摘　要：

　　2019 年 2 月，佐治亞理工學(xué)院的布倫登·庫爾比斯（Brenden Kuerbis）教授和米爾頓·穆勒（Milton Mueller）教授發(fā)布一篇題為《標(biāo)準(zhǔn)之爭：影響 IPv6 部署的經(jīng)濟(jì)學(xué)因素》的報(bào)告。該報(bào)告運(yùn)用微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)和宏觀社會學(xué)理論，分別對國家和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商的 IPv6 部署情況進(jìn)行分析，建立了 IPv4/IPv6 過渡階段的競爭博弈模型，考察國家和運(yùn)營商在部署 IPv6 過程中面臨的多種變量因素，預(yù)測未來 20 年的全球互聯(lián)網(wǎng)仍然是一個 IPv4 與 IPv6 混合的狀態(tài)，企業(yè)應(yīng)當(dāng)據(jù)此作出商業(yè)決策。

　　該報(bào)告指出，IPv6 受到十多年的吹捧，但全球互聯(lián)網(wǎng)至今仍然沒有進(jìn)入 IPv6 時代，目前只有大約 20% 的互聯(lián)網(wǎng)流量是彼此使用 IPv6 協(xié)議的。雖然 IPv6 一直受到技術(shù)專家、學(xué)者們的推崇，但單方面使用 IPv6 將面臨兼容性難題。而網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換（NAT）技術(shù)和 IPv4 號碼二級市場的出現(xiàn)，大大延續(xù)了 IPv4 協(xié)議的生命周期。因此，當(dāng)前的互聯(lián)網(wǎng)是一個 IPv4 與 IPv6 混合標(biāo)準(zhǔn)的狀態(tài)，IPv4 與 IPv6 彼此競爭。作者對此提出以下問題：IPv6 是否能流行起來？需要多久才能成為主流？IPv6 是否可能反被淘汰？

　　報(bào)告從微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)和宏觀社會學(xué)的視角來解答這些問題。在宏觀分析層次，以國家為分析單位，分析與 IPv6 部署相關(guān)的社會經(jīng)濟(jì)學(xué)變量，如國內(nèi)生產(chǎn)總值、市場集中度、赫芬達(dá)爾—赫希曼指數(shù)等。在微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)分析中，以網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商為分析單位，考察運(yùn)營商部署 IPv6 的成本、在二級市場購買 IPv4 地址的成本、采用 IPv4 網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換（NAT）的成本等。

　　01

　　經(jīng)濟(jì)學(xué)模型

　　我們首先運(yùn)用經(jīng)濟(jì)學(xué)理論闡釋上述問題，特別是聚焦于 IPv4 ／ IPv6 競爭過程中的“網(wǎng)絡(luò)外 部 效 應(yīng)”（the network externality）。我 們 認(rèn)為，現(xiàn)有的文獻(xiàn)并沒有正確地分析這一效應(yīng)。我們也強(qiáng)調(diào)“網(wǎng)絡(luò)規(guī)模增長”（network growth）在 IPv4 ／ IPv6 過渡過程中的重要影響。我們的分析涉及以下術(shù)語：外部性、兼容性、標(biāo)準(zhǔn)競爭和轉(zhuǎn)換技術(shù)。

　　1.1 　外部效應(yīng)

　　外部效應(yīng)（network externality）是指：一項(xiàng)產(chǎn)品或服務(wù)對于一個人的價值，取決于有多少其他人也使用該產(chǎn)品或服務(wù)。IPv4 和 IPv6 之間的競爭就受到網(wǎng)絡(luò)的“外部效應(yīng)”的影響，特別是“惰性”（inertia）的影響 ，即一旦多數(shù)行為體趨于一致地使用某個平臺或協(xié)議，那么該平臺或協(xié)議就成為惰性或鎖定狀態(tài)。整個市場上存在的兼容性要求，導(dǎo)致廠商在轉(zhuǎn)向一個不兼容的新標(biāo)準(zhǔn)時需付出代價。讓大量用戶同時改用新標(biāo)準(zhǔn)所付出的代價太高了，很少有廠商愿意犧牲兼容性而追尋一個新標(biāo)準(zhǔn)。

　　在 20 世紀(jì) 90 年代中期，IPv4 覆蓋全球。如今，IPv4 正在為全球各地?cái)?shù)十億的主機(jī)和應(yīng)用程序提供可兼容的數(shù)據(jù)通信，實(shí)際上任何組織都不可能為了一個不兼容的新型通信協(xié)議而完全放棄 IPv4。IPv4 與 IPv6 之間不兼容性是影響 IPv6 部署的主要因素。

　　1.2 　轉(zhuǎn)換技術(shù)和網(wǎng)關(guān)技術(shù)

　　轉(zhuǎn)換技術(shù)可以消除 IPv4 ／ IPv6 標(biāo)準(zhǔn)競爭中的網(wǎng)絡(luò)外部效應(yīng)。事實(shí)上，轉(zhuǎn)換技術(shù)具有雙重效果，它擴(kuò)展了兼容性，使不同標(biāo)準(zhǔn)的用戶可以體驗(yàn)同樣的網(wǎng)絡(luò)互通；然而，它也因此打消了用戶更新標(biāo)準(zhǔn)的意愿，使其沒有動力去改變舊標(biāo)準(zhǔn) 。

