由表及里，业务系统从IPv4演进IPv6之路

导语
不知道大家有没有注意到，越来越多的APP启动时，底部显示支持IPv6网络。对不关心技术的同学来说，这可能只是简单的小变动，但是对当今的互联网行业来讲，却是一件大事。支持IPv6网络，从最基础的互通互联层面进行了变革，如同电话号码簿升级一般，互联网"门牌"也实现了从12位数到128位数的升级，全世界可以使用的“IPv6地址空间扩大到2的128次方。这个空间大到无法想象，也就是说，地球上每一平方米，都可以有10的26次方的地址，甚至可以分配地址到空中的尘埃”。

那么IPv6到底是什么，怎么知道用的系统支持IPv6呢？

我们就来介绍一下

一、IPv6简介

网际协议第6版（英语：Internet Protocol version 6，缩写：IPv6）是网际协议的最新版本，用作互联网的网络层协议。用它来取代IPv4主要是为了解决IPv4地址枯竭问题，同时它也在其他方面对于IPv4有许多改进。IPv6的设计目的是取代IPv4，然而长期以来IPv4在互联网流量中仍占据主要地位，IPv6的使用增长缓慢。在2019年12月，通过IPv6使用Google服务的用户百分率首次超过30%。

二、国内IPv6现状

2017年11月，中共中央办公厅、国务院办公厅印发《推进互联网协议第六版（IPv6）规模部署行动计划》（以下简称《行动计划》），明确提出未来五到十年我国基于IPv6的下一代互联网发展的总体目标、路线图、时间表和重点任务等。
截至2019年6月，我国IPv6活跃用户数达1.3亿，基础电信企业已分配IPv6地址用户数12.07亿。
全国91家省部级政府门户网站中主页可通过IPv6访问的网站共有83家，占比为91.2%；全国96家中央企业门户网站中主页可通过IPv6访问的网站有77家，占比为80.2%。
典型商业网站也在积极推进IPv6升级。截至2019年6月，国内用户量排名前50的商业网站及移动应用可通过IPv6访问的达40家，覆盖门户/新闻、社交、视频、电商、搜索、游戏、浏览器、电子邮件、文件下载、移动应用商店、生活服务、出行等主流互联网应用。

之所以如此紧迫的推进支持IPv6，主要还是由于IPv4地址的匮乏。2011年11 月 25 日，全球五大区域互联网注册管理机构之一的欧洲网络协调中心（RIPE NCC）宣布 IPv4 地址已全部用完，该机构负责欧洲、中东和部分中亚的 IP 地址分配和注册，其声明中写道：

我们从可用池中仅剩的地址里分配了最后的 /22 IPv4。

前不久一则消息披露，日本一家组织公开出售43.0.0.0/8的绝大部分地址，合计有1470万IPv4地址，引来众多国际大公司的觊觎。虽然互联网数字分配机构不出售IPv4地址，但是支持地址的转移，也为各方出售地址获利创造了空间。据了解，当前每个IPv4地址的单价为20~30美元，由此估计上述交易的总金额高达3亿美元以上！

各国已获得的IPv4数目严重不均衡，中国以占全球20%的人口，仅获得3亿余IPv4地址。

介绍完现状，提供互联网服务的开发者们，又该如何让IPv6用户访问到自己的网站呢？

三、网站如何支持IPv6访问

目前越来越多的网站使用云服务，利用云平台提供的开箱即用产品满足业务需求，本文以云平台为底层基础设施举例说明

• 渐进式

【方案介绍】

以一个典型的网站系统为例，其访问路径示意图如下：

用户访问网站时，经由域名解析商获取服务端IP地址，经过网站入口-负载均衡获得服务。

为了让网站最快速的支持IPv6，可以在负载均衡前面增加一个IPv6转换实例，同时域名配置IPv6解析地址，即可满足要求。示意如下：

也可以这样：

【适用场景】

此方案适用于时间要求紧，不希望对后端服务和当前网站架构进行大规模改造的网站，首先支持IPv6用户接入后，可以有充足的时间评估网站整体支持IPv6的改造方案。

【改造步骤】

1. 创建IPv6转换实例或负载均衡Nat64实例；
2. 配置实例关联关系；
3. 客户端指定host验证ipv6访问能力；
4. 域名解析处增加ipv6解析记录；

【注意事项】

1. 使用转换实例将ipv6地址转换为ipv4地址回源后，后端服务器无法获取用户的真实来源IP；
2. 转换实例性能有上限，容易成为单点，建议过渡阶段使用；
3. 兼容式

