中國IPv6 20年：在探索中創新發展
2023-09-14 中國教育網絡
我國IPv6活躍用戶數達7.63億，用戶占比達71.51%，IPv6用戶規模和IPv6地址資源位居世界前列……從不久前落下帷幕的第二屆中國IPv6創新發展大會上，我們獲悉了這一組振奮人心的數字。
從2003年中國下一代互聯網示范工程CNGI啟動至今，我國IPv6下一代互聯網的發展已經走過了20年的輝煌歷程。經過20年的不斷發展，中國IPv6用戶數量快速增長，IPv6流量占比持續提升，IPv6應用不斷拓展。IPv6已成為網絡強國建設的重要基礎設施，數字中國建設的有力支撐保障。
而實際上，我國開啟對IPv6下一代互聯網的研究與實踐，已遠不止20年的光景。從技術準備和戰略決策，到實施IPv6示范工程，再到大規模部署和應用，我國推進下一代互聯網IPv6的歷程，一直在探索中創新，在創新中發展。
啟航準備
IPv6技術試驗打下良好基礎
為解決IPv4地址空間不足問題，1996年，互聯網工程任務組(IETF)推出IPv6。彼時，國際上尚缺乏IPv6大規模組網的工程技術和經驗，而IPv6海量地址空間尋址帶來了新的理論和技術挑戰。面對互聯網改朝換代的歷史機遇，本世紀初，發達國家相繼啟動下一代互聯網計劃，試圖保持互聯網優勢，搶占未來網絡空間控制權。而我國對IPv6下一代互聯網的研究與實踐，也與世界主要發達國家站在同一起跑線上。
IPv6協議推出不久，中國教育和科研計算機網CERNET就開始了對它的研究和建設：
- 1998年和1999年，分別建設開通CERNET-6Bone和CERNET-6Ren，接入國際IPv6試驗網；
- 2000年，與美國Internet2簽署合作協議，并建成中國下一代互聯網交換中心DRAGONTAP，與國際下一代互聯網實現互聯；
- 2001年，建成中國第一個采用雙棧協議的城域下一代互聯網NSFCNET；
- 2002年，啟動中日IPv6國際合作項目，在IPv6試驗網建設等方面開展國際合作研究。
這些技術試驗和前沿探索，為我國開啟下一代互聯網征程奠定了良好基礎，為下一步IPv6示范工程的開展儲備了技術和人才。
謀篇布局
IPv6示范工程取得累累碩果
面臨互聯網地址嚴重短缺的情況，我國發展IPv6下一代互聯網的需求愈發急迫。為把握發展機遇，主動迎接全球互聯網技術變革的挑戰，根據黨中央對57位院士“加快下一代互聯網研究與建設”建議的批示，2002年，我國開啟了對下一代互聯網發展戰略、規劃和實施方案的研究。2003年，經國務院批復同意，國家發改委等八部委組織啟動了中國下一代互聯網示范工程CNGI，標志著我國IPv6的發展征程進入“新元年”。
CNGI工程啟動以來，取得了多項重要成果：
- 建成了當時世界上最大規模的下一代互聯網示范網絡，其中CNGI-CERNET2是全球最大規模的純IPv6下一代互聯網主干網；
- 提供了重大科研和新型業務的試驗床，為我國下一代互聯網技術研究、標準制定、產品開發提供了科技創新和成果的測試平臺；
- 增強了下一代互聯網領域的自主創新能力，突破真實源地址驗證、下一代互聯網過渡等關鍵技術，主導形成系列化IETF國際標準；
- 加速了我國下一代互聯網核心設備的產業化進程，改變了我國網絡關鍵設備依賴進口的局面；
- 取得了大量示范性應用成果，開通了奧運史上第一個IPv6官方網站北京2008奧運會IPv6官方網站；
- 鍛煉和培養了大批下一代互聯網專業人才。
圖：北京2008奧運會IPv6官方網站開通
基于CNGI示范工程，2008年起，我國又相繼部署了下一代互聯網業務試商用專項、規模商用專項、示范城市建設工作等。通過政策引導和產學研合作，創新發展模式，打造示范應用，進一步加強了IPv6技術、人才和產業準備，引導全社會向IPv6過渡。
