等通用视频协议，需要运营商部署转换机制（ALG）。用户体验基本不受影响，浏览网页等基本应用不受影响，语音、视频的时延、回声、流畅度等方面无明显影响；但是使用NAT的用户，在部分业务中可能会受到限制，如在QQ游戏中，共用公网IP的两个用户不能同时登陆一个游戏房间。

　　NAT破坏了端到端的完整性，由于NAT与应用的不兼容性（如IPSec，FTP，SIP协议等），需要在地址翻译的基础上增加辅助功能，或修改应用，增加应用层网关，效率比较低，投资增加，并没有给用户带来收益，溯源比较困难。

　　对于物联网业务来说，问题更加严重，具体有：

　　（1）增加网络成本：物联网具有长连接特性，将长时间占用NAT设备资源，由于并发连接数受到限制，为了满足物联网终端的增长需求也需要不断新增NAT设备。

　　（2）影响业务质量：NAT资源被占用后，对时延要求较高的业务不能及时占到资源，致使业务质量降低；并且增加了业务开发的难度（业务需要适配）。

　　3 IPv6的改造方案

　　IPv6的推进的进程与IPv4枯竭速度以及IPv6网络、终端、平台等的成熟有关。虽然由于NAT无法完美解决地址紧缺问题，IPv6是我们最好且最终的选择，但IPv6与IPv4并不简单兼容和互通，所以其风险和代价问题一直阻碍IPv6的发展；对于用户和内容服务商来说，由于没有明显效益、没有时间、费用太高、技术风险，且需要投入设备、技术培训等管理成本等原因，IPv6的业务驱动力很低。目前，暂时难以从纯商业角度要求其主动部署IPv6。

　　对于通信运营商来说，IPv4地址紧缺以及业务持续性、业务差异、业务一致性的要求，对IPv6的部署更加急迫，因此在通信网络上部署IPv6技术较成熟并且相对容易。但如果没有用户终端和内容服务商的支持，IPv6将难以真正实现。下面就从总体技术、终端、内容应用等几方面详细说明。

　　（1）三大技术和方案选择

　　双栈、隧道、翻译是IPv4向IPv6过渡的三大技术，具体参见表1。

　　表1 IPv4向IPv6过渡的三大技术介绍


　　三种方式解决的问题不同。双栈解决了网络能力问题，但v4v6不能互通；隧道解决了孤岛问题，但v4v6不能互通；翻译解决了互通问题但存在单点故障问题及应用层协议支持问题。因此每一种过渡方式都无法单独使用。

　　根据支持IPv6的网络从小到大依次有6RD，双栈，NAT444，DS-Lite，纯IPv6+NAT64等方案，具体比较如表2和图1所示。

　　表2 IPv4向IPv6过渡各方案比较


　　在近期，在IPv4地址已经枯竭的现阶段，建议直接在IP 3层以上网络，DNS，3A等承载网络上都直接开启双栈，在IPv4地址紧缺的情况下适当考虑NAT44或NAT444，对于CRM，BOSS等支撑系统进行IPv6业务开通和资源处理的改造，考虑IPv6资源管理、配置、查询以及IPv6属性传递等问题。

　　后续根据IPv6推进进程和NAT64成熟情况，逐渐引入IPv6+NAT64方案。此方案面向IPv6单栈终端，为IPv6终端访问IPv4应用提供地址转换服务，网络流量以IPv6为主，目前技术成熟度差，尚未有成功的案例，面临更严重的应用穿越问题，近期应加强技术改进、加快试点推进，以期早日实现。