　　用戶也可以同時配置 IPv4 和 IPv6 協(xié)議（即雙棧模式），實(shí)現(xiàn)兩種不兼容協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)之間互連 。此外，隧道技術(shù)也可以解決 IPv4 和 IPv6不兼容的問題。

　　02

　　IPv4 與 IPv6 之爭

　　1992 年 IETF 便開始圍繞“下一代互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議”（IPng）的實(shí)際價值展開爭論。一名工程師曾警告，就目前來看，采用 IPng 可能還不如就采用 IPv4 再加上 NAT 技術(shù)。IBM 認(rèn)為，在沒有商業(yè)壓力的條件下，IPv4 用戶不會升級到IPng。1995 年，曾有一種 SIPP 協(xié)議可以安裝在互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備上，與當(dāng)時的 IPv4 實(shí)現(xiàn)互操作。然而，進(jìn)一步研究表明，該協(xié)議無法實(shí)現(xiàn)報(bào)文中的不同地址頭之間的互操作。因此，后來的IPv6 干脆取消了與 IPv4 的兼容性。

　　2.1 　實(shí)現(xiàn)兼容性的技術(shù)

　　由 于 IPv6 取 消 了 向 下 兼 容 性， 為 實(shí) 現(xiàn) 與IPv4 網(wǎng)絡(luò)的兼容，早期的策略是“雙棧模式”，即要求主機(jī)和路由器同時安裝 IPv4 和 IPv6 協(xié)議。IPv6 開始得到越來越多的認(rèn)可，被認(rèn)為能夠在未來完全取代 IPv4。

　　2005 年提出的隧道技術(shù)，也被認(rèn)為是一種保證 IPv4 與 IPv6 兼容性的技術(shù)，有助于推廣IPv6 并逐步取代 IPv4。隧道是指使用協(xié)議，將一個報(bào)文封裝在另一個報(bào)文的頭部。例如，將IPv6 報(bào)文封裝在 IPv4 報(bào)文的頭部，在 IPv4 路由設(shè)施上建立點(diǎn)對點(diǎn)隧道。但當(dāng)使用 NAT 時，這種技術(shù)容易導(dǎo)致無法成功尋址，因此也未取得預(yù)想的效果。

　　2.2 　IPv4 地位牢固

　　經(jīng)濟(jì)學(xué)理論認(rèn)為，對一項(xiàng)通用協(xié)議的路徑依賴和趨聚效應(yīng)是很難克服的，因?yàn)樗麄円呀?jīng)產(chǎn)生了惰性。作者指出，假如在 1994—1996 年期間 IPv6 得到快速部署，那么通過雙棧模式實(shí)現(xiàn)徹底向 IPv6 遷移的策略就能夠成功，即便沒有真正的經(jīng)濟(jì)動機(jī)促使用戶去采用 IPv6。然而，出人意料的是，在這期間像野火一樣蔓延的恰恰是 IPv4 而非 IPv6。更重要的是，所謂的 IPv4地址即將耗盡的緊迫威脅，實(shí)際上被“無類域間路由”（CIDR）消除，并且被新出現(xiàn)的更為保守的“互聯(lián)網(wǎng)注冊初始號碼塊分配”政策緩解。到 1998 年時，IPv4 的地位已經(jīng)無法被 IPv6 取代了。

　　2.3 　雙棧模式的缺陷

　　在純粹的雙棧配置中，每個主機(jī)和路由器仍然需要在全球范圍尋找 IPv4 的地址。因此，無論是否部署 IPv6，全球互聯(lián)網(wǎng)的增長仍然受到 IPv4 地址的限制。這意味著必須部署 NAT。只有當(dāng)最終幾乎所有人都已經(jīng)使用 IPv6 時，運(yùn)營商才可以關(guān)閉 IPv4，此時關(guān)閉 IPv4 才不會失去對重要事物的連接。然而，這一天遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有到來。

　　此外，另一個相關(guān)的問題是：即便網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商和內(nèi)容供應(yīng)商采用了雙棧模式，也不一定能與未采用 IPv6 的運(yùn)營商、終端商和內(nèi)容供應(yīng)商兼容。同時，在雙棧模式下，達(dá)成全球兼容的成本完全由那些采用了 IPv6 的商家承擔(dān)，而采用舊版標(biāo)準(zhǔn)的商家則免于這些成本。因 此， 從 經(jīng) 濟(jì) 學(xué) 角 度 來 看， 純 粹 的 雙 棧策略存在明顯的缺陷，甚至是致命缺陷：它給網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商帶來了高昂的成本，卻沒有增加任何收益。無論如何，運(yùn)營商仍然需要繼續(xù)運(yùn)行IPv4，并且由于需要設(shè)置雙倍的防火墻規(guī)則及其他配置，因此實(shí)際上雙棧模式給運(yùn)營商帶來了額外的運(yùn)營成本。此外，采用雙棧模式后，還將遇到難以預(yù)料的應(yīng)用層、傳輸層或者數(shù)據(jù)鏈路層不兼容問題。同時，雖然 IPv6 產(chǎn)生了額外的成本，但它并沒有產(chǎn)生額外的回報(bào)，也沒有帶來商業(yè)競爭優(yōu)勢。

