IPv4（Internet Protocol version 4）是互联网上使用最广泛的网络层协议之一，于1981年在 RFC 791 中发布，它定义了 32 位的IP地址结构和基本的协议操作。由于 IPv4 使用 32 位的地址，因此只有四十亿（4,294,967,296，2^32）个地址。这就导致随着地址不断被分配，IPv4 地址开始面临枯竭问题：
IPv 4 枯竭，升级 IPv6 任重道远。
今天我们来看一篇文章，看看向 IPv6 迁移会遇到什么样的挑战以及各个企业会拿出什么样的策略。
IPv4 即将迎来支付时代：
随着时间流逝，围绕 “IPv4 收费，迁移到 IPv6” 的讨论越来越激烈。最近，开源数据处理服务平台 Supabase 的首席执行官兼联合创始人 Paul Copplestone 呼吁大家：“做好准备，IPv6 即将到来。”然而，由于 IPv4 和 IPv6 报文头之间的显著差异，这两个协议不能互操作。升级到 IPv6 的道路也面临着多重挑战。
一些开发人员已经尝试使用 IPv6，但得出的结论是：IPv6 是一个“灾难”。虽然我们可能在未来会解决这些困难，但目前的准备仍然不够。
IPv4 耗尽，IPv6 升级成为焦点
据负责英国、欧洲、中东和中亚部分地区互联网资源分配的 Réseaux IP Européens Network Coordination Centre (RIPE NCC)宣布：随着互联网规模的不断扩大，设备数量的快速增加导致最后一个 IPv4 地址空间储备池于 2019年11月25日15:35 耗尽，全球 42 亿个 IPv4 地址已经分配完毕。公网 IPv4 地址耗尽后，我们使用的公网 IPv4 地址主要靠回收和释放未被用的地址范围来获取。这些地址有的可能是来自解散的公司，有的可能是那些搬迁到 IPv6 后不再需要的。获取日益紧缺的 IPv4 地址成为一个复杂的过程，这导致了成本自然增加。亚马逊（AWS）此前透露，过去五年来，由于获取难度增加，单个公网 IPv4 地址的获取成本增加了300%以上。所以大公司不得不采取收费政策，希望大家更有效地利用公 共IPv4 地址，同时促进 IPv6 在行业内的采用。Paul Copplestone 表示：“虽然 AWS 每月收费约 4 美元，对个人来说不算昂贵，但 AWS 是许多基础设施公司的基础设施层，比如 Supabase。我们需要为每个 Postgres 数据库提供完整的 EC2 实例，这将使我们的 AWS 账单增加数百万美元。”一些分析人士认为，对于规模较大的客户来说，这些费用可以完全忽略，可能在他们的账单上不值一提。然而，对于很多中小企业和初创公司来说，这些费用很容易就占到他们账单的 10-30%。
三个选择
当涉及到处理这些成本时，公司有哪些选择来最小化成本呢?
对此，Paul Copplestone 分享了基础设施公司的三种选择：
- 将成本转移给客户：类似于 AWS 和 Fly.io 那样，在租用或购买 IPv4 地址时，制定新的定价政策，让客户为此付费。对于单个 IPv4 地址，AWS 的新费用为每年 43.80 美元（0.05 * 24 小时 * 365 天）
- 提供替代解决方案（如代理）：企业可以为客户提供 IPv4 代理服务，通过代理将 IPv6 流量映射到 IPv4 流量。这种方法允许 IPv6 设备访问 IPv4 资源，同时减少对 IPv4 地址的直接需求；或者通过 NAT 技术来优化 IPv4 地址的利用率：共享一个IPv4地址，使用不同的端口来区分不同的业务或用户。
ipv6 面临的挑战
长期来看，第三种选择 ——“只提供 IPv6” 是最经济有效的解决方案。作为 IPv4 的继任者，IPv6 对移动设备的支持更好，地址分配更灵活，报头结构更简化，安全性更高。
IPv6 的地址空间非常大，大约有 3.4 x 10^38 个地址，能够满足未来互联网连接设备不断增长的需求。。可以说 “IPv6 为每一粒沙子提供了一个唯一的地址”，
IPv6 的出现无疑是一件好事，然而根据谷歌的统计，截至 2024年1月15日，IPv6 引入十多年来，互联网用户使用 IPv6 的占比还没有达到 50%，仅仅是 41.23%。
关于这背后的原因，Paul Copplestone 认为有两点：
ISP 支持不足
Paul Copplestone认为，全球 IPv6 面临的最大挑战在于 ISP 的支持。简单来说，当输入网站的域名时，它会被转换为 IPv4 地址：example.com → 93.184.216.34
如果采用 IPV6，这些域名最终将被解析成：
example.com → 2607:f8b0:4006:819::200e
一旦 ISP 收到此地址，它就负责将所有流量路由到正确的目的地。不幸的是，许多 ISP 没有为域名解析成 IPv6 地址做好充分的准备。它们需要更新的交换机、更新的软件以及与 IPv4 的互操作性——这些都会产生成本，而在过去十年中，这些成本似乎并不合理。如果你的 ISP 不支持 IPv6，则当域名/服务器开始解析为 IPv6 而不是 IPv4 地址时，可能会遇到以下问题：
如果在 AWS 中设置了 Web 服务器，则无法通过 SSH 连接到该服务器。
如果直接从本地计算机连接到 Supabase 数据库，则需要使用连接池，该连接池将解析为 IPv4（提供商需要为这些 IPv4 地址付费）
如果通过 Vercel 连接到任何 AWS 服务器，并且没有为服务器设置 IPv4 地址，则会连接失败。
缺乏工具支持
除了上面 ISP 支持不足的原因之外，许多开发工具还没有针对 IPv6 进行配置兼容。Paul Copplestone 以他的开源 Firebase 替代品 Supabase 为例解释说，为了让他们的数据团队的工具与 IPv6 兼容，他们需要进行以下更改：
向 VPC 网络添加 IPv6 支持。
向 Airflow VM 添加 IPv6 支持。
