全球网络开始变慢！IPv6的机会终于来了

全球网络变慢原因：IPv4和老式路由

    你知道吗？就在前几天（准确的说是08月12日），全球网络突然变慢了几小时（被称为“512K”事件），而更坏的消息是，很可能会在未来的一段时间内全球网络将持续变慢！看到这里，相信有些朋友不经要问，在全球网络技术日新月异、高性能网络设备不断涌现的今天，为何还会出现网络变慢这一“神奇”的现象呢？答案就源自两位迟迟不肯退休的“老将”——IPv4和老式路由器！

    路由器，对于不是从事网络行业工作的朋友来说，或许只听说过其名字，但对于全球互联网来说，它却是至关重要的“交通枢纽”，而在这个“交通枢纽”之中，还有一位关键的指挥者——路由表（存储着指向特定网络地址的路径，每条路径就是一条路由规则），无论是互联网服务提供商、企业，还是学校、个人，均需依靠通用的路由表来传送电子邮件、视频、以及网络上的一切内容。

    考虑到路由表的重要性，因此路由器通常会专门留出一块高速存储器来存它，但老式路由器预留的空间通常只有512K（可存储512000条路由规则），而全球互联网通用路由的总数在今年8月之前已接近或超过了50万条。就在这关键时刻，美国的一家电信运营商又在路由表里添加了15000条通用路由规则，使得总数达到了约515000条（超出了老式路由器的存储空间），而多出来的路由规则就必须存在更慢的普通存储器里，这就有可能导致全球网络速度变慢甚至局部网络不稳定。还好，这家运营商很快发现了这个问题，并删除了这15000条路由，因此这次全球网络变慢事件仅维持了几小时。（PS：不同的互联网公司的路由表可能略有不同，因此有的用户会感受到全球网络变慢了，有的则不会）

    那么为何老式路由器的路由存储空间只有512K，而不设计的更大些呢？因为在当时的设计者看来，512K的空间已经足够了，但他们却低估了互联网的发展速度，同时又高估了IPv6的普及速度。

    先来说说IPv4，其诞生于1981年9月（IETF，互联网工程任务组提出的），如今已经“服役”超过30年。IPv4使用32位（4字节）地址，因此其地址空间中只有4294967296（不到43亿）个地址，还要减去如专用网络（约1800万个地址）和多播地址（约27000万个地址），这样剩下的地址大约只有40亿，而目前连接到互联网的设备已达130亿台，并且还在快速增长。很明显，IPv4的地址是不够的。

    而为了解决IPv4地址不够的问题，人们想了很多办法，包括网络地址转换（NAT）及无类别域间路由等（就是不启用IPv6），但这些终究是治标不治本，同时还会导致地址碎片化，需要在路由表里不断加路由规则来提升访问速度，也就导致了路由表的过快增加，最终引发“爆表”事件。   

    综上所述，老式路由器背了这次事件的“黑锅”其实是挺“无辜”的，因为如果IPv6能够早日替代IPv4，如今的老式路由器的路由表也就不会超过上限，也就不会出现此次“512K”事件了。所以说，IPv4才应该对此次事件负主要责任！

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解决方案：更换路由器or升级IPv6？

    全球网络或将持续变慢？

    通过前文的介绍，相信大家已经对此次全球网络变慢的事件有了一定的了解。虽然此次事件已经得到了解决，但考虑到路由表肯定还要自然增长，因此可以预计，基于IPv4的路由表“爆表”问题必然还会出现（仅是时间问题）。届时，全球网络变慢的问题就很难像这次事件一样得到立刻解决了；或许还会出现更加严重的后果，即全球网络持续变慢！那么我们该怎么办呢？其实解决方法有很多！

    解决方案一：更新路由器

    更新拥有更大路由表的路由器是很好的解决方案之一，其实如今的路由器早已拥有百万级别的路由表，所以更新路由器是最直接有效的方法，也是厂商最乐于看到的解决方案。当然，这仅仅是从理论角度来说是最佳解决方案，因为在实际操作中，替换现有的路由器设备，可能意味着整个网络的重新配置，特别是对于互联网企业来说，涉及到的更新设备的数量众多，很难预计在更新过程中会产生什么样的突发情况，从而影响整个业务的稳定性。因此不少企业还是选择等待设备的自然淘汰，而不是一次盲目的全面更新。（PS：提前更换设备还会增加运营成本）

    解决方案二：扩大IPv4路由表

    其实一些老式路由器的高速存储器预留的空间并非只有512K，而是一半分给了IPv4路由表（512K），一半分给了IPv6路由表（512K），用户可以通过拆东墙补西墙的方式——增加IPv4路由表的空间，减少IPv6路由表的方式来解决即将到来的难题，但并非所有的老式路由器均具备该能力，而且这同样也是治标不治本的方法。

    最佳解决方案：升级IPv6

    其实IETF（互联网工程任务组）早在1990年以前就已经意识到IPv4地址不够用的问题，并在1990年提出了IPv4的下一代协议——IPv6，随后历经发展计划、草案标准等，终于在1998年正式推出了IPv6标准。但如今16年过去了，IPv6对于不少朋友来说，仍然仅仅是听说过而已。