　　最關(guān)鍵的問題是，原本 IPv4 地址耗盡是部署 IPv6 的主要動因，然而雙棧模式并不能解決這一問題，它仍然需要消耗 IPv4 地址。可見，雙棧模式增加了額外的成本，無法帶來回報(bào)，最終還解決不了問題。

　　2.4　 后行動者占優(yōu)

　　綜合來看，IPv4-IPv6 的過渡是一個“后行動者占優(yōu)”的過程，即對于網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商而言，最明智的做法是等待其他網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商都轉(zhuǎn)換成IPv6 之后，自己再開始部署 IPv6。慶幸的是，這種想法并不完全有效。事實(shí)上，部署 IPv6 的先行動者和后行動者都同時存在。那么，是什么因素在激勵這些率先行動的運(yùn)營商部署IPv6呢？我們將在后文中探討這些因素。

　　2.5 　標(biāo)準(zhǔn)之爭的特點(diǎn)

　　根據(jù)上述分析，可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前的 IPv4-IPv6 之爭具有以下特點(diǎn)：

　?。?）任何運(yùn)營商和個人都無法僅憑 IPv6 接入互聯(lián)網(wǎng)。為了接入互聯(lián)網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商有 3 種辦法：①只使用 IPv4；②同時采用 IPv4 和 IPv6（雙棧模式或 NAT）；③在私人網(wǎng)絡(luò)中使用 IPv6 地址，而通過 NAT 設(shè)備實(shí)現(xiàn)在公網(wǎng)中使用 IPv4 地址。

　?。?）運(yùn)營商的最終目標(biāo)是保證接入互聯(lián)網(wǎng)。

　　（3）由 IPv6 的部署者承擔(dān) IPv4/IPv6 兼容所需的全部成本。

　?。?）互聯(lián)網(wǎng)的增長是驅(qū)動 IPv6 部署的關(guān)鍵因素。

　　（5）是否部署 IPv6，取決于運(yùn)營商自身。

　　（6）部署了 IPv6 的網(wǎng)絡(luò)可以提高效率。

　?。?）隨著 IPv4 持續(xù)增長，更多 IPv4 的號碼段將被使用，IPv4 號碼空間更加緊張，這促使 IPv6 的部署成本減少。

　　03

　　IPv6 的部署現(xiàn)狀

　　3.1　總體概況

　　2012 年 6 月 6 日是“世界 IPv6 啟動日”，國際上各大網(wǎng)站、ISP、設(shè)備商聯(lián)合啟用了 IPv6協(xié)議，標(biāo)志著 IPv6 在全球范圍正式啟動。亞太地區(qū)互聯(lián)網(wǎng)注冊局（APNIC）大約每天收集600 ～ 1000 萬個樣本，自 2011 年起，該機(jī)構(gòu)對超過 200 個國家進(jìn)行測量。根據(jù) APNIC 觀測到的數(shù)據(jù)，全球 IPv6 部署率變化如圖 1 所示。

　　圖 1 　全球范圍內(nèi)使用 IPv6 的用戶比例

　　由圖 1 可見，自 2012 年 6 月以來，IPv6 使用率開始上升，從 2012 年不到 2% 增長至 2018年 18%。其中，2016 年起，IPv6 使用率陡增，但在 2017 年下半年開始放緩。

　　3.2 　IPv6 部署率增長的類型

　　按 IPv6 地區(qū)來看，各地區(qū) IPv6 的部署率為：

　　在 2018 年，美洲占 28.77%，非洲占 1.23%。然而，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)之間存在本質(zhì)上的區(qū)別。例如，2018 年，歐洲占 15%，幾乎是北美洲的一半。亞洲占 17.03%，大洋洲占 14.49%。根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)只有 46 個經(jīng)濟(jì)體連續(xù)3 年尚未達(dá)到 5% 的 IPv6 使用率。169 個國家（占79%）并沒有明顯地部署 IPv6，即它們在 3 年內(nèi)曾停留在 5% 或低于 5% 的部署率。這些國家分布在各個地區(qū)，如非洲的莫桑比克、亞洲的中國等。有 26 個國家正在增加 IPv6 的使用率，這些國家如巴西、芬蘭、阿根廷、韓國等。此外，有 26 個國家（占 12%）的 IPv6 部署率不斷增長，包括巴西、芬蘭、阿根廷、印度、韓國、墨西哥等。最后，還有 18 個國家（占 8%）的 IPv6 部署停滯不前，如部署率停留在 8% 的奧地利、部署率停留在 58% 的比利時等。

　　3.3 　按國家比較

　　圖 2-6 顯示了 8 個國家的 IPv6 部署率變化。數(shù)據(jù)顯示了 2015—2017 年期不同的增長率，包括無明顯增長型、增長型、穩(wěn)定型、間歇型。

