白皮书 | 2020 IPv6 用户发展及全球部署情况

物联网、5G、人工智能、边缘计算等新兴产业正在加速 IPv4 地址的消耗，IPv4 地址池的耗尽可能会成为互联网可持续发展的绊脚石之一。相比之下，IPv6（互联网协议第六版） 凭借地址资源丰富、安全可靠、灵活扩展等优势成为解决当今互联网发展瓶颈的有效手段，同时受到业界及各国政府的高度重视。IPv6的大规模商用部署已在全世界范围内快速展开，近几年来全球 IPv6 部署呈现了突飞猛进的态势。

一、IPv6 简介

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。 IETF 自 1990 年开始规划 IPv4 的下一代协议，下一代互联网协议除了要解决 IP 地址短缺问题外，还增加了协议的可扩展性。

1994 年 IETF 会议中正式提出 IPv6 协议设计规划，并于 1998 年 8 月成为 IETF 的草案标准，最终 IPv6 基本标准在 1998 年底在 IETF 会议通过审核，IPv6 互联网协议 （RFC 2460）正式发布。2017 年 7 月 RFC8200 替代终结 RFC 2460 正式成为 IPv6 协议标准。

随着电子技术及网络技术的发展，计算机网络已经与人们的生活密切相关，身边的每一件电子设备都可能需要接入网络，IPv4 的地址数量已经无法满足海量设备接入网络的需求。IPv6 由 128 比特位构成，单从数量级上来说，IPv6 所拥有的地址容量是 IPv4 的 8×1028 倍，达到 2128（约 3.4 ×1038）个。这不但解决了网络地址资源数量的问题，同时也为万物互联时代的到来奠定了基础。

IPv6 地址采用 32 个十六进制数，由两部分组成：前面是一个(64≤n<127)位的网络前缀，后面是一个(1<m≤64)位的主机标识，主机标识可以是随机数，也可以根据物理 MAC 地址自动生成，叫做 EUI-64（或者 64-位扩展唯一标识）。

例如：2001:0db8:85a3:08d3:1319:8a2e:0370:7344 也是一个合法的 IPv6 地址。

IPv6 在解决了 IPv4 的地址匮乏问题的同时，还在许多方面得到了改进。与传统的 IPv4 相比，IPv6 具有以下几方面特点及优势：

1.1、IPv6 具有充足的地址空间和层次化的结构。IPv6 将现有的 IP 地址长度扩大 4 倍，由当前 IPv4 的 32 位扩充到 128 位，以支持大规模数量的网络节点，最大地址个数为 2128。与 32 位地址空间相比，其地址空间增加了 2128-232 个。

IPv6 支持更多级别的地址层次，IPv6 的设计者把 IPv6 的地址空间按照不同的地址前缀来划分，并采用了层次化的地址结构，以利于骨干网路由器对数据包的快速转发。

1.2、 IPv6增强的组播支持以及对流的控制能够促进多媒体在下一代互联网中广泛传输应用，为服务质量（QoS，Quality of Service）控制提供了良好的网络平台。

IPv6 数据包的格式包含一个 8 位的业务流类别（Class）和一个新的 20位的流标签（Flow Label），允许发送业务流的源节点和转发业务流的路由器在数据包上加上标记，并进行不同处理。

1.3、IPv6 提供灵活的路由机制，使用更小的路由表。

IPv6 的地址分配一开始就遵循聚类的原则，这使得路由器能在路由表中用一条记录（Entry）表示一片子网，大大减小了路由器中路由表的长度，提高了路由器转发数据包的速度。

1.4、 IPv6 实现了无状态地址自动配置。

IPv6 同时定义了无状态和有状态地址自动配置机制。有状态自动配置（Stateful Autoconfiguration）通过 DHCPv6 来给机动态分配 IPv6 地址，无状态地址自动配置（Stateless Autoconfiguration）通过 NDP 来实现。