IPv6提供丰富的地址

    那么对于全球网络变慢事件来说，IPv6究竟有何优势呢？简单来说，IPv6采用了128位的地址，而IPv4使用的是32位，因此IPv6的地址空间中可提供3.4×10E38个IP地址，是IPv4地址数量的2^96倍。用句夸张点的话来说，IPv6能给全球每一粒沙子分配一个IP地址。而拥有充足的IP地址，就能很好地解决IPv4时代地址碎片化的问题，路由表的增长就会很平缓（网络设备原先设计的存储空间已足够）；与此同时，IPv6的地址分配还从一开始就遵循聚类(Aggregation)的原则，这使得路由器能在路由表中用一条记录(Entry)表示一片子网，这也将大大减小路由表的长度，还能提升转发速率。由此不难看出，IPv6是解决全球网络变慢问题的最佳解决方案。

    原本缺乏推动力！如今时机已到！

    既然IPv6能解决这一问题，那么为何16年的时间都没有推动IPv6的普及呢？其实，除了分类网络、无类别域间路由和网络地址转换等新技术延长了IPv4的“生命周期”之外，主要是因为IPv6对整个行业的吸引力不足！其中对于运营商来说，互联网IPv6资源太少，如果大量投入网络改造升级，投入产出比肯定不高；而对用户来说，从IPv4切换到IPv6上，并没有明显的应用体验提升，甚至由于资源少、技术不完全成熟，可能还会导致应用体验变差；此外，对互联网企业来说，如果没有IPv6用户群，很难主动大规模投入到IPv6的建设改造之中。

    还好，随着全球IPv4地址资源的枯竭殆尽，以及如今全球网络或将持续变慢这一“潜在威胁”的推动下，不少国家、企业都加强了对于IPv6的支持。IPv6也终于步入了发展的快车道！

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全球IPv6发展状况 IPv6的更多优势

    吸取IPv4时代的经验教训 发力IPv6

    回顾IPv4时代，欧美国家可谓是“近水楼台先得月”，将大量的IPv4地址占为了己有。特别是美国，其拥有的IPv4地址数量甚至比排名2-10名的国家所拥有的地址数量总和还要多，而美国企业更是拥有大把的IPv4地址，举例来说，以9开头的原则上都是IBM的，12开头的都是AT&T的，17开头的则是苹果的，18开头的归麻省理工……等等。既然已经在IPv4时代落后了，那就要吸取经验教训，在IPv6时代实现反超，于是各国、企业等都在积极申请IPv6地址（虽然其地址看起来无限大）。

    目前来看，走在前面的是巴西，其申请量大幅领先排名第二的美国和第三的中国。其中特别值得一提的是，作为拥有较为宽裕的IPv4地址的欧美国家在IPv6的地址竞争中同样没有放松，欧盟早在2008年就发布了“欧洲部署IPv6行动计划”，而美国也在近两年持续发力，在IPv6地址拥有数量、使用数量、通过IPv6网络访问页面的平均点击率等数据上保持领先。

    虽然我国（中国大陆地区）在IPv4时代的地址拥有量排名全球第二位，但考虑到我国的人口基数，IPv4地址短缺问题仍十分突出。因此，我国在国家层面对IPv6的发展十分重视，早在2003年便启动了中国下一代互联网示范工程（CNGI），搭建了一个包括各高校、运营商在内的IPv6实验平台，并在教育网上开展大量应用；而在最近几年，国内的三大运营商也已完成骨干网的IPv6改造升级，可以说为IPv6时代的到来做好了准备。

    虽然国家层面对于IPv6很重视，但遗憾的是，我国国内IPv6的落地（IPv6使用率）情况却不容乐观，与欧美等国家有较明显的差距。

The ISP Column发布的IPv6使用用户占各国用户的比例图（2013年6月，图片来自网络）

    从上图不难看出，欧美国家在IPv6使用率方面明显高于其他国家，而正如前文所说，有了用户群体，才能更好的推动运营商、企业在IPv6领域发力。为此，我国也在《关于下一代互联网“十二五”发展建设的意见》提出了发展目标：2015年底我国IPv6宽带接入用户数将超过2500万，以打好用户基础！

    IPv6的更多优势

    除了地址空间更加丰富，所需路由表更小以外，IPv6还拥有不少IPv4不具备的优势，包括：

    1、IPv6支持增强的组播（Multicast）功能；以及对流的支持（Flow Control），这为服务质量（QoS，Quality ofService）控制提供了更加良好的网络平台；

    2、IPv6可更好地实现自动化配置，无论是网络管理，还是网络升级，都能令网络管理员的工作变得更加轻松、快速；

　　3、IPv6具有更高的安全性。在使用IPv6网络中用户可以对网络层的数据进行加密并对IP报文进行校验；与此同时，在IPV6中的加密与鉴别选项提供了分组的保密性与完整性；

    4、IPV6允许协议进行扩充，为未来技术演进提供良好支持。

    拥抱IPv6 赢在物联网时代

    众所周知，在接下来的一段时间里，我们将迎来一个万物互联的时代，即物联网时代！届时，每一个物体都将拥有一个IPv6地址，也就是说，谁掌控了IPv6时代，就能赢得物联网时代！而现如今，我国互联网正处于高速发展之中，IPv6步入“快车道”则带来了难得的发展机遇，因此我们必须抓住这个机遇，在国家IPv6发展战略的大力支持下，通过运营商、企业和广大用户的共同努力，成为新时代的领跑者！

都不知道如何与自己接近的，
我们又应该 如何改变，换路由么？