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IPv6有什么用?网络类型IPv6和IPv4有什么区别

中共中央办公厅、国务院办公厅印发了《推进互联网协议第六版(IPv6)规模部署行动计划》(以下简称计划),表示要在5-10年内建成全球最大的IPv6商用网络,并对运营商,ICP(互联网内容提供商)等相关参与方提出具体的时间表。

  这也是国家层面首次对IPv6提出具体的发展规划。IPv6在1998年由CERNET(中国教育和科研网)引入中国,2004年发改委发布CNGI(中国下一代互联网示范工程)进入实质推广,但至今没有在国内真正普及。

  数据显示,目前,全球IPv6占比达到15.3%,是去年同期的2.3倍,排名最高的国家比利时用户占比已经超过50%,但IPv6地址位居世界之首的中国,使用率却仅有0.5%,全球排名50开外。这个号称“给世界每颗沙子分配一个IP”的网络架构为何在国内一直“雷声大雨点小”?

  动态IP就能解决问题?

  但IPv6不只是市场需求

  IPv6是什么?简单理解就是一种新的IP网址协议,给每个联网设备分配一个对应“门牌号”,帮助每个用户顺利找到对应的互联网应用。

  目前主要的的“门牌号”使用IPv4,比如常用的路由器地址“192.168.1.1”,但这个地址只有32位(2的32次方),最多只能容纳40亿的“门牌号”,已经无法容纳现在数百亿的终端设备。

  而IPv6则有128位,拥有号称可以“给地球每颗沙子都配备一个IP”的数百亿地址容量,但这个“看上去很美”的协议却不能与旧协议IPv4互通操作,这就导致ICP与运营商要想升级都需要大换血,这是个巨大的成本。一位业内人士透露,“光运营商在IPv4基础网络设施十几年来几万亿投资要推倒重来。”

  但在目前没有足够的“门牌号”情况下,运营商就采用了动态IP模式,类似于IP池子的共享。“全广东省也就700多万个IP,实际上每天有很多人共用一个IP在联网。”艾媒咨询CEO张毅如是告诉南都记者。“实际上完全能满足用户访问具体互联网内容的需要,只不过没法确定某个IP是某个人。”

  也因此,无论ICP与运营商都觉得“没必要”花钱。但通信专家项立刚并不这么看,其告诉南都记者:“IPv4在美国发展起来,其占用IP资源是最大的,对推进IPv6的动力并不大,但中国更加迫切需要。”张毅同样表示,目前中国并没有一台IPv4根服务器,“根服务器就是任何网络访问指令的中转站,也是网络世界的主导权所在。如果升级IPv6,目前全球的根服务器远远不够,中国作为网络用户最多的国家就有更多参与机会。”

  先有鸡还是先有蛋?

  内容起带头作用

  因为IPv4与IPv6没有互通,这涉及前段内容与终端用户谁先“诞生”,或者叫谁先出钱的问题,运营商说ICP没有资源,我升级了IPv6也没用武之地;ICP说没有IPv6用户,我应用迁移了用户也访问不了。

  “运营商与信息提供商相互抱怨,其实都没有战略眼光。”中国工程院院士、清华大学教授吴建平表示,诸如谷歌、Facebook等大型ISP已经将大量应用迁移到IPv6上,但国内并没有,因为他们不在国际大的竞争环境下。

  从这次计划上看,国务院则对运营商及内容服务商均提出升级的2017-2018年具体目标,尤其是具有“带头作用”的主要内容服务商。

  比如国内用户量排名前50位的商业网站及应用、国产主流互联网浏览器、电子邮件、文件下载等应用软件以及应用商店“新上线和新版本的移动互联网应用必须支持IPv6。在IPv4/IPv6双栈连接的情况下,上述应用均需优先采用IPv6连接访问”。

  另外则是政府级应用。比如省部级以上政府网站、省级以上新闻及广播电视媒体网站、中央企业网站以及新型的智慧城市及工业4.0应用。一位业内人士认为:“很多政府网站都在电信运营商的IDC里面,如果政府网站必须支持IPv6访问,就会推动电信运营商IDC升级支持IPv6访问。”

  反过来,基础设施亦要求同步推进,并要求具体的完成指标。运营商的“移动互联网IPv6用户规模不少于5000万户,基于IPv6的网间互联带宽达到1Tbps,实现高效互联互通”;“排名前5位的内容分发网络和排名前10位的云服务平台要50%云产品完成升级改造,形成IPv6流量优化调度能力。”

  升级了用户没感觉?

