本APNIC文摘原標題為The multiple roles IPv6 can play in today’s Internet，由Maxime Piraux撰文。
IPv6是為了解決IPv4位址枯竭而誕生。自1998年標準化以來，IPv6部署率緩慢成長，但至今用途仍與網際網路初期沒有兩樣。
本文作者Maxime Piraux為比利時天主教魯汶大學（UCLouvain）的博士生，他在UCLouvain的研究團隊ICTEAM與史特拉茲堡大學（University of Strasbourg）的ICube團隊最近發表的研究指出，網際網路基礎建設近幾十年來的改變，加上IPv6的大量位址資源，在隱私、行動通訊、伺服器效能、分段路由等方面都可以帶來許多新機會。
過去十年來，應用程式和傳輸協定和網路層益發分離。首先，多路徑傳輸協定如串流控制傳輸協定（Stream Control Transmission Protocol，SCTP）、多路徑傳輸協定（Multi-path Transmission Control Protocol，MPTCP）、QUIC和多路徑QUIC（MPQUIC）可以在同一傳輸連線中使用多條網路路徑。再者，應用程式利用傳輸層安全協定（transport layer security protocol，TLS）保護通訊，很少利用IP位址驗證使用者和服務。Piraux建議應結合上述兩項因素，重新思考IPv6位址用於識別網路介面外，可代表的更多種意義可能。
以下將分享團隊探討IPv6位址在改善平衡負載、伺服器效能，以及更有效、規模性解決多連接問題中，可以扮演的角色。
多核資料層
過去幾十年來，伺服器也已經進化很多，現在動輒有上百個CPU核心。現在網卡只有一個IP位址時，傳入訊務會經由如接收端調整（receive side scaling，RSS）等技術分配給不同核心。這對網卡和CPU都是額外負擔，還可能導致負載高度不平衡。若使用IPv6就可以為每個CPU核心指定一個IPv6位址，網卡就能直接把封包轉發到正確的CPU核心，不再需要事先經過調度CPU核心。
圖一展示使用資料層開發工具包（Data Plane Development Kit，DPDK）的調整後QUIC設定，以2種IPv6使用方式服務128個客戶端的通量差異。
首先是單一IP，也就是現在網路上最常見的應用方式，利用RSS調配封包至核心。另一個則是「一核心搭配一IP」，也就是Piraux研究團隊的提議做法。此方式中，客戶端利用DNS隨機選擇任一IPv6位址。封包抵達伺服器網卡後，僅需直接將封包分配至該IP位址配對的核心。
測試發現，在有8個核心的情境中，使用「一核心一IP」可增加25%通量。
多連接（Multihoming）和供應方匯總IPv6位址
網際網路的成長也反映在自治系統（Autonomous Systems，AS）的成長上。現在一個邊界閘道協定（Border Gateway Protocol，BGP）路由器會跟超過7萬個AS互動，更必須處理上百萬個由這些AS前綴宣告的路由。雖然大多數網路都是透過單一供應商連結到網際網路，但很多企業和組織網路都已經變成多連接。如此一來，他們要取得AS號碼並利用BGP向全球網際網路宣告自身AS前綴。此做法沒辦法有效規模化。
IPv6讓我們得以重審此問題。圖二顯示利用2個供應商的多連接企業網路。利用IPv6，這個網路可以從供應商分別取得2個供應商匯總的IPv6前綴，無需自己成為AS或使用BGP。主機也因此可使用不同域間通道溝通。
圖二的企業網路就以上述方式，容許客戶端與AS5透過兩個路徑連接，再透過AS5連接到另一個伺服器。多通道傳輸協定可以在某些應用程式要求下選擇效能較佳的路徑，或同時使用兩條路徑。主機韌性也因此獲得改善。
以此方式取代BGP也能大幅降低來自本地AS的BGP訊息，以安全角度而言，鑑於本地AS的資源公鑰基礎建設（Resource Public Key Infrastructure，RPKI）部署普遍低於轉接AS，這也相對能改善資源公鑰基礎建設（Resource Public Key Infrastructure，RPKI）的部署。
了解更多
如欲了解更多IPv6如何為包括隱私、行動通訊、分段路由、差別化路由及多播（multicast）創造更多機會，可參考作者團隊去年發表的論文。
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*台灣網路資訊中心（TWNIC）與亞太網路資訊中心（APNIC）合作，定期精選APNIC Blog文章翻譯摘要，提供中心部落格讀者了解目前亞太地區網路發展之最新趨勢。原文標題為The multiple roles IPv6 can play in today’s Internet。
圖片來源： APNIC Blog