　　圖 2 　無明顯增長型——中國和保加利亞

　　圖 3 增長型——美國和新西蘭

　　圖 4 　穩(wěn)定型——澳大利亞和比利時

　　圖 5 　穩(wěn)定或下降型——捷克和厄瓜多爾

　　圖 6　間歇型——利比里亞和新加坡

　　有一些國家的 IPv6 部署率呈現(xiàn)下降趨勢。但根據(jù)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)，很難歸結(jié)出明確的原因。特別是無法確定捷克、新加坡、澳大利亞運(yùn)營商的 IPv6 部署率下降的原因到底是什么。這可能是因?yàn)?APNIC 的測量誤差，也可能是設(shè)備組合的變化等等原因的綜合作用。

　　3.3　按運(yùn)營商比較

　　單個運(yùn)營商部署 IPv6 的收益應(yīng)當(dāng)是一個階躍函數(shù)，因?yàn)槠渚W(wǎng)絡(luò)的不同部分將先后在一兩年內(nèi)更新?lián)Q代。理論上，公司可以一次替換所有的網(wǎng)絡(luò)，但大型 ISP 不可能一次獲得 IPv6 部署所需的全部資金，它們將按照市場需求分階段 逐 漸 進(jìn) 行 部 署。作 者 發(fā) 現(xiàn)， 根 據(jù) APNIC 的測量數(shù)據(jù)表明，當(dāng)同一個市場中的其他運(yùn)營商尚未部署 IPv6 時，若一個網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商部署了75% ～ 85% 的 IPv6，那么該運(yùn)營商就可能獲得回報(bào)。

　　圖 7 　美國和新西蘭國內(nèi)運(yùn)營商的 IPv6 部署率

　　在美國和新西蘭，早期部署 IPv6 的運(yùn)營商在全國范圍內(nèi)逐漸提高部署率，最終趨于穩(wěn)定。后期也有一些新的運(yùn)營商加入，部署 IPv6 網(wǎng)絡(luò)。值得注意的是，新西蘭最大的運(yùn)營商之一AS4771 目前還沒有部署 IPv6，而最早、最大的IPv6 部署者 AS23655 是一家移動運(yùn)營商，IPv5部署率達(dá)到 50%。另外還有兩家運(yùn)營商在后來

　　才加入部署 IPv6 的行列，其中有一家 AS9790 呈現(xiàn)間歇式的曲線。

　　圖 8　 澳大利亞和比利時國內(nèi)運(yùn)營商的 IPv6 部署率

　　在 澳 大 利 亞， 只 有 兩 家 運(yùn) 營 商 部 署 了IPv6，并且在首次部署后出現(xiàn)緩慢下降，隨著第二家（AS4739）運(yùn)營商部署 IPv6 后，其 IPv6部署率又緩慢上升。在比利時，有一家運(yùn)營商沒有部署 IPv6，兩家運(yùn)營商引領(lǐng)著 IPv6 的部署并且達(dá)到 75% 的部署率。比利時的三家部署了IPv6 的運(yùn)營商進(jìn)行了與監(jiān)管機(jī)構(gòu)之間的對話協(xié)商，從而實(shí)現(xiàn)了行動協(xié)調(diào)。

　　圖 9　 捷克和厄瓜多爾國內(nèi)運(yùn)營商的 IPv6 部署率

　　在捷克共和國，只有一家運(yùn)營商承諾部署IPv6，曾經(jīng)達(dá)到 50% 的部署率，但后來開始下降。在國家層面上，這種部署率下降的趨勢有所緩解，因?yàn)橛衅渌\(yùn)營商也開始部署 IPv6。在厄瓜多爾，兩所大學(xué)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商（AS52343 和AS28027） 在 2014 年 就 實(shí) 現(xiàn) 了 25% 的 IPv6 部署，但隨后并沒有再增長。另有兩家運(yùn)營商在2017、2018 年才部署 IPv6。

　　圖 10 　利比里亞和新加坡國內(nèi)運(yùn)營商的 IPv6 部署率

　　利比里亞呈現(xiàn)間歇性的曲線，很明顯是由該國的一家運(yùn)營商所決定的。AS37560 多次跳躍式地決定部署 IPv6，部署率在 0 和 50% 甚至75% 之間劇烈變動。該國另外 3 家運(yùn)營商則沒有任何部署 IPv6 的措施。在新加坡，只有兩家運(yùn)營商部署 IPv6。這兩家運(yùn)營商呈現(xiàn)特別的 U型曲線，其 IPv6 部署率在 2014—2017 年期間緩慢下降，隨后又緩慢上升。

　　04

　　IPv6 部署與宏觀社會因素

　　許多研究都討論了 IPv6 部署的技術(shù)方面的問題，然而，卻缺少關(guān)于 IPv6 部署與宏觀社會學(xué)因素如國家經(jīng)濟(jì)和市場條件之間關(guān)系的研究。為研究這些關(guān)系，我們收集了 2015—2017 年的經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)的來源包括 APNIC 測量的IPv6 部署率、世界銀行的發(fā)展指數(shù)、《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》提出的包容性互聯(lián)網(wǎng)指數(shù)等。

　　通過統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，固定或移動網(wǎng)絡(luò)訂戶的增長率與 IPv6 部署率之間沒有任何聯(lián)系。然而，IPv6 的部署增長，對移動蜂窩用戶數(shù)量有積極作用。這證明了作者的觀點(diǎn)，即“IPv6 部署決策發(fā)生在單個網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商層次上”。而每100 人中的固定寬帶訂戶數(shù)與 IPv6 的部署之間有著強(qiáng)關(guān)聯(lián)關(guān)系。