  关键是物联网的管理与控制

  对于企业用户而言,IPv6的IP资源丰富最起码可以降低成本。“比如说我们咨询网站需要几百个IP,但现在没有这个资源只能去租,价格很高。”张毅告诉南都记者,你可以理解成春运,IPv4就像绿皮火车,回家票很少了,除非买很贵的黄牛票,但是更高频,速度更快的高铁(IPv6)可以提供更大的运力。

  但个人用户有什么感觉呢?“其实IPv6还是IPv4,用户目前是感觉不到变化的。”项立刚认为,目前IPv6没有普及的一个重要原因是没有关键性应用。“但物联网到来可能就不同,在5G与物联网环境,平均每个用户有十多个终端,这需要有一个统一的管理平台。”

  其实终端的管理控制目前也能实现,比如说燃气设备没有独立IP无法定位谁家的,需要抄表工上门,但现在燃气公司也可以通过专用网络等形式去估算;比如说远程控制家庭终端,则可以通过互联网账户来统一发送指令,但这都不是统一的解决方案。“物联网的应用更加复杂,我们需要IPv6去精准定位每一个设备,才能采用更加便利的管理与控制方案。”项立刚如是告诉南都记者。

  张毅说:“IPv6有什么用,其实这就好像说上世纪90年代搭火车的用户用各种方案也能解暑纳凉,但他们没想过火车里可以有‘空调’,IPv6带来的可能性并不一定是现在就能想象的。”

  IPv6规模部署行动计划主要目标

  用5到10年时间,成全球最大规模的IPv6商业应用网络

  2018年末

  到2018年末,市场驱动的良性发展环境基本形成,IPv6活跃用户数达到2亿,在互联网用户中的占比不低于20%。

  并在以下领域全面支持IPv6:国内用户量排名前50位的商业网站及应用,省部级以上政府和中央企业外网网站系统,中央和省级新闻及广播电视媒体网站系统,工业互联网等新兴领域的网络与应用;域名托管服务企业、顶级域运营机构、域名注册服务机构的域名服务器,超大型互联网数据中心(IDC),排名前5位的内容分发网络(CDN),排名前10位云服务平台的50%云产品;互联网骨干网、骨干网网间互联体系、城域网和接入网,广电骨干网,LTE网络及业务,新增网络设备、固定网络终端、移动终端。

  2020年末

  到2020年末,市场驱动的良性发展环境日臻完善,IPv6活跃用户数超过5亿,在互联网用户中的占比超过50%,新增网络地址不再使用私有IPv4地址,

  以下领域全面支持IPv6:国内用户量排名前100位的商业网站及应用,市地级以上政府外网网站系统,市地级以上新闻及广播电视媒体网站系统;大型互联网数据中心,排名前10位的内容分发网络,排名前10位云服务平台的全部云产品;广电网络,5G网络及业务,各类新增移动和固定终端,国际出入口。

  2025年

  到2025年末,我国IPv6网络规模、用户规模、流量规模位居世界第1位,网络、应用、终端全面支持IPv6,全面完成向下一代互联网的平滑演进升级,形成全球领先的下一代互联网技术产业体系。

中共中央办公厅、国务院办公厅印发了《推进互联网协议第六版(IPv6)规模部署行动计划》(以下简称《计划》)。《计划》明确了推进IPv6部署的重要意义,提出了部署的总体要求和主要目标,并从互联网应用、网络和应用基础设施、网络安全和关键前沿技术角度,安排了实施步骤。根据《计划》,要用5到10年时间,形成下一代互联网自主技术体系和产业生态,建成全球最大规模的IPv6商业应用网络,实现下一代互联网在经济社会各领域深度融合应用,成为全球下一代互联网发展的重要主导力量。

  “《计划》对于我国互联网发展非常重要和及时,具有重大的战略意义。IPv6是国际下一代互联网发展的核心技术和创新平台,它给中国互联网技术和产业的创新发展带来了难得的历史机遇。”中国工程院院士、清华大学教授吴建平说。

  IPv6是“InternetProtocolVersion6”的缩写,是由国际互联网标准化组织IETF设计的用于替代现行版本IPv4的下一代互联网核心协议,对过渡、路由、网管、传输、安全等已有比较成熟的标准。为什么要推IPv6?网络技术层面IPv6有啥优势?将会如何影响互联网的未来发展?

  老地址池已近枯竭,IPv6发展迫在眉睫

  作为最早从事IPv6下一代互联网研究的科研工作者,《计划》的发布让吴建平非常欣慰:“首先,此次规划非常详尽扎实。从基础网络到应用,从市场到政府都有详细要求与需要达到的指标,容易考核,责任也比较明确。比如到2018年末活跃用户达到2亿,占比不低于20%,国内用户排名前50的商业应用网站以及应用全面支持IPv6,到2020年用户则达到5亿,占比超过50%等。其次,在实施上,也明确了各自角色:政府引导,企业主导。在策略上,强调统筹规划,重点突破,着力弥补IPv6应用短板,以应用拉动需求等。”

  吴建平认为,此次虽然是IPv6下一代互联网的部署计划,但必将对中国未来互联网基础设施的进步与应用水平的提高产生巨大影响,使我国互联网基础设施建设与应用迈上新台阶,成为世界IPv6下一代互联网的新引擎,为中国未来的社会进步、经济发展乃至国家安全奠定重要的基础。