CNGI工程為我國下一代互聯網更大范圍的規模部署打下了堅實基礎，獲得了國際社會的重要關注和高度評價，是我國IPv6發展的重要節點和里程碑。
中國工程院院士吳建平表示，2003年國家啟動中國下一代互聯網示范工程CNGI是非常正確、非常及時的戰略決策。
重回賽道
IPv6規模部署實現突破進展
實際上，在全球范圍內，IPv4向IPv6的過渡之路并非一帆風順。一方面，當時國際主流的IPv4/IPv6雙棧過渡模式缺乏有效的建設IPv6的激勵機制；另一方面，人們低估了互聯網的發展速度。
APNIC首席科學家杰夫·休斯頓（Geoff Huston)這樣描述IPv6發展緩慢的原因：25年前，也就是1998年，我們預測到2025年左右將用完所有剩余的未分配的IPv4地址，這使得人們對向IPv6過渡缺乏緊迫感。但人們沒有預料到的是移動互聯網的飛速發展所帶來的真正影響。
“突然之間，我們面對的是一個擁有數十億用戶、使用數十億移動設備的互聯網?！?/div>
向IPv6過渡從“有的是時間”到“沒時間做任何事”。2012年，隨著世界范圍內IPv4地址耗盡，在互聯網協會的組織下，來自世界各地的網站運營商、網絡運營商和設備制造商共同發起了“世界IPv6啟動(World IPv6 Launch)”活動，宣布IPv6是“新常態(the new normal)”。從那時起，IPv6下一代互聯網在世界范圍內的使用持續增長。
2016年，IETF最高領導層IAB(互聯網體系結構委員會)發表了關于支持IPv6發展的重要聲明，指出未來的新協議不需要考慮與IPv4的長期兼容，正式確認未來互聯網將建立在IPv6的基礎上。
而正是在這段全球IPv6快速發展的時期，由于長期采用NAT私有網絡地址轉換，缺乏IPv6動力等原因，我國IPv6建設卻陷入低潮期，IPv6普及率與發達國家相比開始拉開差距，IPv6發展一度停滯不前。我國的IPv6建設，可謂“起了個大早，趕了個晚集”。
圖：《推進互聯網協議第六版(IPv6)規模部署行動計劃》文件官網截圖
關鍵時刻，黨中央作出重大戰略決策部署。2017年，《推進互聯網協議第六版(IPv6)規模部署行動計劃》(以下簡稱《行動計劃》)印發，提出“加快推進IPv6規模部署，構建高速率、廣普及、全覆蓋、智能化的下一代互聯網”。
《行動計劃》被認為是一個具有劃時代意義的歷史性文件。以此為標志，推動IPv6規模部署和應用成為堅定的國家意志。我國IPv6發展與世界主要發達國家重新回到同一起跑線上。
自《行動計劃》發布以來，相關部門、省市政府及多個行業陸續發布跟進落實舉措，扎實有序開展一系列推進IPv6規模部署和應用工作。
在政策引領和各行業合力推動下，我國IPv6發展取得了積極成效，網絡基礎設施全面就緒，應用基礎設施服務提升。截至2023年5月，我國移動網IPv6流量占比超過50%；固定寬帶、4G和5G網絡已經全面支持IPv6，已建成的22個骨干網直聯點實現IPv6互聯互通；骨干網、網間IPv6網絡性能與IPv4趨同，部分鏈路IPv6網絡性能超過IPv4。
隨著IPv6創新技術的不斷落地和產業生態的加速構建，IPv6賦能實體經濟數字化、網絡化、智能化轉型的作用日益凸顯。截至目前，我國已經部署了超過100個“IPv6+”應用項目，覆蓋了政府、金融、教育、制造、能源等多個領域。
展望未來
IPv6核心技術攻堅任重道遠
經過20年的發展，我國IPv6“高速公路”已全面建成，有效支撐了4G/5G、云計算、大數據、人工智能等新興領域的快速發展。但與此同時，我國IPv6發展在一定程度上還存在支持終端不夠全，創新應用不夠多，內生動力不夠強等短板。