　　這些都證明了第一章的所有經(jīng)濟(jì)學(xué)假設(shè)，即：① IPv6 部署的程度越高，人均 GDP 越高。這是因?yàn)?IPv6 的部署是需要付出成本的。②高福利國家的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商更愿意冒著風(fēng)險(xiǎn)投資于 IPv6 部署，如西歐、日本、美國和加拿大。③ IPv6 部署程度越高，市場集中度越低。但這無法解釋，然而憑直覺似乎也可以理解。有更多商家的市場，更可能有某家公司先決定部署IPv6；一個不集中的市場也更可能允許部署 IPv6的新公司進(jìn)入。

　　05

　　IPv6 部署與微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)變量

　　5.1 IPv6 部署率增長

　　以 T-Mobile 為例本文首先對美國 T-Mobile 運(yùn)營商（AS21928）的 IPv6 部署率增長情況進(jìn)行研究，該公司部署率變化如圖 11 所示：

　　圖 11 　T-Mobile 公司的 IPv6 部署率變化情況

　　T-Mobile 的 IPv6 部 署 率 在 IPv6 標(biāo) 準(zhǔn) 啟 動后的第三年（即 2014 年）才開始實(shí)質(zhì)性增長。這是因?yàn)?，一些主要的?nèi)容商在 2012 年啟動IPv6，為 T-Mobile 提供了 60% ～ 70% 的流量。一些主流內(nèi)容提供商啟用 IPv6，促進(jìn)了 T-Mobile作出 IPv6 基礎(chǔ)設(shè)施部署的決定，但網(wǎng)絡(luò)增長造成的相關(guān)運(yùn)營成本也是更具影響力的因素。在2012—2018 年 期 間，T-Mobile 增 加 了 4200 萬訂戶，平均每年增加 13%。對 T-Mobile 而言，IPv6 業(yè)務(wù)的增長，部分是由于對 IPv4 資源依賴性的減少；但更主要的原因是轉(zhuǎn)向 IPv6 的訂戶增多，以及本地 IPv6 通信的增加，減少了運(yùn)營商部署 IPv4 網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換（NAT）的必要性。在所有的商業(yè)化移動通信網(wǎng)絡(luò)中，NAT 十分普遍。根據(jù)我們的調(diào)查，運(yùn)營商部署 NAT 需要大量成本。T-Mobile 案例表明，當(dāng) 50% 以上的訂戶轉(zhuǎn)用 IPv6 時，可以減少部署 IPv4 NAT 所需的成本。

　　為提供 IPv4 和 IPv6 之間的兼容性，T-Mobile采用了 464XLAT 方案。在 464XLAT 的核心部分，是 一 個 純 IPv6 網(wǎng) 絡(luò)。因 此， 在 T-Mobile 運(yùn) 營的網(wǎng)絡(luò)上，流量分為 3 種類型：①支持 IPv6 的移動設(shè)備和應(yīng)用程序，直接與互聯(lián)網(wǎng)的 IPv6 服務(wù)器通信，無需轉(zhuǎn)換接口。② IPv6 設(shè)備和應(yīng)用程序通過轉(zhuǎn)換接口，將 IPv6 轉(zhuǎn)換為 IPv4，再與IPv4 服務(wù)接口進(jìn)行通信。③ IPv4 設(shè)備和應(yīng)用程序，直接與 IPv4 服務(wù)接口進(jìn)行通信。

　　464XLAT 具有成本優(yōu)勢。通過再利用 IPv4 NAT 設(shè)備，T-Mobile 無需新的開支就可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換。T-Mobile 通過建設(shè)和運(yùn)營自己的 IPv6 核心網(wǎng)，可以避免雙?；蚍庋b的多重復(fù)雜性；在網(wǎng)絡(luò)層，這個核心的純 IPv6 網(wǎng)絡(luò)更便宜、更具伸縮性，減少了成本。該方法使用轉(zhuǎn)換技術(shù)，而不是單純地使用 IPv4 NAT。該方案還大大減少了 T-Mobile 對 IPv4 地址的需求。

　　464XLAT 優(yōu)化了 T-Mobile 公司在 IPv4-IPv6轉(zhuǎn)換過程中付出的成本管理，減少了部署 IPv6的成本顧慮。因此，2014—2018 年 T-Mobile 的IPv6 部署持續(xù)增長。該公司首先在 2013—2014年為支持 IPv6 的安卓設(shè)備啟動 IPv6 計(jì)劃。2014年中期，T-Mobile 宣布，在 IPv6 設(shè)備中，超過50% 的通信屬于 IPv6 端到端傳輸，而無需轉(zhuǎn)換。2015 年末部署率下降，是由于 IPv6 安卓設(shè)備的用戶開始轉(zhuǎn)向一款 iPhone 設(shè)備，但該設(shè)備僅支持 IPv4。這種趨勢得以反轉(zhuǎn)，因?yàn)楹髞沓霈F(xiàn)的新一代 iPhone 也支持 IPv6，這使 IPv6 部署率在2016 年末達(dá)到巔峰。2017 年，T-Mobile 實(shí)現(xiàn)將近 75% 的 IPv6 部署率。如今，T-Mobile 的 IPv6部署率接近 90%，試圖為 iPhone 提供純 IPv6 網(wǎng)絡(luò)。但其間出現(xiàn)兩次回落，因?yàn)橛杏脩敉对V無法連接到網(wǎng)站。2017 年春，T-Mobile 為 iPhone僅提供 IPv6 網(wǎng)絡(luò)，為漫游用戶或者 IPv4 設(shè)備使用 IPv6+464XLAT 方案。