  截至2016年10月底,亚太、欧洲、拉美、北美等地区IPv4地址池已完全耗尽。根据中国互联网络信息中心的最新数据,我国7.51亿互联网用户仅有3.38亿IPv4地址,人均0.45个IP地址。

  IPv4地址为32位编码,可产生40多亿IP地址。IPv6的IP地址量为2的128次方,其海量规模被形容为让地球上每颗沙粒都有一个IP地址。IPv4到IPv6的转变,可简单类比为当家用电器越来越多,原有接线板插孔不够用而需更换的道理。此外,IPv6还可避免采用私有IP地址给互联网管理带来的不便。如在技术上具有数据加密和完整性,可对网络对象进行身份认证和访问授权,还可开发大规模的实时交互应用等。

  全球IPv6发展迅猛,国际上已有内容服务商利用IPv6给用户提供新服务,谷歌、苹果、脸书等企业纷纷要求合作伙伴必须支持IPv6才能允许入网。谷歌的IPv6访问流量显示,2015年全球IPv6流量较2012年增长10倍。美国政府在“政府IPv6应用指南/规划路线图”中明确运营商将能提供支持纯IPv6的服务,到2014年政府内部办公网络全面支持IPv6。2012年,欧洲IP网络资源协调中心指导大型企业网络和运营商开展部署IPv6。截至2016年10月底,全球42个国家IPv6部署能力超过1%,17个国家超过10%。

  迎来升级换代机遇,但网络技术应用还有差距

  据吴建平介绍,2003年国家就启动了中国下一代互联网示范工程CNGI,试图抢占IPv6技术带来的发展先机。2008年中国就建成了当时世界上规模最大的纯IPv6下一代互联网,并取得了一些领先的技术和应用成果。但遗憾的是,因为种种原因,这些年来中国IPv6的推广部署与世界其他国家相比,逐渐拉大了差距。国际上IPv4地址消耗殆尽,许多国家在推动IPv6下一代互联网的发展上进展很快,更使我国处于相对落后的状况。

  “这与我国的社会政治经济发展水平不符,更与我国互联网用户和应用大国的地位不相称。只有迎头赶上,才不会错过这次互联网升级换代、创新发展的绝好历史时机。”吴建平说。

  在清华大学网络科学与网络空间研究院副院长李星看来,中国的运营商和互联网信息服务提供商在一定程度上存在互相观望的情况,运营商认为IPv6信息少,信息提供商认为没有足够多的IPv6用户。

  在网络技术应用方面,我国也存在差距。“我们一直采用私有IP地址转换来应对IPv4地址不足的问题,从而落入了对私有IP地址依赖的陷阱。”中国工程院院士、中国互联网协会理事长邬贺铨说。

  国外运营商使用公有IP地址,中国由于接入互联网较晚,一般采用NAT(网络地址转换技术)私有地址转换的方法来扩大公有IP地址的使用率。使用私有IP地址问题不少。一是网络效率低,一个端口转换出多个私有IP地址,相当于同一单位的人都要在出口把内部证件换成公用证件才能出去;二是安全性差,发生问题无法追溯到经过认证的源地址。

  同时吴建平认为,互联网未来发展方向有许多争议,也使得产业界决策艰难。“如果对互联网体系结构认识不够深入,往往难以辨别互联网技术的真假,给了伪技术、伪科学滥竽充数和混淆视听的机会。”

  激发企业的积极性,实现技术的安全和可控

  如何将我国在发展IPv6上的技术优势转化为现实优势,争取弯道超车,还有相当多工作要做。

  挑战首先来源于技术层面,安全问题是关键。吴建平认为,可以利用推进IPv6来抓住互联网体系结构,从根本上解决安全问题。“发展和安全应辩证考量,表面看起来不发展便是最大的安全。若坐等别国使用新技术,我们停滞不前,带来的可能是更不安全”,吴建平说。

  面对IPv6在我国推广难的现实问题,邬贺铨建议,新增地址不允许再用私有地址,存量的私有地址在几年内转为IPv6,加大对IPv6安全技术的研究,大网站尤其是政府网站带头转到IPv6,应直接采用纯IPv6方案,减少转换,鼓励各类应用IPv6优先。

  “企业决策应该从IPv6作为国家战略来进行判断和考量,不能只注重中短期利益,需要克服自身困难积极响应,提高对IPv6在拓展网络经济空间和国家安全等方面发挥的重大作用的认识,激发每个单位和企业主动使用IPv6的积极性。”吴建平说,“我们更要利用这次国家行动计划的机会,在解决IPv6下一代互联网面临的重大技术挑战、特别是安全可信和自主可控的IPv6技术体系方面,为国家抢得国际话语权和主动权,力争使我国在基于IPv6的下一代互联网研究上走在世界的前列。”


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