展望未來，我國IPv6的創新發展之路尚未終結，持續做強做優還面臨諸多挑戰。IPv6規模部署的深入推進正處于爬坡過坎、不進則退的關鍵時期。
其中，核心技術攻關是未來IPv6發展之路的第一道“坎”。吳建平院士強調，互聯網體系結構是互聯網的核心技術，要重視IPv6下一代互聯網體系結構演進創新發展，抓住未來互聯網體系結構研究的“命門”。
因此，持續加強研發投入和關鍵技術攻關，推進IPv6相關標準制定和落地應用，是形成我國IPv6產業核心競爭力，提升我國在互聯網領域的技術話語權，推進IPv6下一代互聯網繼續創新發展的關鍵。
多年來，CERNET和廣大高校始終站在推動IPv6核心技術研究和應用創新的最前沿。
2004年，承擔建設了CNGI工程最大的核心網CERNET2。CERNET2采用純IPv6方案，立足于國產關鍵網絡設備和自行研發的網絡技術，是我國研究下一代互聯網技術、開發重大應用、推動產業發展的重要基礎試驗設施。
2021年，承擔建設了未來互聯網試驗設施FITI高性能主干網。FITI同樣采用純IPv6技術，目前是全球擁有自治域數量和地址空間最多的試驗網絡，為我國在互聯網體系結構方面的技術創新準備好了大型試驗場。
新形勢下，高校作為國家技術創新體系的重要力量，必須更加充分把握IPv6發展的歷史機遇，充分利用CERNET2和FITI創新平臺，進一步推動下一代互聯網體系結構創新發展。
除了堅決打贏IPv6核心技術攻堅戰，推進IPv6落地普及是未來IPv6發展之路的另一道“坎”。相關人士指出，IPv6的部署應用工作涉及的技術問題很多。但IPv6絕不僅僅是一個技術問題，更不是一個只靠技術人員就能解決的問題。不能讓IPv6“養在深閨中”，只停留在技術圈里，而要讓它“走出去見世面”。
當前，“IPv6+”項目持續開啟，但總體仍缺乏產業和商業模式層面的總結與推廣。因此，在未來IPv6發展中，提高公眾對IPv6的認知度、參與度，深入推廣宣傳推廣試點項目的典型經驗，發揮示范引領作用，搭建行業交流合作平臺，建立健全多方協同工作機制，將變得更加重要。
加強IPv6人才培養也是一個讓它“見世面”的重要渠道。沒有精通IPv6技術的人才，就談不上對IPv6的進一步創新，更談不上對IPv6的進一步普及。CERNET網絡中心副主任、清華大學教授李星表示，我國信息科技領域之所以被西方國家“卡脖子”，如果說軟硬件方面是因為“缺芯少魂”，那么在互聯網領域則主要是人才匱乏，尤其是當前IPv6理論和實操能力兼具的復合型人才數量不夠滿足發展的需要。
在IPv6人才培養方面，CERNET和高校同樣采取了諸多行動：設立了下一代互聯網技術與應用創新項目和下一代互聯網技術創新大賽，引導并激勵了大量專業人才從事互聯網行業關鍵技術研究工作；開設了下一代互聯網視頻課程，開展了多項IPv6核心技術及應用培訓，在培養下一代互聯網創新人才方面發揮了重要作用。未來，如何在各行業更進一步開拓人才培養渠道，創新人才培養機制，還需持續的工作。
20年來，IPv6技術演進和創新開啟了我國互聯網關鍵技術探索研究的大門，IPv6規模部署和應用提升了我國互聯網承載能力和服務水平。在中國IPv6發展走過20年的當下，我們要抓住全球網絡信息技術加速創新變革、信息基礎設施快速演進升級的歷史機遇，不斷推動IPv6下一代互聯網高質量發展，以實際行動為網絡強國、數字中國建設貢獻更多力量。
來源：《中國教育網絡》2023年7月刊
撰文：項陽
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