近日，推進IPv6規(guī)模部署專家委員會主任、中國工程院院士鄔賀銓在《中國網(wǎng)信》雜志創(chuàng)刊號發(fā)表文章《加快IPv6規(guī)模部署 支撐網(wǎng)絡強國建設》。以下為文章全文：
鄔賀銓
推進IPv6規(guī)模部署專家委員會主任、
中國工程院院士
互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議第六版（IPv6）是互聯(lián)網(wǎng)升級演進的必然趨勢、網(wǎng)絡技術創(chuàng)新的重要方向、網(wǎng)絡強國建設的基礎支撐。近年來，我國推動IPv6規(guī)模部署取得明顯成效，顯著提升了我國互聯(lián)網(wǎng)的承載能力和服務水平，有效支撐4G/5G、云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等新興領域快速發(fā)展。
“十四五”時期是加快數(shù)字化發(fā)展、建設網(wǎng)絡強國和數(shù)字中國的重要戰(zhàn)略機遇期，我國IPv6發(fā)展處于攻堅克難、跨越拐點的關鍵階段。我們要提升對IPv6發(fā)展與能力的認識，多措并舉重點發(fā)力，推動我國IPv6規(guī)模部署和應用走向深入，加快促進互聯(lián)網(wǎng)演進升級，為建設網(wǎng)絡強國、數(shù)字中國和智慧社會提供堅實支撐。
我國IPv6規(guī)模部署現(xiàn)狀
自2017年中辦、國辦印發(fā)《推進互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議第六版（IPv6）規(guī)模部署行動計劃》以來，我國IPv6發(fā)展顯著加速，IPv6活躍用戶數(shù)從2019年底的2.7億增長到2020年底的4.6億，2021年底增長到6.08億，占我國全部網(wǎng)民數(shù)的60.11%。
國際上一些機構也提供了包括我國在內的國家的IPv6采用率或網(wǎng)民滲透率的數(shù)據(jù)，由于其測試方法和獲取數(shù)據(jù)量不同，數(shù)值也有所不同，但可以作為橫向比較參考。例如，亞太互聯(lián)網(wǎng)絡信息中心（APNIC）給出2021年年底測量統(tǒng)計的IPv6用戶占互聯(lián)網(wǎng)用戶數(shù)之比，全球為28.29%，亞洲、歐洲、美洲、大洋洲、非洲分別為32.01%、23.32%、35.49%、26.97%、1.3%，中國、日本、韓國、印度分別為37.65%、39.88%、16.27%、77%。從中可以看出，我國IPv6滲透率已高于全球以及亞洲平均水平。Akamai公司經(jīng)測量給出的中國IPv6采用率從2017年到現(xiàn)在增長近20倍，在全球229個實體中，中國IPv6采用率的排名位于第38位。
我國基礎設施支持IPv6的能力大幅提升。截至2021年12月，我國三大基礎電信企業(yè)的骨干網(wǎng)、LTE移動網(wǎng)和數(shù)據(jù)中心設備已全部支持IPv6，國內95%的內容分發(fā)網(wǎng)絡（CDN）節(jié)點支持IPv6。在中央部委和省級政府網(wǎng)站、中央重點新聞網(wǎng)站、中央企業(yè)網(wǎng)站、雙一流大學網(wǎng)站中，主頁IPv6可訪問的網(wǎng)站數(shù)占比分別為96%、100%、82%和86%，國內用戶量排名前100位的商業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應用全部可以通過IPv6訪問。