【方案介绍】

同样以一个典型的网站系统为例，其访问路径示意图如下：

用户访问网站时，经由域名解析商获取服务端IP地址，经过网站入口-负载均衡获得服务。

兼容性改造方案支持将真实的IPv6用户透传到服务器，需要在渐进式基础上考虑服务器对IPv6的兼容能力。示意如下：

【适用场景】

此方案要求构建IPv4/IPv6双栈环境，允许双栈流量访问，前端业务程序支持IPv6访问，向后端/第三方调用时依然可以使用IPv4，适用于IPv6访问量小，架构简单，有获取客户端真实来源IP需求的场景。

【改造步骤】

1. 前端服务器进行IPv6双栈改造；
2. 业务程序进行IPv6双栈改造，支持IPv6访问；
3. 创建负载均衡IPv6实例，并配置关联关系；
4. 客户端指定host验证ipv6访问能力；
5. 域名解析处增加ipv6解析记录；

【注意事项】

1. 受操作系统和平台限制，部分版本OS可能需要手动开启IPv6地址；
2. 除服务器开启IPv6地址之外，还需要向云服务平台购买IPv6公网带宽；
3. 革新式

【方案介绍】

革新式改造方案则是建立完全独立的IPv6环境，避免改造IPv4系统的混乱，也便于问题的排查和整体切换。示意如下：

【适用场景】

此方案要求构建独立的IPv6环境，通过域名解析到不同类型的负载均衡，将流量分别传送到不同网络环境，公共服务则可以共用，适用于访问量大，业务架构复杂，改造困难的网站。

【改造步骤】

1. 创建IPv6 Only的服务器环境，并部署支持IPv6的应用程序；

1.nginx在编译时加入ipv6模块：--with-ipv6

2.配置IPv6端口监听：listen :::80 ipv6only=on;

1. 创建负载均衡IPv6实例，并配置关联关系；
2. 客户端指定host验证ipv6访问能力；
3. 域名解析处增加ipv6解析记录；

【注意事项】

1. 受操作系统和平台限制，部分版本OS可能需要手动开启IPv6地址；
2. 除服务器开启IPv6地址之外，还需要向云服务平台购买IPv6公网带宽；

四、加速+安全防护场景的网站IPv6改造

前面介绍了典型架构下的网站系统IPv6改造，但对于中大型网站来说，考虑静态加速和安全防护是必备要求，针对此类场景又如何改造呢

• 全站加速场景（安全防护）

【适用场景】此方案仅需要在CDN开启IPv6支持，之后的流量均以IPv4形式，改造简单；

【改造步骤】联系云服务平台开启CDNIPv6支持即可；

【注意事项】

1. 源站服务器如需获得访问真实来源IP，需配置x-forwarded-for参数；
2. CDN平台支持IPv6的节点资源有所不同，大流量接入需事先评估；
3. 静态加速场景（安全防护）

【适用场景】此方案对网站支持IPv6的改造幅度最大，适合深入支持IPv6的场景，IPv6流量与IPv4流量均可以透传到源站，便于后端获取到真实的访问数据。

【改造步骤】

1. 前端服务器进行IPv6双栈改造；
2. 业务程序进行IPv6双栈改造，支持IPv6访问；
3. 创建负载均衡IPv6实例，并配置关联关系；
4. 为负载均衡绑定WAF旁路和DDoS防护；
5. 网站静态资源加速CDN开启IPv6支持；
6. 客户端指定host验证ipv6访问能力；
7. 域名解析处增加ipv6解析记录；

【注意事项】

1. 步骤3-5开启时，建议每步进行验证，避免问题；
2. CDN平台支持IPv6的节点资源有所不同，大流量接入需事先评估；

五、APP客户端改造建议

APP客户端优先支持IPv6地址访问，当IPv6访问异常时，需要有降级方案，自动切换为IPv4地址访问；

六、IPv6检测方法

《网站及移动应用IPv6支持度考核指标和评测方法》定义的所有指标均适用于单IPv6网络环境以及IPv6/IPv4共存网络环境下的网站和移动应用IPv6支持度评价。

另外推荐三个检测网站：

• 国家IPv6发展检测平台： https://www.china-ipv6.cn/
• 金融行业IPv6发展监测平台（试用版） ： http://finance.china-ipv6.cn/
• Test Your IPv6： https://ipv6-test.com/

七、写在后面

IPv4演进IPv6之路不是一蹴而就的，必然会经历一段比较长的时间，乐观估计需要5-10年，因此考虑同时兼容IPv4和IPv6访问是必要的。但是要看到未来趋势是IPv6，及早改造，会为将来建立良好的储备。