IPv6發(fā)展現(xiàn)狀和面臨的困難

IP地址與自治系統(tǒng)號(hào)、域名等共同構(gòu)成了互聯(lián)網(wǎng)存在和發(fā)展的基礎(chǔ)性資源。IPv4地址是現(xiàn)行互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)位置的基本標(biāo)識(shí)，長(zhǎng)度是32bit，其地址空間的最大容量是43億個(gè)左右，是目前公眾互聯(lián)網(wǎng)和專有的企業(yè)網(wǎng)信息進(jìn)行路由和轉(zhuǎn)發(fā)的基礎(chǔ)。

早在上世紀(jì)90年代前后，業(yè)界就已經(jīng)意識(shí)到IPv4地址資源短缺將會(huì)成為制約互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的核心問(wèn)題。地址耗盡的直接影響就是無(wú)法直接(即不通過(guò)NAT方式)連接到公眾互聯(lián)網(wǎng)上，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商就無(wú)法直接接入新用戶，業(yè)務(wù)提供商無(wú)法直接接入新的服務(wù)器，影響網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和新業(yè)務(wù)的開展。但地址耗盡對(duì)用戶沒(méi)有直接的影響，因?yàn)槭褂煤畏NIP地址與用戶是弱關(guān)聯(lián)的(IP地址用于機(jī)器之間通信的)，這與互聯(lián)網(wǎng)上的域名和電話網(wǎng)中的E.164號(hào)碼不同。但為了應(yīng)對(duì)地址枯竭問(wèn)題，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商和業(yè)務(wù)提供商需要增加成本，這必將最終轉(zhuǎn)嫁給消費(fèi)者，導(dǎo)致互聯(lián)網(wǎng)接入和使用費(fèi)用的上升。

應(yīng)對(duì)IPv4地址耗盡

解決IPv4地址耗盡問(wèn)題基本上有兩種思路，一方面通過(guò)各種技術(shù)的和管理的手段設(shè)法降低IPv4地址消耗的速度(節(jié)流)，另一方面開始具有海量地址空間的IPv6技術(shù)的研究和標(biāo)準(zhǔn)化工作(開源)。

目前廣泛采用的私有地址、動(dòng)態(tài)地址分配、無(wú)類域間路由和子網(wǎng)掩碼等地址復(fù)用技術(shù)，以及收緊地址分配策略等政策手段，節(jié)約了大量的IPv4地址資源，極大地推后了IPv4地址空間耗盡的時(shí)間點(diǎn)。但I(xiàn)Pv4發(fā)展的大量地址復(fù)用技術(shù)，惡化了全球互聯(lián)網(wǎng)的運(yùn)行和發(fā)展環(huán)境，使網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性加速增加，導(dǎo)致業(yè)務(wù)創(chuàng)新、部署和運(yùn)營(yíng)成本不斷攀升，同時(shí)也給溯源等安全問(wèn)題帶來(lái)新的挑戰(zhàn)。目前84%的IPv4地址已經(jīng)被分配（含使用與未使用）或被預(yù)留，以現(xiàn)有的地址分配速度保持基本不變，剩余的IPv4地址以每年2億個(gè)的速度消耗（年約19%的消耗增速），估計(jì)將在未來(lái)18～24個(gè)月左右耗盡。

應(yīng)對(duì)IPv4地址耗盡已成為不可避免的、全球性的戰(zhàn)略問(wèn)題，目前許多國(guó)家都在推進(jìn)包括IPv6在內(nèi)的下一代互聯(lián)網(wǎng)上的姿態(tài)積極。歐盟委員會(huì)2008年5月底發(fā)布公告，鼓勵(lì)歐盟企業(yè)、政府機(jī)關(guān)和個(gè)人使用下一代互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議IPv6，以在2010年年底前實(shí)現(xiàn)25%的企業(yè)、政府機(jī)關(guān)和個(gè)人使用IPv6網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的目標(biāo)。日本政府之前也制定了“e-Japan”的戰(zhàn)略，明確了IPv4向IPv6過(guò)渡的時(shí)間表和路線圖。而韓國(guó)計(jì)劃從2013年開始全面啟用IPv6，從而成為全球率先普及IPv6的國(guó)家。美國(guó)也在IPv6上開始發(fā)力，美國(guó)的IPv6地址在2008年5月份突然從一個(gè)月前的全球第11位猛增至全球第一(與美國(guó)要求所有政府部門在2008年6月30日前必須部署IPv6有關(guān))。

IPv6發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)在下一代互聯(lián)網(wǎng)方面開展了多項(xiàng)研究、試驗(yàn)和示范工程。如國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)的“中國(guó)高速互聯(lián)研究實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)(NSFCnet)”、863計(jì)劃“九五”期間的CAINONET、“十五”期間的IPv6核心技術(shù)開發(fā)、中科院的“IPv6關(guān)鍵技術(shù)及城域示范網(wǎng)”和國(guó)家發(fā)展改革委的“下一代互聯(lián)網(wǎng)中日IPv6合作項(xiàng)目”等。2008年8月，國(guó)家正式啟動(dòng)了CNGI二期的工程，重點(diǎn)解決推動(dòng)下一代互聯(lián)網(wǎng)商用化時(shí)遇到的一些“產(chǎn)業(yè)性”問(wèn)題。