在看到我國IPv6規(guī)模部署取得的成績的同時，也要看到我國與世界先進水平的差距。在IPv6流量占比方面，截至2021年12月，在LTE核心網(wǎng)中IPv6流量占全國LTE網(wǎng)的35.15%，鑒于LTE終端已具有IPv6能力，后續(xù)還需深化移動互聯(lián)網(wǎng)應用的IPv6改造，提升LTE網(wǎng)絡IPv6流量占比。在城域網(wǎng)中則差距較大，IPv6總流量占全網(wǎng)總流量的比重僅為9.38%，主要是因為家庭網(wǎng)關的升級改造沒有跟上。國際出入口流入流量遠遠高于流出流量，反映出目前我國國內IPv6內容源依然較少，更多的IPv6資源來自國外，后續(xù)需要大力發(fā)展IPv6應用服務，改變流量倒掛的局面。
總之，目前我國各項推進IPv6規(guī)模部署工作都在穩(wěn)步有序推進，整體發(fā)展局勢向好，而從IPv6賦能社會經(jīng)濟發(fā)展和建設網(wǎng)絡強國的要求來衡量，仍需做出不懈努力。比如，重點要解決阻礙IPv6發(fā)展的薄弱環(huán)節(jié)，應用改造規(guī)模與深度覆蓋仍需提升、行業(yè)IPv6融合應用有待激活、基礎設施端到端性能亟須優(yōu)化、家庭網(wǎng)關IPv6能力須盡快補齊。上述問題反映了對推進IPv6規(guī)模部署的意義認識還需要提升，要加大力度從技術和管理上雙輪推進。
提升對IPv6規(guī)模部署的認識
1.對IPv6的認識要從海量地址能力提升到安全能力
IPv6的提出是為了解決IPv4地址的不足。后來，通過地址聚合等技術推遲了IPv4地址耗盡時間的到來。另外，我國因較早出現(xiàn)地址缺口而采用了私有地址，雖緩解了地址需求壓力，但私有地址也帶來安全溯源與應用上的局限。因此，僅靠擴充地址空間還不足以形成推動IPv6發(fā)展的動力，需要對發(fā)展IPv6的意義有更全面的認識，挖掘IPv6對網(wǎng)絡安全、業(yè)務類型、用戶體驗等多方面優(yōu)勢的潛力。
IPv6的海量地址不僅起到補充IPv4地址的作用，更重要的是，因IPv4地址不足只能臨時分配地址，而IPv6固定分配地址可實現(xiàn)地址與用戶身份的綁定，源地址溯源有利于安全保障。同時，IPv6海量地址可實現(xiàn)有規(guī)律地分配地址，容易定位用戶位置、業(yè)務類型，可支持精細化和個性化的網(wǎng)絡管理。此外，IPv6地址不僅可標識用戶終端，還可標識路由器、網(wǎng)頁、云服務等，擴展了對網(wǎng)絡安全的管理范圍，打通云網(wǎng)邊端，為實現(xiàn)網(wǎng)絡自主可控提供平臺。
2.IPv6是增強互聯(lián)網(wǎng)可靠性、可用性及業(yè)務多樣性不可逾越的階段
IPv4報頭僅有源地址和目的地地址，只能用于選路，但從報頭無法識別出該IP包所承載的業(yè)務類型，網(wǎng)絡無法提供差異化的服務。IPv6有可擴展的報頭，提供很大的可編程空間，可以用來定義該IP包所承載的用戶類型、業(yè)務類型、帶寬、丟包率、時延、抖動等性能要求，即IPv6報頭具有在用戶面對應用感知的能力，與過去在控制面或應用層才能感知相比，顯著降低了復雜性，提升了精準性和實時性。
在IPv4情況下對信道的性能難以在線測試，測試信道與用戶信道并非經(jīng)歷同一路由，測出的性能并不能真實反映用戶信道的情況。IPv6擴展報頭有很多可利用的編程空間，通過在用戶數(shù)據(jù)流中插入染色比特可以檢測丟包率，插入時間標簽可以檢測時延，這稱為隨流檢測，可以反映用戶數(shù)據(jù)信道的實時性能。利用隨流檢測可還原業(yè)務流的路徑，結合確定性IP可記錄邊界路由器IP包，可定位攻擊源所在子網(wǎng)，這一技術還有可能用于對跨境數(shù)據(jù)的識別。
IPv6擴展報頭可以承載顯式路由表，中間節(jié)點從中可知下一跳的節(jié)點，加快路由建立與轉發(fā)過程，這稱為分段選路（SRv6）。基于SRv6可建立VPN通道，按需組織寬帶、低時延、低抖動和高可靠的信道，支持網(wǎng)絡切片、組播、廣播，可以實現(xiàn)負載分擔，在有故障情況下能實現(xiàn)快速保護倒換，也可以通過冗余并發(fā)來保證可靠性。