　　不同類型的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商（如固定、移動、企業(yè)、內(nèi)容、云等）可能實(shí)施不同的過渡方案，從這些案例中，我們可以提取 5 個基本因素，以便進(jìn)一步分析：①訂戶增長量；②訂戶設(shè)備中 IPv4 與 IPv6 的比例；③轉(zhuǎn)換技術(shù)；④ IPv4 地址價格；⑤流經(jīng)網(wǎng)關(guān)的 IPv4 和 IPv6 流量比例。

　　5.2 　IPv4 價格和資源轉(zhuǎn)移

　　IPv4 號碼供應(yīng)，在 IPv4-IPv6 競爭中也發(fā)揮著重要作用。某些工程師所謂的 IPv4 耗盡理論，是開發(fā) IPv6 資源的主要原因。但從經(jīng)濟(jì)學(xué)角度看，資源不僅僅只是“耗盡”，更重要的是，隨著供應(yīng)減少，它們的價格越來越貴。然 而， 網(wǎng) 絡(luò) 運(yùn) 營 商 已 經(jīng) 習(xí) 慣 了 IPv4 地址 緊 缺 的 環(huán) 境。為 此， 他 們 有 兩 種 解 決 方式。一 是 使 用 NAT， 將 非 全 局 IPv4 地 址 空 間（ 如 192.168.0.0-192.168.255.255、10.0.0.0-10.255.255.255 等）用于連接本地主機(jī)，并且將這些非全局的 IPv4 地址通過 NAT 轉(zhuǎn)換為少量全局 IPv4 地址（全球唯一地址）從而實(shí)現(xiàn)將流量傳輸至互聯(lián)網(wǎng)。NAT 是當(dāng)前 20 億 IPv4 地址空間得以滿足 200 億互聯(lián)設(shè)備的主要原因。二是 IPv4 號碼段的二級市場，允許需要更多 IPv4號碼的網(wǎng)絡(luò)商從該二級市場中購買他人多余的 IPv4 地址。二級市場盤活了數(shù)百萬個空閑的IPv4 號 碼。圖 12 數(shù) 據(jù) 顯 示 了 Hilco Streambank二級市場上的 IPv4 地址價格和轉(zhuǎn)讓數(shù)量。

　　圖 12　 Hilco 市場上的 IPv4 地址轉(zhuǎn)讓情況

　　另一個重要指標(biāo)是 IPv4 地址段交易的數(shù)目和 IPv4 轉(zhuǎn)讓的總數(shù)，如圖 13、圖 14 所示。從地區(qū)互聯(lián)網(wǎng)注冊局（RIR）獲得的 IPv4 交易數(shù)據(jù)顯示，在 2014—2015 年期間，IPv4 交易數(shù)出現(xiàn)顯著增長；在 2016、2017、2018 年，IPv4 交易數(shù)又出現(xiàn)小規(guī)模增長。交易數(shù)仍然在增長。交易數(shù)趨于平穩(wěn)，與 IPv4 價格趨于穩(wěn)定相一致。這意味著空閑 IPv4 號碼段的供應(yīng)量不再增長。從 2015 到 2018 年，平均每年有 5400 萬 IPv4 號碼發(fā)生轉(zhuǎn)讓。

　　圖 13 　IPv4 地址段轉(zhuǎn)讓總數(shù)（RIR 數(shù)據(jù)）

　　圖 14 　IPv4 地址號碼轉(zhuǎn)讓的總數(shù)（RIR 數(shù)據(jù)）

　　誰在購買 IPv4 地址資源呢？如圖 15 所示，它們主要是云服務(wù)商：AWS、Azure、Google、阿里云等。云服務(wù)快速增長，它們其實(shí)是目前互聯(lián)網(wǎng)中最大的網(wǎng)絡(luò)。其他購買 IPv4 的是一些新興的 ISP，如印度 Charter 公司雖然使用 IPv6，

　　但仍然對 IPv4 有極大的需求。

　　圖 15　ARIN 地區(qū)地址受讓數(shù)最多的 10 大組織

　　此外，越來越多部署 IPv6 的網(wǎng)絡(luò)商，其實(shí)仍然需要擴(kuò)大其 IPv4 號碼持有量。因此，作者仍然預(yù)計(jì)未來IPv4號碼將會緊張并且價格增長。

