IPv6升级引发重大通信故障

新年伊始，重大通信故障又发生了。

2022年2月1日，日本移动运营商NTT DoCoMo发生全国范围内的重大通信故障，导致部分4G和5G用户在长达5个小时内无法上网和进行VoLTE语音通话。2月7日，NTT社长召开新闻发布会，就本次事故表示道歉，并公布故障原因。

故障描述

1. 故障发生时间：

2022年2月1日早上7点30分至下午0点13分

2. 故障影响：

部分移动用户无法使用移动互联网服务和语音通话服务（VoLTE）

3. 故障原因：

因引入IPv6单栈模式时，服务器负荷陡增，并向终端发送控制与网络通信的信令。

4. 影响用户数量：

约18000名

5. 影响范围：

全国

6. 解决措施：

针对本次IPv6单栈网络升级失败，为快速恢复服务，DoCoMo采取了回退到"IPv4/IPv6双栈模式”的临时措施。未来，该运营商表示将采取增加服务器容量以及优化设计等方式，重启IPv6单栈模式升级。

为何引入IPv6单栈模式？

众所周知，IPv4的地址长度为32位，约42亿（2^32）个IP地址，相当于世界上平均3个人共用2个IP地址，随着PC和智能手机的普及，目前已基本分配殆尽，发展已到极限。而IPv6的地址长度为128位，可提供的IP地址数量非常多，可"让地球上每一粒沙子都有一个IP地址"。

如今，随着物联网设备增多和5G普及，接入互联网的设备数量不断增加，对IP地址的需求也越来越大。为此，运营商、ISP、云商等各界均积极推动IPv6升级，以解决IPv4地址耗尽问题。

在IPv4向IPv6过渡阶段，大家一般都采用IPv4/IPv6双栈模式，即：为终端分配IPv4和IPv6两套IP地址，如果对端是IPv4服务器，就用IPv4通信；如果对端是IPv6，就用IPv6进行通信。

然而，在双栈模式下，要求移动网络中的所有设备都支持IPv4/IPv6两套协议栈，存在升级周期慢、维护成本高等问题，且无法根本解决IPv4地址短缺问题。

在此背景下，为了最大限度地提升IPv6利用率，DoCoMo提出在2022年春季在移动网络中引入IPv6单栈模式。

IPv6单栈，也叫纯IPv6或者IPv6-only，即：在移动数据通信中仅为终端分配IPv6地址。

不过，由于IPv6协议和IPv4协议是不兼容的，如上图所示，在升级为IPv6单栈的移动网络后，网络仅为终端分配IPv6地址，如果终端访问的目标服务器仍然为IPv4，需通过DoCoMo移动网络中的服务器或交换机设备进行地址转换处理，将IPv6地址转换为IPv4，才能实现终端访问只有IPv4地址的目标节点。

对此，DoCoMo采用了DNS64/NAT64和464XLAT两种IP地址转换方法，前者可解决Native IPv6用户连接IPv4服务器的问题，后者允许终端上的IPv4-Only应用在IPv6单栈网络上进行通信。

根据DoCoMo官方通报，本次通信故障正是因为其在移动网络中引入“IPv6单栈”模式，导致服务器负荷增加，并向终端发送控制与网络通信的信令，从而造成部分移动用户无法接入ISP(sp-mode）和IMS（VoLTE），无法进行数据通信和语音通话。随后，该运营商采取了回退到"IPv4/IPv6双栈模式”的紧急措施，约在5个小时后恢复正常。