通過(guò)各國(guó)的努力，目前IPv6技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)相對(duì)成熟，多個(gè)國(guó)家組建了多個(gè)規(guī)模不等的IPv6試驗(yàn)網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備基本成熟，業(yè)務(wù)應(yīng)用取了一些進(jìn)展。但從全球IPv6整體發(fā)展?fàn)顩r看，在亞太和歐洲地區(qū)的應(yīng)用較多，但依然是由發(fā)達(dá)國(guó)家擔(dān)當(dāng)了領(lǐng)軍者的角色，不同的是美國(guó)在互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域一家獨(dú)大的局面被打破。日本、韓國(guó)、歐盟在IPv6的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化方面走在了前面，作為發(fā)展中大國(guó)的中國(guó)在IPv6領(lǐng)域也略有建樹，但在國(guó)家戰(zhàn)略、產(chǎn)業(yè)化、研發(fā)等方面與日韓、歐盟還存在不小的差距。另外，同為發(fā)展中大國(guó)的印度也非常重視IPv6的進(jìn)展。

IPv6面臨的困難

第一個(gè)IPv6標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)世，推廣應(yīng)用IPv6已經(jīng)走過(guò)了14年的歷程。但是整體來(lái)看，全球IPv6網(wǎng)絡(luò)的部署和使用進(jìn)展十分緩慢。IPv6協(xié)議的核心目標(biāo)就是在堅(jiān)持互聯(lián)網(wǎng)基本設(shè)計(jì)理念（端到端透明性）不作改變的基礎(chǔ)上，通過(guò)地址字段的加長(zhǎng)來(lái)解決IPv4地址短缺問(wèn)題，因?yàn)榈刂范倘笔窃O(shè)計(jì)IPv6時(shí)的上世紀(jì)90年代初互聯(lián)網(wǎng)所面臨的最核心問(wèn)題。然而隨著互聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展變化，決定互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的主要力量已經(jīng)由當(dāng)年設(shè)計(jì)IPv6的教育科研界，變成了目前的產(chǎn)業(yè)界。安全與信任、服務(wù)質(zhì)量保證、如何容納以無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、嵌入式系統(tǒng)、傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用等逐步上升為互聯(lián)網(wǎng)所面臨的核心問(wèn)題，而地址短缺卻因?yàn)楦鞣NIPv4節(jié)約地址技術(shù)的出現(xiàn)和廣泛應(yīng)用，退居次要位置。

IPv6技術(shù)的核心是互聯(lián)網(wǎng)地址數(shù)量的擴(kuò)充，它并沒(méi)有改變互聯(lián)網(wǎng)原有的設(shè)計(jì)理念和網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)。然而，互聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)之初所堅(jiān)持的核心設(shè)計(jì)原則和網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)，在今天已經(jīng)不適應(yīng)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用實(shí)際，互聯(lián)網(wǎng)目前所面臨的很多難題,包括安全、服務(wù)質(zhì)量，其產(chǎn)生根源都與之相關(guān)。

IPv6所能夠解決的核心問(wèn)題與互聯(lián)網(wǎng)目前所面臨的關(guān)鍵問(wèn)題之間出現(xiàn)了明顯的偏差，難以給互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展帶來(lái)革命性的影響。與IPv4的各種地址復(fù)用解決方案相比，IPv6能夠降低復(fù)雜性和成本，但卻是只有制造商目前才能夠感受到，用戶和運(yùn)營(yíng)商不能直接感受到，結(jié)果導(dǎo)致整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈缺乏推動(dòng)IPv6的動(dòng)力。IPv6所帶來(lái)的是一種長(zhǎng)期的利益，而企業(yè)決策層更看重中短期利益，因此處于互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施核心的全球運(yùn)營(yíng)商對(duì)IPv6的態(tài)度都不是很積極，這種態(tài)度直接決定了IPv6的發(fā)展進(jìn)程緩慢。而全球金融危機(jī)的爆發(fā)，很可能會(huì)進(jìn)一步強(qiáng)化運(yùn)營(yíng)商的這一消極態(tài)度。

IPv6不是下一代互聯(lián)網(wǎng)的全部，只是一種改良性的技術(shù)，目前的地位也已經(jīng)從“下一代”的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議退化為“下一個(gè)版本”的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議。IPv6所堅(jiān)持的無(wú)條件的“端到端的透明性”的核心設(shè)計(jì)理念已經(jīng)過(guò)時(shí)。下一代互聯(lián)網(wǎng)需要在新的設(shè)計(jì)理念的指導(dǎo)下重新設(shè)計(jì)。因此，目前國(guó)內(nèi)外都已經(jīng)出現(xiàn)了一些針未來(lái)網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)的研究，如NGN、FARA、HIP、GENI、FPBN、OverlayNetwork等，試圖去克服目前互聯(lián)網(wǎng)所面臨的安全等問(wèn)題，但都還只停留在研究或?qū)嶒?yàn)室階段，近年內(nèi)無(wú)法大規(guī)模商用。而IPv6目前的技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)成熟，產(chǎn)品種類也在不斷擴(kuò)大，實(shí)驗(yàn)網(wǎng)也已經(jīng)具備了相當(dāng)?shù)囊?guī)模。時(shí)間不等人，IPv4地址空間還在快速減少，留給業(yè)界的研究、標(biāo)準(zhǔn)、開發(fā)和實(shí)驗(yàn)的時(shí)間非常有限。互聯(lián)網(wǎng)需要繼續(xù)前進(jìn)，除了IPv6，業(yè)界沒(méi)有別的更好的選擇。如果我們不接受IPv6，5～10年后互聯(lián)網(wǎng)所面臨的核心問(wèn)題中，會(huì)重新增加一個(gè)“地址短缺”問(wèn)題。但如果不繼續(xù)對(duì)目前的IPv6做大幅度的改造，IPv6是無(wú)法勝任未來(lái)國(guó)家關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施的角色的。

作者：工業(yè)和信息化部電信研究院通信標(biāo)準(zhǔn)所 何寶宏 來(lái)源：通信世界周刊