IPv6 应用场景与案例
1、IP地址是互联网的核心，IPv4地址耗尽
IP地址在以TCP/IP协议为核心的互联网中起着举足轻重的作用，网络中各系统的识别和传输数据的路由主要是依靠DNS和IP地址。
历经了三十多年的发展，IPv4做出了重要的贡献，但互联网的发展也面临重大瓶颈。
2、NAT缓解了IP资源短缺但同时来了问题
IP地址的匮乏迫使人们普遍使用私有地址，并通过部署NAT(Network Address Translation，网络地址转换)设备与互联网通信，但NAT同时带来了诸多问题。
3、标准化组织为解决IP地址短缺的问题制定IPv6协议
为解决IP地址短缺及其引发的问题，国际标准化组织制定并发展了IPv6协议用来替代IPv4协议。
图：IPv6发展的重要里程碑
4、IPv6的特点与优势
下一代互联网协议Internet Protocol Version 6：
发展以IPv6为基础的下一代互联网是大势所趋，充足的IP地址资源可以为地球上每一粒沙子分配一个固定IP。
IPv6应用场景与案例
网站&APP
1、网站与APP:基于IP地址的大数据
2018年天猫双11，千万淘宝APP用户通过IPv6网络参与其中，用户体验实现了无缝切换，实现了端-管-云-应用的全线贯穿。
采用IPv6的好处：过去从服务端只能看到用户的家庭网关或者4G网关，丢失很多大数据，而采用IPv6绕过NAT，可以直接看到终端用户，为进行精准分析和服务提供了条件。
资料来源：阿里云
2、网站与APP:基于IP地址的大数据
IPv6直播省去了NAT转换流程以及更顺畅的P2P分享技术，使得用户的观看体验更加流畅，同时准确的地址定位不仅有助于对用户进行更加有效的流量引导，而且有助于个性化广告的精准投放，以及提高版权采购以及版权保护的安全性。
图：优酷IPv6直播2018世界杯期间运用
资料来源:阿里云
3、网站与APP:基于IP地址的大数据
政府、央企网站及大型互联网机构APP向IPv6升级。
资料来源:北京邮电大学马严教授、下一代互联网国家工程中心
移动IPv6
1、更好的满足移动需求:永远在线
移动互联网中，LTE/4G和VoLTE(Voice on LTE)的数据业务需要两个独立的IP地址用于互联网访问和语音通信，需要使用比2G/3G更多的IP地址空间；
而5G的发展也离不开与行业应用深度融合，业务永远在线成为常态，这就需要从传统的动态IP变成固定的静态IP。
图：工信部2019年末获得IPv6地址的终端比例及LTE网络IPv6活跃连接数目标
2G/3G网络语音业务采用电路交换技术，通话时“独占”的资源，通话结束才释放资源。
LTE网络不再支持传统的电路交换技术，其通过分组交换技术实现通话业务，即VoLTE（Voice over LTE)，不讲话就不打包数据，无需“独占”资源，更高效的利用资源，同时提供高清语音、视频通话服务，而且VoLTE保障手机实时在线，电话不断线。
资料来源:网络资料
移动IPv6相对于移动IPv4，简化了工作流程，移动节点可以以一个永久的IP地址连接，解决了IPv4当中存在的三角路由和入口过滤等问题，IPv6更适合移动场景。
基于IPv6的地图导航应用已商业应用。
图:移动环境下基于IPv6的LBS应用（2018年末）
资料来源：阿里云
端到端通信
1、可信任的新一代互联
（1）可信任的新一代互联网体系结构是一个层次模型
可信任的网络基础设施层
实现新一代互联网的真实IP地址认证访问。
可信任的网络安全服务层
实现面向新一代互联网的全局网络身份标识和认证系统。
可信任的新一代互联网应用层
设计建立在真实IP地址认证访问、可信任安全服务基础上的可信任安全应用，并着重实现大规模点到点的综合通信平台、可信任的电子邮件服务和可信任的BBS服务模型。
（2）真实源地址验证技术
国际互联网标准化组织IETF成立专门工作组SAVI。
3项标准草案获得批准：RFC 5210、7039、7513。
为构建党政军等关键部门安全可信专网、网络攻击行为溯源提供技术基础，为网络空间大国博弈提供网络行为真实性依据。
IPv6充足的地址空间可严格按照区域和业务类型甚至用户类型进行地址分配，实现对特定IP地址溯源、按业务类型精细服务，或对特定服务类型进行区域管理、精细化监控与安全侦测及防护等，这种基于IP地址对网络流量的控制与安全管理效率高成本低。
美国看中了IPv6可以溯源的优点，应用于反恐等领域，早在2003年美国防部就宣布300亿美元IT设备预算用来采购支持IPv6的网络软硬件设备，要求到2008年国防部的主要网络将过渡到IPv6上。2012年7月，美国政府更新《政府IPv6应用指南/规划路线图》，明确要求到2012年末，政府对外提供的所有互联网公共服务必须支持IPv6；到2014年末，政府内部办公网络全面支持IPv6，2017年美政府网站对IPv6支持超过了公司和研究机构。