　　5.3 　IPv4 地址需求模型

　　作者建立了一個模型，用于分析在雙棧模式和 464XLAT 條件下，一個運(yùn)營商對 IPv4 地址的需求在 15 年內(nèi)會受到什么因素的影響。該模型可以顯示，不同的訂戶增長率以及運(yùn)營商 IPv6 流量增長可以影響運(yùn)營商的 IPv4 需求，IPv4 的供應(yīng)不足可能激勵運(yùn)營商采用 IPv6。在 雙 棧 模 式 下：運(yùn) 營 商 建 立 一 個 單 獨(dú) 的IPv6 網(wǎng)絡(luò)，并且在邊緣路由器上使用 NAT44 建立 IPv4 網(wǎng)絡(luò)，在網(wǎng)關(guān)路由器上建立 IPv4 的運(yùn)營商級 NAT（CGN）。

　　在 464XLAT 模 式 下：運(yùn) 營 商 要 求 其 90%的設(shè)備預(yù)配置 IPv6 能力。在邊緣路由器上使用NAT64 將 任 何 IPv4 轉(zhuǎn) 換 為 IPv6；建 立 一 個 核心 IPv6 網(wǎng)絡(luò)；在網(wǎng)關(guān)部署運(yùn)營商級 NAT64，將IPv6 的通信轉(zhuǎn)換為 IPv4。

　　作者假設(shè)，運(yùn)營商根據(jù)典型活躍訂戶、保留的端口、壓縮率等參數(shù)，配置 CGN 路由器。為了維持 IPv4 和 IPv6 的兼容性，部署 IPv6 的網(wǎng)絡(luò)必須支持 IPv4 地址。同時，作者提出了 4 種場景，根據(jù)上述假設(shè)和理論，描繪了 IP 地址需求的變化曲線，如圖 16 至圖 19 所示。

　?。?）移動運(yùn)營商、快速增長型。

　　圖 16　場景 1——移動運(yùn)營商、快速增長型

　　在 圖 16 中，IPv6 的 起 始 部 署 率 被 設(shè) 定 為44%，當(dāng) IPv6 流量比例由 44% 增長至 90% 時，移動網(wǎng)絡(luò)訂戶數(shù)每年增長 15%，轉(zhuǎn)向 IPv6 的流量比例每年增長 5%。在這種模型下，大約 10年后，該網(wǎng)絡(luò)對 IPv4 地址的需求開始下降。特別是當(dāng) IPv6 比例接近 74% 而 IPv4 比例接近26% 時，這種變化開始出現(xiàn)。當(dāng)訂戶數(shù)量更低時，這個轉(zhuǎn)折點(diǎn)來得更早。但如果用戶增長率與流量比例轉(zhuǎn)換率相當(dāng)，那么該網(wǎng)絡(luò)的 IPv4 需求立即下降。

　?。?）移動運(yùn)營商、其他增長模式。

　　圖 17 　場景 2——移動運(yùn)營商、不同增長模式

　　該模型對特定的增長模式很敏感。每一種關(guān)鍵變量的增長或變化都可能是線性的、累加的、平穩(wěn)的或者 S 型變化的。例如，如果訂戶增長率減緩并在 7 ～ 8 年后穩(wěn)定下來，IPv6 流量比例出現(xiàn)一個快速的 S 型變化，運(yùn)營商對 IPv4的需求在 4 年內(nèi)開始下降，在 15 年內(nèi)達(dá)到減為 0，如圖 17 所示。

　?。?）小規(guī)模增長型企業(yè)。

　　圖 18 　場景 3——小規(guī)模增長型企業(yè)網(wǎng)絡(luò)

　　另一種假設(shè)是，在不同的網(wǎng)絡(luò)上可能出現(xiàn)不同的結(jié)果。如圖 18 所示，一家小型企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)可能只有 1 萬個用戶，每年只增長 2%。轉(zhuǎn)向IPv6 的流量比例以每年 4% 線性增長，但由于企業(yè)網(wǎng)絡(luò)建立在傳統(tǒng)的軟件和設(shè)備環(huán)境下，IPv6流量比例的起點(diǎn)被設(shè)為 22% 而非 45%。在這種情況下，實(shí)施 IPv6 對該企業(yè)沒有任何意義。其IPv4 號碼需求平穩(wěn)增長，無論是否部署 IPv6。雖然其 IPv4 號碼需求仍然增長，但該企業(yè)的小型網(wǎng)絡(luò)意味著其部署 IPv6 的成本并不高。因此，該企業(yè)可能繼續(xù)擴(kuò)大 IPv4 網(wǎng)絡(luò)，直到 IPv4 的價格超出該企業(yè)轉(zhuǎn)型 IPv6 的成本。并非所有的企業(yè)都持有 IPv4 地址，因此，轉(zhuǎn)型的壓力來自于上游服務(wù)商。

　?。?）云服務(wù)商。

　　圖 19　場景 4——云服務(wù)商

　　但也有可能出現(xiàn)大型企業(yè)想繼續(xù)持有其IPv4 號碼的情況。如圖 19 所示，假設(shè)一家云服務(wù)商開始時擁有 6000 萬個用戶，且在 15 年內(nèi)呈現(xiàn) S 型增長。那么其轉(zhuǎn)換為 IPv6 的流量在開始時緩慢增長，并穩(wěn)定在 70% ～ 73%。同樣假設(shè)云服務(wù)商的 IPv6 部署率起始于很低的值，如20%，因?yàn)樵品?wù)商與企業(yè)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)時只需要較低的 IPv6 部署率。該模型顯示，云服務(wù)商的IPv4 需求在 5 年內(nèi)平穩(wěn)下降，而流量變化率超過了訂戶增長率；隨著流量比例持續(xù)下降，IPv4的需求卻隨著訂戶數(shù)量增長而開始上升。因此，一些運(yùn)營商可能經(jīng)歷 IPv6 流量增長和 IPv4 需求下降，但仍然持續(xù)持有 IPv4 資源，以應(yīng)對未來IPv6 流量比例和 IPv4 價格的不確定風(fēng)險(xiǎn)。

