IPv6升級引發重大通信故障

新年伊始，重大通信故障又發生了。

2022年2月1日，日本移動運營商NTT DoCoMo發生全國范圍內的重大通信故障，導致部分4G和5G用戶在長達5個小時內無法上網和進行VoLTE語音通話。 2月7日，NTT社長召開新聞發布會，就本次事故表示道歉，並公佈故障原因。

故障描述
1. 故障發生時間：
2022年2月1日早上7點30分至下午0點13分

2. 故障影響：
部分移動用戶無法使用移動互聯網服務和語音通話服務(VoLTE)

3. 故障原因：
因引入IPv6單棧模式時，服務器負荷陡增，並向終端發送控制與網絡通信的信令。

4. 影響用戶數量：
約18000名

5. 影響範圍：
全國

6. 解決措施：

針對本次IPv6單棧網絡升級失敗，為快速恢復服務，DoCoMo採取了回退到"IPv4/IPv6雙棧模式”的臨時措施。未來，該運營商表示將採取增加服務器容量以及優化設計等方式，重啟IPv6單棧模式升級。

為何引入IPv6單棧模式?
眾所周知，IPv4的地址長度為32位，約42億(2^32)個IP地址，相當於世界上平均3個人共用2個IP地址，隨著PC和智能手機的普及，目前已基本分配殆盡，發展已到極限。而IPv6的地址長度為128位，可提供的IP地址數量非常多，可"讓地球上每一粒沙子都有一個IP地址"。

如今，隨著物聯網設備增多和5G普及，接入互聯網的設備數量不斷增加，對IP地址的需求也越來越大。為此，運營商、ISP、雲商等各界均積極推動IPv6升級，以解決IPv4地址耗盡問題。

在IPv4向IPv6過渡階段，大家一般都採用IPv4/IPv6雙棧模式，即：為終端分配IPv4和IPv6兩套IP地址，如果對端是IPv4服務器，就用IPv4通信;如果對端是IPv6，就用IPv6進行通信。

然而，在雙棧模式下，要求移動網絡中的所有設備都支持IPv4/IPv6兩套協議棧，存在升級週期慢、維護成本高等問題，且無法根本解決IPv4地址短缺問題。

在此背景下，為了最大限度地提升IPv6利用率，DoCoMo提出在2022年春季在移動網絡中引入IPv6單棧模式。

IPv6單棧，也叫純IPv6或者IPv6-only，即：在移動數據通信中僅為終端分配IPv6地址。

不過，由於IPv6協議和IPv4協議是不兼容的，如上圖所示，在升級為IPv6單棧的移動網絡後，網絡僅為終端分配IPv6地址，如果終端訪問的目標服務器仍然為IPv4，需通過DoCoMo移動網絡中的服務器或交換機設備進行地址轉換處理，將IPv6地址轉換為IPv4，才能實現終端訪問只有IPv4地址的目標節點。

對此，DoCoMo採用了DNS64/NAT64和464XLAT兩種IP地址轉換方法，前者可解決Native IPv6用戶連接IPv4服務器的問題，後者允許終端上的IPv4-Only應用在IPv6單棧網絡上進行通信。

根據DoCoMo官方通報，本次通信故障正是因為其在移動網絡中引入“IPv6單棧”模式，導致服務器負荷增加，並向終端發送控制與網絡通信的信令，從而造成部分移動用戶無法接入ISP(sp-mode)和IMS(VoLTE)，無法進行數據通信和語音通話。隨後，該運營商採取了回退到"IPv4/IPv6雙棧模式”的緊急措施，約在5個小時後恢復正常。