IPv6是下一代互联网的起点和必然趋势。2012年,IPv4顶级地址耗尽,意味着下一代互联网必然建立在 IPv6 的基础上。
从IPv4到IPv6的转换和演进是漫长而复杂的过程,因为互联网已经是全球的基础设施,各个国家均进行了大量投入。美国商务部发布的IPv6 policy 表明,截止到 2025 年,将有80% 联邦信息系统会实现 IPv6-only 。
中国对IPv6的发展亦高度重视。我们对于 IPv6 的认知和考虑在逐步延伸发展,与对于 IP 对于互联网认知是同步的。
互联网诞生于 70 年代,当时的主要应用场景多为科研与试验;90年代进入消费互联网时代,商业模式开始出现;未来,我们将进入产业互联网阶段,一方面能够助力实体经济,实现从传统经济模式到数字经济的转型升级,另外一方面支撑万物互联的基础设施。
从政策角度看,IPv6 在国内的发展可以分为三个阶段。
第一阶段: 90 年代中期到 2007 年左右。 IPv4 的地址分配策略为先到先得,中国作为互联网后发国家,在地址资源上存在劣势。因此,彼时国内主要从技术研究科研的角度看待 IPv6,在 90 年代开始建立连接全国各个高校的IPv6网络。过程中积累了丰富的技术经验,但并没有辐射到产业发展。
第二阶段:2007年,发改委牵头立项CNGI工程, IPv6 发展进入产业化阶段,主要为IPv6技术和产品的商用和产业化,设备制造商领域也有很大的技术和产品进展。同时期,世界上的许多发达国家、发展中国家纷纷开始在 IPv6 发力。
第三阶段:2017 年,两办发布推进 IPv6 规模部署的行动计划,意味着国内 IPv6 的规模部署不只是技术,不只是产业,而是进入从基础设施到应用到产业创新全方位推进规模部署的阶段。行动计划里提出三个目标,网络规模、流量、用户要达到全球领先。
当前,国内IPv6 活跃用户已达 7.14 亿,在互联网总用户中占比67%,浙江省实际活跃用户占比85.96%,远高于全国平均水平。 2016 年前后,运营商大网的IPv6 流量基本为0。而2021年 9 月,城域网IPv6平均流量达11.75%,移动核心网占比43.84%,增速喜人。
中国的IPv6地址资源总量为6 万+,仅次于美国,位居世界第二。现有4700+AS,支持IPv6的AS数量占比超70%,意味着有超过 70% 的企业已经支持 IPv6 。
基础网络 IPO 的改造进展也非常显著。计算和云是新的基础设施,其 IPv6 改造也非常重要。已有超过 95% 的 CDN 节点支持IPv6,超过90%的云主机IPv6访问质量与IPv4基本一致,其中 40%以上云主机IPv6的访问质量已经超过 IPv4 。同时,网站和应用改造明显加速,主要的App、商业网站、政府网站、媒体等大多已经支持 IPv6 。
IPv6的规模化部署已经到第五年,虽然取得了很好的进展,但伴随着步入深水区,我们也面临着巨大的挑战。
首先,终端双栈的情况下,选择IPv4还是IPv6?这需要终端软件的FC支持,竞速连接算法要求在有IPv4和IPv6的情况下,只要IPv6网络质量不劣化到一定程度,则优先选择IPv6。但终端能否实现依然存在不确定性。
其次,固定接入。固定网流量与移动网流量差距巨大,原因之一在于最后一公里。用户家里的无线设备为用户自购,并非运营商网络,虽然都已支持 IPv6,但开启 IPv6 的比例很低。原因之二在于商业模式问题。大量内容服务商使用 CDN 服务,相比于 CDN 按流量计费的方式,IPv6和IPv4存在成本差异。
另外,每一个App 均由大量服务入口和第三方 API 构成,全部支持IPv6会涉及到很复杂的问题。
基于以上考虑,2021年网信办、发改委、工信部等部委发布了《关于推进互联网协议第六版(IPv6)规模部署和应用工作的通知》,提出了重要原则,即IPv6规模部署的工作要从能用向好用、从数量到质量、从外部推动向内生驱动转变。
上述原则意味着要求 IPv6 产业要从基础服务提供商、网络提供商以及内容提供商上先提高质量。其次,为用户提供好的体验。最后,需要有良好的商业模式。以上要求也意味着我们对于 IPv6 的认知和研究深度需要进一步提升。
IPv6 相对于 IPv4 不只是地址数量的提升,更是网络创新的载体,我们需要在网络层面实现业务质量的提升。
IPv4时代,网络业务在不停地修修补补,不断在 IP 协议之外打补丁。因为IPv4 最初诞生于科研场景,并没有考虑到大规模商业化和网络业务的需求,而打补丁会给中间的网络节点带来很大的处理压力。另外,很多业务的实现要靠协议嵌套的方式。
而我们希望在IPv6 时代,从协议层面即可实现能力的内生,这主要依靠 IPv6 报头的扩展字段。应用感知、网络可编程等都可以利用扩展字段的能力。
IPv6+概念包含四个“再”。
第一,核心技术再创新。
第二,技术体系再完善。通过网络层技术结合 AI、TSN 等其他层次、领域的新技术,实现网络技术体系的完善,支撑网络能力和网络业务的新创新。
第三,网络能力再提升。通过前面两个“再”,带动网络服务、应用服务从数量到质量的提升。
第四,产业生态再升级。带动芯片、模组、操作系统等上下游产业链,赋能千行百业。
电信、联通、移动等网络运营商以及基于 IPv6/IPv6+ 的新技术开展了很多落地实践,比如联通在北京冬奥会连接各个赛场和媒体中心的网络,利用 IPv6实现了网络隔离和网络可编程。
IPv6+推动下一代互联网的创新升级主要体现在以下三个方面:
第一,网络智能化管控。网络智能化是对网络质量有效实时的感知,主要基于iFit等技术,对网络的真实业务流染色,感知网络真实的端到端的性能。同时结合智能化技术,实现网络的智能管理,降低网络故障频率。
第二,应用驱动。原先的网络策略为 best effort ,只管传送数据包,不面向连接,不保证端到端的质量。而当前,面对产业互联网和工业互联网的需求,必须实现质量保证,甚至是网络确定性保证,因此需要从路由驱动转换为应用感知。
第三,网络内生安全。在 IPv4 时代,网络安全能力需要不断地打补丁进行修补来实现,并且依然面临着很多网络安全威胁。而在 IPv6 时代,地址是海量的,攻击者扫描或遍历的难度大幅提高。其次,IPv6地址分配是从头开始的工作,国内地址分配的国家标准正在推进,在 IPv6 的地址分配过程中即加入地址溯源的能力,使地址分布可控,最终实现网络可控。数据判别技术结合地址溯源技术即可实现数据空间上的可管可控,使得网络安全能力得到极大提升。