在校园网接入层、校园网管理域内、CNGI-CERNET2主干网核心节点之间、CNGI-6IX国内/国际互联点上增量部署实现真实IPv6源地址验证技术的试制设备和升级模块，可以在可知、可控、可管三个方面增强网络的可信任性。
图：真实IPv6源地址验证体系结构在CNGI-CERNET2的部署
图片来源：《构建基于真实IPv6源地址验证体系结构的下一代互联网》
2、教育IPv6虚拟专网，可管可控
通过“三通两平台”节点，中小学及教育机构接入到CERNET 2，逐步建设可管可控的IPv6虚拟专网。
优化教育网络出口，保证优质教育资源的专用通道畅通，资源就近交付，提升师生访问体验。
有效甄别与分类优质教育资源，剔除不良应用，教育资源与应用可管可控。
教育IPv6虚拟专网采用IETF国际组织推荐的主流技术－无状态IPv4/IPv6翻译技术IVI，使现有纯IPv4资源不需要做双栈改造，就可以被IPv4和IPv6用户同时访问。
采用IVI网关可最大限度复用现有设备资源，升级成本低，可继续使用IPv4安全产品保护网络，安全性较好。
图：使用IVI网关升级IPv4资源复用原有设备
图：使用IVI网关建立虚拟专网
3、端到端简化网络结构，降低网络摄像头泄露隐私的风险
目前家用摄像头由于缺少固定IP，通常需要借助云平台进行内网穿透，实现外网访问。但是引入云端认证和授权导致网络结构复杂，增加了用户隐私泄露的风险。
IPv6提供独立固定IP，可以简化网络结构，手机直接访问摄像头，降低第三方介入的风险。
图:固定IP摄像头实现端到端通信
资料来源：知乎
4、端到端直连，提升资源节点连通率
P2P下载工具迅雷实现IPv6支持，加速IPv6在国内的推广应用。
长远来看，绕过NAT有助于提升迅雷各个资源节点的连通率，从而带来下载速度的提升。
图：迅雷X IPv6体验版
资料来源：迅雷
万物互联
1、万物互联
Strategy Analytics报告预测，到2030年将有500亿台联网设备。海量终端接入需要大量IP地址，现有的NAT无法长时间维护巨量会话，难以支撑实时在线的业务。
IPv6融合人工智能、大数据、物联网等前沿技术，催生了智慧城市、智慧交通、泛在电力物联网等新业态、新应用、新场景。
2、智慧交通
由于IPv6海量的地址资源，共享单车的智能锁不需要再保持长连接，为智能锁节电，有助降低维护成本。
为了解决共享单车没有固定IP地址的问题，目前共享单车的智能锁设备都会写入一个ID，锁由内置电池供电，正常工作的时候，锁会自动连接到云服务器（固定IP），建立长连接，智能锁为了保持长连接，定时向云服务器上报心跳脉冲信号。一旦心跳信号没有得到正确的回复，智能锁马上切换到定时重新连接服务器模式，由于每一次尝试连接都会消耗电能，为了省电所以不会选择持续尝试。
资料来源：华为云、微信号：编程牛人
3、智慧照明
奥运匹克公园基于IPv6的照明控制与管理平台对2万多只灯，上亿个LED进行综合大规模控制，在多个方面实现了突破：
实现了照明状态监测，可以监控各类设备的运行状态、及时发现出现故障的设备。
实现了艺术照明设计功能，基于IPv6的数字化灵活组态方式，为实现多场景人性化控制创造了条件。
实现了运营状态分析和能耗分析，以照明系统的状态检测、运行模型为基础，采用计算机辅助分析决策，实现设备和系统的运行分析和管理，最终达到运营状态、能耗、物耗的科学合理，以及照明效果智能评测和控制的最优化。
资料来源:科技部
4、泛在电力物联网
在2018年年初，国家电网提出要打造全业务泛在电力物联网。
目前国家电网系统接入的终端设备超过5亿只（其中4.5亿只电表，各类保护、采集、控制设备几千万台），根据规划，到2030年，接入SG-eIoT系统的设备数量将达到20亿。
资料来源：华为
5、武汉大学基于IPv6的智慧能源管控系统
武汉大学近10栋宿舍安装了智能用电管控系统。
使用物联网轻量级IPv6协议，从源码上优化性能，将其应用到智能负荷控制器和智能电表。
面向移动端用户的能源管控APP，访问智能负荷控制器，实现电气远程开断；访问智能电表，获取电压、电流、有功功率、功率因数等用电信息，实现透明化用电。当有恶性负载接入系统时，智能负荷控制器能自动切断，同时APP能收到报警信息。
资料来源:中国教育网络
6、清华大学校园网机房智能远程监控系统
集动力、环境、安防于一体的智能远程监控系统。
所采用的各类传感器或其他监控设备均支持IPv4、IPv6协议栈，POE供电、支持SNMP通讯协议、前端触摸显示，实现了机房群组的分布式动力、环境、视频综合监控、门禁、空调、UPS等的全面远程管理。
7、IPv6+区块链：版权保护
IPv6网络和区块链具有共同特点：大规模P2P网络。
版权产业正在探索利用IPv6+区块链+5G来降低版权费用。每个设备都记录播放信息，要篡改内容必须修改超过51%的设备，盗版成本无限放大，有助于版权费用的降低，最终惠及产业链各个环节。
资料来源:优酷
总结：IPv6是下一代互联网，是支撑新技术的基础平台。