　　5.4 　進(jìn)一步討論

　　IPv4 過 渡 到 IPv6 的 過 程 不 會 一 帆 風(fēng) 順。IPv6 部署者可能擺脫 IPv4 的約束，通過建立單獨(dú)的 IPv6 網(wǎng)絡(luò)，并且使用雙棧／ NAT 或者464XLAT 等，保證與 IPv4 的兼容性。但這些策略僅對大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)有效。而即便是大型網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商，也只能擺脫部分 IPv4 需求，完全實(shí)現(xiàn)過渡需要很多年，因?yàn)樗麄儽仨毜却獠烤W(wǎng)絡(luò)流量都大規(guī)模轉(zhuǎn)向 IPv6。

　　5.5　 模型所得推論

　?。?） 所 有 的 IPv6 部 署 方 案 都 需 要 IPv4地址。

　?。?）運(yùn)營商訂戶數(shù)量 / 增長率及其網(wǎng)關(guān)IPv4/IPv6 流量矩陣之間的互動，決定了 IPv4 地址的需求量。

　?。?）運(yùn)營商的 IPv6 流量比例變化越快，運(yùn)營商就越能夠減少其 IPv4 地址需求。

　?。?）訂戶增長率越高，IPv4 地址需求保持下降的持續(xù)時間越長。

　?。?）然而，隨著運(yùn)營商對 IPv4 地址的需求下降，運(yùn)營商可能開始將其多余的 IPv4 地址出售給其他運(yùn)營商。這樣可能導(dǎo)致更難以對 IPv4/IPv6 的過渡進(jìn)行分析；而未來的不確定性，又可能促使運(yùn)營商增加持有 IPv4 資產(chǎn)?？傊?，互聯(lián)網(wǎng)規(guī)模的增長、IPv4 價格上漲、可轉(zhuǎn)讓 IP 號碼資源增加、轉(zhuǎn)向本地 IPv6 的網(wǎng)絡(luò)流量規(guī)模，都是我們理解 IPv4/IPv6 過渡的關(guān)鍵。

　　06

　　總　結(jié)

　　6.1 　觀點(diǎn)結(jié)論

　?。?）運(yùn)營商對 IPv6 部署模式的決策是獨(dú)立的。

　?。?）一兩個主要的運(yùn)營商將 90% 的網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換成 IPv6，而市場中其他主要的運(yùn)營商沒有部署的跡象。

　?。?）IPv6 部署停滯不前是很正常的。如果需要進(jìn)一步的擴(kuò)展，就需要進(jìn)一步的投資。甚至有證據(jù)顯示，IPv6 部署在下降。我們不確定該怎么解釋這一現(xiàn)象。也許只是統(tǒng)計(jì)錯誤，也可能是運(yùn)營商關(guān)閉了 IPv6。

　?。?）考慮到 IPv6 部署的成本，國家福利（如GDP）與該國的 IPv6 部署程度之間有著“強(qiáng)積極關(guān)聯(lián)”關(guān)系。

　?。?）沒有證據(jù)顯示 IPv6 的部署能給企業(yè)帶來競爭優(yōu)勢。

　　6.2 　IPv6 現(xiàn)狀

　　好消息是：IPv6 不可能被遺棄。理由是，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商需要增長，特別是在移動網(wǎng)絡(luò)中，IPv6 能帶來經(jīng)濟(jì)收益。IPv4 地址價格的上漲也刺激了 IPv6 的部署。

　　壞消息是：部署 IPv6 的商家不得不付出代價，保證與未部署 IPv6 的商家之間的兼容性。更壞的消息是，其他許多企業(yè)在建設(shè)其網(wǎng)絡(luò)時，根本沒有需求和動機(jī)去增加其現(xiàn)有的IPv4地址。然而，一旦 IPv6 網(wǎng)絡(luò)流量比例達(dá)到一定的值，那么 IPv4 的需求將會下降。

　　6.3　 IPv6 的未來

　　在未來，IPv6 部署的成本將會減少，傳統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施貶值并淘汰，軟件不兼容性消失或者被解決，所有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、應(yīng)用程序最終都會變?yōu)?IPv6。未來某一天，IPv4 網(wǎng)絡(luò)將被關(guān)閉，并且全部失效。但預(yù)計(jì)在 20 年內(nèi)，這種情況還不會出現(xiàn)。在未來 20 年，還有太多的變量和未知因素，無法預(yù)測 IPv4-IPv6 演變的未來。因此，明智的做法是，在未來 20 年，全球互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)仍然是 IPv4 和 IPv6 混合的，企業(yè)應(yīng)當(dāng)據(jù)此作出商業(yè)決策。