1.5、 IPv6 对网络层的认证与加密，有更高的安全性。

在 IPv6 中的加密与鉴别选项提供了分组的保密性与完整性。极大的增强了网络的安全性。

1.6、IPv6 简化了报头，减少处理器开销并节省网络带宽。

这就使得路由器在 处理 IPv6 报头时显得更为轻松。IPV6 使用新的头部格式，其选项与基本头部分 开，如果需要，可将选项插入到基本头部与上层数据之间。这就简化和加速了路 由选择过程。

1.7、 IPv6 便于更灵活的扩展。

如果新的技术或应用需要时，IPV6 允许协议进 行扩充。IPv6 定义了多种扩展报头，这使得 IPv6 变得极其灵活，能提供对多种 应用的强力支持，同时又为以后支持新的应用提供了可能。SRv6（IPv6 Segment routing）技术是基于 IPv6 扩展报头的一种实现，近期受关注程度很高，应用前景值得期待。

1.8、 IPv6 能够更好地支持移动通讯。

移动通信目前与互联网的紧密结合，移 动 IPv6 的设计汲取了移动 IPv4 的设计经验，并且利用了 IPv6 的许多新的特性， 所以提供了比移动 IPv4 更多的、更好的特点。

二、 IPv6 全球部署情况

随着 IPv4 地址资源的逐步枯竭，网络安全及网络服务质量的要求不断提升， 世界主要的互联网大国已充分认识到现阶段部署 IPv6 的紧迫性和重要性，各国政府纷纷出台国家发展战略，制定明确的发展路线图和时间表来积极推进 IPv6 的大规模商用部署。欧盟、日本、美国、韩国、加拿大等发达国家和组织在 2008- 2012 年期间都发布了相关的“IPv6 行动计划”或“IPv6 发展规划”。

近些年，新技术的不断涌现极大提高了 IP 地址需求，IPv6 逐渐从“可选项” 变身为“必选项”。世界各国也再次出台相应政策确保不会再互联网的发展中“掉 队”。

2017 年 11 月中国中共中央办公厅、国务院办公厅印发了《推进互联网协议第六版(IPv6)规模部署行动计划》，提出用五至十年时间，形成下一代互联网自主技术体系和产业生态，建成全球最大规模的 IPv6 商业应用网络，实现下一代互联网在经济社会各领域深度融合应用，成为全球下一代互联网发展的重要主导力量。

2020 年美国预算办公室的 IT 政策办公室也发布了指南要求美国各机构尽快完成向 IPv6 的过渡。指导草案要求各机构制定并实施相关计划以确保到 2025 财年末，联邦网络上超过 80%的 IP 资源是 IPv6-Only 的。

从思科（Cisco）提供的全球 IPv6 部署情况统计数据（图 1-1）来看，截 止到 2020 年 6月，综合 IPv6 部署率在 30%左右或以上的国家或地区占了地图 面 积 一 半 以 上 。 全 球 IPv6 部 署 率 是 根 据 各 个 国 家 地 区 的 网 络 （ IPv6 Prefix/Transit IPv6 AS），IPv6 网站及 IPv6 用户等数据按照一定权值并计算得 出的 IPv6 部署综合情况。图中颜色越深的地区，表示其 IPv6 部署程度越高，相应的 IPv6 部署率数值越大。

表 1-1 分别统计列举了各大洲一些代表国家或地区 IPv6 部署情况，欧洲， 美洲，亚洲，大洋洲等区域一些代表性国家和地区 IPv6 部署总体都超过了 40%， 非洲国家全球IPv6测试中心 IPv6 部署率整体比较落后。