3.IPv6是信息技術新時代的重要標志，將與新一代信息技術無縫融合互為支撐
5G的高帶寬、低時延、高可靠主要指空中接口，而端對端的高帶寬、低時延、高可靠需要IPv6網(wǎng)絡來支持。物聯(lián)網(wǎng)的大連接需要更多的地址，IPv6海量地址可以滿足物聯(lián)網(wǎng)所需。云計算的發(fā)展也將從IPv6中獲益，IPv6豐富的地址簡化了網(wǎng)絡協(xié)議，SRv6可以成為云網(wǎng)邊端協(xié)同的統(tǒng)一承載協(xié)議，推進多云協(xié)力與云網(wǎng)協(xié)同，配置效率可提升60%。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對時延和可靠性更敏感，而且工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)需要信息技術（IT）與操作運營技術（OT）融合，基于IPv6的5G工業(yè)模組不僅增加了工業(yè)現(xiàn)場級一種接入模式，而且可以融合和取代可編程邏輯控制器（PLC）等工控設備，通過IPv6還可融合數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA）等，推動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)向扁平化、智能化和IP化發(fā)展。用基于IPv6并集成5G的新型工業(yè)網(wǎng)關取代PLC，可改變以進口為主的PLC協(xié)議不開放、安全不可控的局面，構建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展新格局。
4.IPv6是新一代互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新平臺，是網(wǎng)絡強國建設的戰(zhàn)略支點
美國政府行政管理與預算辦公室在2020年11月發(fā)出“完成向IPv6過渡”的備忘錄，明確到2023年、2024年和2025年底聯(lián)邦網(wǎng)絡分別至少20%、50%和80%是IPv6-only，即實現(xiàn)從IPv4/IPv6雙棧向IPv6單棧發(fā)展。IPv6單棧不僅向IPv6過渡得更徹底而且網(wǎng)絡更簡單，美國認為這是面向未來創(chuàng)新增長的唯一選擇。
在IPv4時代，中國是后來者，我國人均能獲得的IPv4地址很少，而且在標準、技術等方面缺乏話語權，在國際互聯(lián)網(wǎng)工程任務組（IETF）約8000多個IPv4標準中，由中國主導制定的寥寥無幾。IPv6使得我國有了與發(fā)達國家相比起步還不算晚的機會，而且我國因原來使用私有地址，故對比地址數(shù)更為看重IPv6的可編程空間。因此，我國率先在IETF標準化組織倡議并積極開發(fā)“IPv6+”新功能，現(xiàn)在IETF關于“IPv6+”新功能的文稿中由我國提交的占60%，我國在“IPv6+”系統(tǒng)與產(chǎn)品開發(fā)創(chuàng)新的努力為全球“IPv6+”標準發(fā)展作出積極貢獻。而且IPv6的潛力還很大，在確定性網(wǎng)絡、多歸屬分流、變長IP地址、SRv6短報頭、云網(wǎng)邊端的協(xié)同、網(wǎng)絡安全等方面潛力還有待創(chuàng)新開發(fā)，這是我國運營商、產(chǎn)品和互聯(lián)網(wǎng)服務企業(yè)的創(chuàng)新空間，也是我國實現(xiàn)網(wǎng)絡技術標準引領和自主可控的難得機遇。
推動我國IPv6發(fā)展實現(xiàn)新突破