- 向 Docker 和 Compose 添加 IPv6 支持。
虽然这些步骤看起来很简单，但实现它们实际上是相当具有挑战性的。
以配置 Docker 的步骤为例：
1、更新 /etc/docker/daemon.json
"ipv6": true,"fixed-cidr-v6": "fd00:ffff::/80","ip6tables": true,"experimental": true
2、重启 Docker 服务
3、创建临时 IPv6 网络并测试
docker network create --ipv6 --subnet fd00:ffff::/80 ip6netdocker run --rm -it --network ip6net busybox ping6 google.com -c3
4、检查 IPv6 iptables 配置
5、将 IPv6 网络配置添加到 Docker Compose 文件
# enable IPv6 to default networknetworks: default: enable_ipv6: true ipam: config: - subnet: fd00:c16a:601e::/80 gateway: fd00:c16a:601e::1
6、检查是否正常运行
docker exec -it "airflow_airflow-worker_1" bashcurl -6 https://ifconfig.co/ip
可以看到，这些配置还是很繁杂的，尤其是对于 docker 这样无处不在的工具。
向 IPv6 迈进，挑战重重
DevOps 工程师 Mathew Duggan 吐槽迁移到 IPv6 困难重重：“几乎没有什么是开箱操作的。主要依赖项会立即停止工作，并且解决方法不足以满足生产需求。我们团队的 IPv6 迁移过程相当艰难，主要是因为很少有人承担这项工作，我们已经很多年没有做这项工作了，现在正在付出代价。”
Mathew Duggan 尝试使用 CDN 将他的博客 （https://matduggan.com/ipv6-is-a-disaster-and-its-our-fault/） 迁移到 IPv6 以管理 IPv4 流量。
他说：“实际的设置很简单。我配置了一个 Debian 设备并选择了 IPv6。然后我得到了第一个惊喜：设备没有获取到 IPv6 地址，但收到了一个 64 位地址（18,446,744,073,709,551,616）。我的小型 ARM 服务器可以通过扩展，在所有公共地址上运行我曾工作过的每家公司所有网络基础设施。
然而，当他试图像普通服务器一样设置它时，问题出现了。
因为他的工作或家庭的 ISP 不支持 IPV6，所以需要他手动设置，否则根本无法正常工作。因此，他必须先添加一个 IPv4 地址，通过 SSH 登录，然后设置 Cloudflared 来运行隧道（tunnel）。但是 Cloudflare 系统本身不能处理转换。当他删除 IPv4 地址时，隧道意外崩溃了。因为 Cloudflared 默认使用 IPv4，如果想要支持 IPv6，要编辑 systemd 服务文件添加：—-edge-ip-version 6，这样隧道才能正常使用。
当 Mathew Duggan 的服务器开始运行时，他尝试去执行一个服务器设置脚本，这个脚本会去 GitHub 获取安装文件，但是报错了。
他感到困惑，GitHub 确定支持 IPv6 吗？最后他意外发现 GitHub 不支持 IPv6。
最后他使用了 TransIP Github 代理服务器，运行良好。但随后 Python 遇到了 urllib.error.URLError“好吧，我放弃了。我猜 Debian 中的 Python 3 版本不喜欢 IPv6，但我现在不想排查了，“ Mathew Duggan 说。
接下来，Mathew Duggan 想要设置 Datadog 来监控服务器，当他访问 Datadog、登录并开始工作时，系统立即崩溃。他只是通过运行 curl -L https://s3.amazonaws.com/dd-agent/scripts/install_script_agent7.sh 进行设置，但是现在 S3 支持 IPv6，问题可能出在哪里？经过故障排除后，他发现问题不在于 S3 或服务器，因为他可以使用 AWS 提供的 S3 连接测试而不会出现任何问题。后来，他通过 apt 手动修复了这个问题。他开始意识到纯 IPv6 的使用没有未来。如果没有代理和技术补丁，那几乎没有什么东西能正常工作后来，为了从 IPv6 访问 IPv4 资源，他选择了 NAT64 服务 （https://nat64.net/） 作为支持。不但如此，他还搜索了许多工具，发现其中大多数工具已经不能工作：如下面的 Dresel 链接无法工作；Trex 在测试中出现了问题；August Internet 彻底消失；大多数 Go5lab 测试设备离线；Tuxis 倒是可以工作，但在 2019 年推出之后似乎就没升级过。只有一个 Kasper Dupont 支持度还是可以的。
采用 IPv6 任重道远
虽然向 IPv6 过渡的时机已经到来，但大多数基础设施和软件仍然没有为这种变化做好准备。而且 IPv6 的培训和准备对数字专业人员来说将是一项重大挑战。不但许多开发人员这么认为，来自 HN 上的网友也纷纷诉苦：
如果不迁移到IPv6，继续使用IPv4，可能无法满足日益增长的需求，导致性能下降和业务不稳定。现在许多组织采用 NAT 技术来共享有限的 IPv4 地址，但是这会增加网络管理的复杂性，还可能使某些程序或服务的功能受限。
鉴于此，越来越多的组织开始加入到实施 IPv6 迁移的浪潮之中。
该文章在 2024/6/12 9:18:56 编辑过
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