根据 APNIC Labs（https://stats.labs.apnic.net/ipv6）国家/地区 IPv6 能 力统计，截止到 2020 年 7 月，有 16 个国家/地区 IPv6 能力率突破了 40%， 23 个国家/地区 IPv6 部署率突破了 30%，39 个国家/地区 IPv6 部署率突破了 20%。图 1-3 展示了各大洲的 IPv6 支持能力。亚州地区，南亚地区 IPv6 支持 能力最高，整体水平达到了 55%，东亚以及东南亚也达到了 21%和 19%，西亚 仅有 5%,中亚几乎为 0。美洲地区方面，北美地区也达到了 51%，中美和南美 也分别达到了 22%和 21%，加勒比地区仅有 3%。欧洲方面，西欧地区 IPv6 支 持能力较高达到了 43%，北欧有 27%,东欧和南欧仅有 9%和 8.5%。非洲地区 IPv6 支持度较差，没有一个地区超过 5%。

三、全球 IPv6 用户发展情况

根据 APNIC Labs（https://labs.apnic.net/dists/v6dcc.html）提供的全球 IPv6 用户数及 IPv6 用户普及率的数据（该机构的测量工具对中国数据的测量可能不准确），截至 2020 年 6 月，全球 IPv6 用户数排名前五位的国家/地区依次 是印度（3.58 亿）、美国（1.43 亿）、中国（1.2 亿）、巴西（5 千万）、日本（4 千万）（表 2-1）。中国 IPv6 用户数也在今年一步升到了全球第三，涨幅惊人。 巴西，美国，日本 IPv6 用户数同比涨幅也较大，都实现了超过 20%的 IPv6 用 户年度增长。根据 Vyncke 提供的全球 IPv6 用户量趋势图，排名前五的国家或 地区 IPv6 用户比例增长曲线图分别见下图 2-1 到 图 2-5：

根据 Google 网站监测，至 2020 年 5 月 31 日，使用 IPv6 访问 Google 网站的用 户占总用户最高已超过 31%，如图 2-6 所示：

四、 全球网络及域名系统 IPv6 部署情况

4.1 域名系统 IPv6 部署情况

在域名系统方面，根据 Hurricane Electric 提供的数据，截止 2020 年 6 月， 在全球 1511 个顶级域中，有 1489 个支持 IPv6，占总量的 98.5%，在这 1511 个顶级域中，有 1485 个权威服务器支持 IPv6，占顶级域总量的 98.3%。另外， 经测试全球共有至少15114074个拥有AAAA记录的域名，占总域名量的5.9%。 在 Alexa 排名前 100 万的网站中，共有 203197（20.3%）个网址在 AAAA 记 录中提供 IPv6 地址。同时，全球共有 5 万 1 千多个网址可以通过 IPv6 起始的域 名提供 IPv6 访问。

4.2 网络 IPv6 部署情况 在网络方面，活跃的 BGP 路由条目达到了约 90000 个，对比去年同期上涨 了约 28%（图 3-1）：

在全球已分配的前缀中，有流量的前缀达到了 14378 个，占已分配前缀的 6.8%；已宣告的数量未 91483，占已分配前缀的 43.3%；已宣告且聚合前缀的 有 49038 个，占已分配前缀的 23.2%；未宣告的有 70800 个，占已分配前缀 的 33.5%（表 3-1）。

五、 运营商 IPv6 部署情况

5.1 移动运营商 IPv6 部署情况

2009 年，第三代互作伙伴计划（3GPP）标准组织开始要求无线服务提供商 在他们的 4G 无线基础设施上启用 IPv6，移动运营商也开始专注于将 IPv6 整合 到他们的网络中。在推动 IPv6 使用方面，移动运营商比有线服务提供商有的一 个优势就是他们对移动用户使用的软件和硬件有更大的影响力和控制权。此外， 移动设备的快速更新会加快 IPv6 手机的部署速度。苹果的 iOS 系统和 Android 系统。支持 IPv6 并且有大量运行这些系统的手机为未来 IPv6 用户及流量的最大 化铺平了道路。