2021年12月，國務院發(fā)布《“十四五”數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃》，明確推進IPv6規(guī)模部署應用，要求深入開展網(wǎng)絡基礎設施IPv6改造，增強網(wǎng)絡互聯(lián)互通能力，優(yōu)化網(wǎng)絡和應用服務性能，提升基礎設施業(yè)務承載能力和終端支持能力，深化對各類網(wǎng)站及應用的IPv6改造。
中央網(wǎng)信辦在2021年牽頭制定“十四五”時期深入推進我國IPv6規(guī)模部署和應用的政策文件的基礎上，又進一步明確2022年IPv6規(guī)模部署工作要點。按照《“十四五”數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃》部署安排，我們需要從以下多方面發(fā)力，形成“組合拳”推動我國IPv6規(guī)模部署和應用走向深入，更好發(fā)揮對網(wǎng)絡強國建設和經(jīng)濟高質量發(fā)展的支撐作用。
1.創(chuàng)新領航。按產(chǎn)業(yè)鏈所需布局，選準主攻課題，結合國家科研計劃，發(fā)揮企業(yè)創(chuàng)新主體作用，在“IPv6+”前沿領域取得突破，引領產(chǎn)業(yè)與應用發(fā)展。IPv6有筑牢網(wǎng)絡安全防線的有利條件，但IPv6也打開了網(wǎng)絡安全的新空間，IPv6網(wǎng)絡安全技術的研究永遠在路上。
2.標準筑基。IPv6海量地址預留了很大的編程空間，但地址的使用須提前規(guī)劃，例如，有規(guī)則的地址分配可從地址直接區(qū)分用戶所在區(qū)域和業(yè)務類型等。“IPv6+”新的應用開拓了互聯(lián)網(wǎng)標準研究的新熱點，我國有全球規(guī)模最大的網(wǎng)絡，為“IPv6+”技術應用提供豐富的場景，也有利于標準技術的試驗驗證。
3.應用為先。為有效解決IPv6流量占比偏低的問題，下一步要重點加強IPv6內容建設，網(wǎng)站和互聯(lián)網(wǎng)服務提供商是重點，要做實IPv6應用深度，要從首頁可達到所有內容可支持，實現(xiàn)覆蓋用戶與流量的雙重提升。
4.質量引流。持續(xù)優(yōu)化IPv6網(wǎng)絡質量，切實解決網(wǎng)絡性能與應用需求之間的矛盾。在丟包率、時延等方面，IPv6應該具有比IPv4更好的性能，以確保IPv6網(wǎng)絡高效、安全、穩(wěn)定的運行。要通過改進服務質量以更好的體驗來支撐更多用戶向IPv6遷移，加大IPv6流量占比。
5.接入破局。加快固網(wǎng)寬帶終端設備替換升級，提高終端IPv6就緒度。進一步加快家庭網(wǎng)關的升級替換，引導家庭用戶選擇具有IPv6接入能力的家庭路由器，為更多的家庭固定寬帶用戶同步分配IPv6地址。
6.監(jiān)測評估。建立IPv6發(fā)展監(jiān)測平臺，完善監(jiān)測指標體系和測試檢查手段，擴大監(jiān)測功能和范圍，及時發(fā)現(xiàn)問題，為深入推進IPv6規(guī)模部署和應用工作提供基礎數(shù)據(jù)支撐。
7.示范帶動。發(fā)揮試點城市政府的積極性，推動試點城市IPv6應用發(fā)展。引導行業(yè)主管機構開放應用場景，促進試點項目的研發(fā)與落地。通過試點探索，總結典型經(jīng)驗，適時發(fā)布實施導則，出臺有利于IPv6規(guī)模部署的政策措施，培育IPv6發(fā)展生態(tài)。
8.組建聯(lián)盟。建立我國IPv6產(chǎn)業(yè)發(fā)展聯(lián)盟，凝聚產(chǎn)業(yè)鏈上下游各環(huán)節(jié)主要單位和應用行業(yè)重要企業(yè)，開展有組織的項目研發(fā)，交流發(fā)展經(jīng)驗，補齊發(fā)展短板，完善發(fā)展生態(tài)，提交有共識的政策建議。