在美国方面，Verizon Wireless 拥有近 1.5 亿用户，是美国最大的移动运营 商。十多年来，Verizon 一直积极致力于骨干网和 4G 网络 IPv6 部署。下图 4- 1 显示了 Verizon 在过去八年里在提高 IPv6 用户方面取得的成绩。T-Mobile 是 全球最大的移动运营商之一，拥有约 2.3 亿用户。T-Mobile 是第一个全身心拥 抱 IPv6 的移动提供商之一，并使用 NAT64/DNS64 进行了早期测试。T-Mobile 在 IPv6 方面取得的显著进展使其 IPv6 部署上成为世界上第一。下图 4-2 显示 了 T-Mobile 在 IPv6 部署方面的成果。AT&T 美国第二大移动运营商，图 4-3 显示 AT&T Wireless 在 2015 年开始启用 IPv6，到 2020 年 IPv6 使用率已经突 破了 80%。

在巴西，当地最大的运营商 Vivo 于 2015 年 10 月开始推行 IPv6，5 年内 IPv6 部署率从 0 增长至 60%（图 4-4）。

欧洲方面，Cosmote 是希腊最大的移动运营商，用户达到了 790 万，图 4- 5 显示它在 2016 年开始启用 IPv6，在 4 年内将 IPv6 部署率提升到了 80%。德 国电信运营商 Deutsche Telekom AG，在 7 年时间内将 IPv6 部署率提升到了 70%（图 4-6）。

在亚洲方面，日本运营商 SoftBank 在五年内就将 IPv6 部署率从 4%提升到 了 46%（图 4-7）。印度的电信运营商 Reliance Jio 则在短短几年内就增长到了 90%（图 4-8）。

5.2 宽带运营商 IPv6 部署情况

在北美，Comcast 是最大的多系统运营商（MSO）之一，拥有 3000 多万 用户。Comcast 从 2000 年之前就开始着手 IPv6 的部署。他们在升级核心骨干 网、升级电缆调制解调器终端系统（CMTSs）、帮助客户升级到 DOCSIS 3.0 和 3.1 调制解调器以及其他支持 IPv6 的较新 CPE 设备方面投入了大量的精力。因 此，他们的 IPv6 流量增加显著，超过 65%的用户使用 IPv6（图 4-9）。美国运 营商 AT&T 的 IPv6 部署率达到了 80%（图 4-10）。罗杰斯通信是加拿大最大的 有线电视 MSO，拥有近 1100 万用户。图 4-11 显示，在 2016 年的短短几个月内，他们通过为更多的用户 全球IPv6测试中心 开启 IPv6，大幅将更多的客户流量转移到 IPv6。

在欧洲方面，Nethys（VOO）是比利时当地的有线电视运营商，图 4-12 显 示，VOO 从 2013 年就开始支持 IPv6，并在 2020 年将 IPv6 部署率提升到了 80%。BT-British Telecom 是英国最大的电信运营商，英国所有的电话线都是 要通过他们进行开通。图 4-13 显示 BT 从 2018 年开始支持 IPv6，两年时间内 IPv6 部署率从 40%升至 80%。英国天空广播公司在 2016 年初短短的 5 个月内 就开启了 IPv6 端到端（从互联网到用户）服务，IPv6 部署率从 10%飙升到了 70% 全球IPv6测试中心 （图 4-14）。

在亚洲，3BB（TRIPLET BROADBAND）是泰国最大的固定宽带服务提供 商之一，拥有超过 300 万宽带用户。早在 2010 年 3BB 就开始了 IPv6 网络升级 计划，在 2016 中期网络达到预期效果后开始向客户提供 IPv6。从图 4-15 的曲 线图中以看出，3BB IPv6 部署率在三年多的时间内实现了从 0 到 64%的突破。 Telekom Malaysia 是马来西亚唯一的电信公司，目前 IPv6 的部署率接近 45% （图 4-16）。

文章来源：《2020 全球IPv6 支持度白皮书》

下一代互联网国家工程中心 全球 IPv6 测试中心 2020 年 7 月