中国向下一代互联网(IPv6)演进时不我待 创新迎来机遇

IPv6是下一代互联网主要协议

“下一代互联网”是“Next Generation Internet”的中文翻译，我们从字面上并不能得到更多信息，要了解其内涵，必须回顾一下互联网发展史。

物联网是现代城市运营管理的重要基础设施，而IPv6是物联网的基础协议

互联网起源于上世纪六七十年代美国军方阿帕网。为了解决当时几十个计算机网络之间的互联互通问题，1974年，后来被称为“互联网之父”的温特·瑟夫和罗伯特·卡恩联合提出了传输控制协议TCP（Transmission Control Protocol）和网络连接通信协议IP（Internet Protocol网络之间互连的协议，简称互联网协议）。

20世纪80年代初，TCP/IP被阿帕网接受为通讯协议，成为国际互联网的基础。互联网协议第四版本（IP version 4即IPv4）随即被确定下来，被广泛使用，构成“当代”互联网技术的基础协议。然而，随着互联网发展，到20世纪90年代初，IPv4的缺点日益为人们所认识，亟需克服其缺点，推动互联网变革。为此，全球互联网专家携手努力，设计开发互联网协议第六版本（IP version 6即IPv6，互联网协议第五版本即IPv5是实验性版本，未被广泛使用），并于1997年发布完毕，这就是“下一代互联网”。

中国下一代互联网示范工程核心网示意图（来源：中国教育网）

在中国工程院院士、清华大学计算机科学与技术系教授吴建平看来，IPv6被定位未来发展方向的“下一代互联网”是“当之无愧”的。这不仅在于它从根本上解决了网络地址空间不足的这一核心矛盾，还在于20年来，经受住了考验，至今也没有更优的网络结构能超越和替代它。吴建平认为，在未来10年到20年，IPv6一定是互联网的主要协议。

中国互联网创新迎来机遇

“互联互通”是互联网主要特性，而IP地址作为信息传输的基础如同门牌号一样，确定了网络中每一个链接的终端。然而，目前最广泛采用的IPv4协议存在一个根本缺陷：其IP地址由32位2进制数字组成，数量在理论上不到43亿个。由于技术原因，实际可供分配的IP地址，在此基础上大幅减少。对地球上70亿人来说，IPv4协议下的IP地址无疑是稀缺资源。事实正是如此，2011年2月，负责全球IP地址分配的国际互联网组织宣布其手中可分配的IPv4地址全部耗尽。虽然不是“使用耗尽”（各大洲网络信息中心和各大运营商仍握有大量IP地址资源）但是上述“分配耗尽”仍然清晰地表明，互联网面临一大发展瓶颈，需要迫切作出方向抉择。

对中国来说，IP地址不足的矛盾显得尤为突出。这一方面在于中国在国际IP地址资源分配中处于不利地位，人均不足半个IP地址（美国人均地址达到5个）；另一方面在于，近年来，随着“互联网+”持续推进，网络向生产生活各领域加快渗透，催生了智能制造、智能家居、智能驾驶等一系列“智能革命”，推动了物联网、云计算、5G技术等的进一步发展，进而促进规模宏大的终端设备已经或将要接入互联网，对IP地址需求空前强烈。虽然网络地址转换技术（NAT）、无类别域间路由技术（CIDR）等在一定程度上能对IP地址不足的缺陷产生一定弥补作用，但只能解决暂时问题，我们需要找到一个根本解决方案，而这个解决方案就是被称作下一代互联网的IPv6。其IP地址由128位二进制组成，IP地址数量理论上可以达到2的128次方个，能够为每一个网络终端提供一个固定的、单独的IP地址，甚至号称可以使“地球上的每一粒沙子都有自己的IP地址”。此外，IPv6在设计之初就充分考虑了移动性需求，更加适应移动互联时代特征。IPv6本身有端到端加密的功能，可以更好保护用户的隐私，有利于网络安全。

在中国互联网协会理事长、中国工程院院士邬贺铨看来，IPv6对中国来说更深远的意义在于，摆脱了IPv4时代被动局面，可以与发达国家站在“同一起跑线上”。全球IPv6论坛常任董事、中国下一代互联网国家工程中心主任刘东也表示，发达国家已经在IPv4的标准和技术上占有垄断地位，但IPv6为中国带来自主创新的难得机遇，在业务应用、安全管控、根域名解析等方面，中国存在很大创新发展机会。

梳理经验教训 加速布局

在下一代互联网IPv6方面，国际竞争十分激烈，主要国家纷纷发力。比如美国，在上世纪90年代IPv6提出之后，就筹划建设下一代互联网，此后提出国家信息基础设施计划和下一代互联网倡议。近年，谷歌、苹果、亚马逊等美国网络巨头纷纷加快了向IPv6改造的步伐。官方大力支持和企业积极参与使美国的IPv6用户占全国网络用户比大幅提升至约33%。

正是认识到发展下一代互联网的重大战略意义，中国早在1999年底即开始了相关研究，第一个项目是中国高速互连研究试验网络（NSFCNET）。该项目主持人就是吴建平。他介绍说，为实现中国下一代互联网跨越式发展，2002年春节前夕，中科院院士、中国空间自动控制学家杨嘉墀领衔57位院士，联名致信中央，迫切地提出立即研究建设下一互联网的建议。建议很快得到批复，中国下一代互联网示范工程的计划随后启动，该计划得到8个部委联合支持，电信运营商和教育科研网、众多高校和研究单位等全国数百个单位参与其中。经过5年奋斗，建成了当时全球最大的IPv6示范网，开发攻克了一批互联网IPv6关键技术，设备国产化率达到七成。“我们在这一阶段干得很漂亮，IPv6实验网在2008年北京奥运会上得到了国内外很高评价，技术创新也赢得了赞誉。我们当时处于国际领先水平。”吴建平说。

根据中国下一代互联网的路线图和时间表，2011—2015年是向IPv6的过渡阶段，有关方面也加快了推进部署，继把IPv6列入国家战略性新兴产业之后，2011年12月，国务院部署加快发展下一代互联网。“十三五”规划纲要提出，超前部署下一代互联网，全面向互联网协议IPv6版过渡。2016年7月份发布的《国家信息化发展战略纲要》提出，加快下一步互联网大规模商用。但是，吴建平认为，中国下一代互联网第二个阶段进展不尽如人意。目前IPv6用户占全国互联网用户比例约为7%，排名被拉下来了。而造成这种局面的原因，在吴建平看来不外乎4方面：一是用户长期在IPv4环境下获取网络服务，习惯于用私有地址转换为公有地址上网，还没有形成固定IP地址习惯和强烈诉求，因而未能给网络运营商造成向IPv6演进形成足够压力；二是中国互联网企业整体上缺乏国际竞争力，并没有像国际互联网巨头谷歌、亚马逊那样最近几年大力向IPv6迁移；三是网络运营商和信息提供商之间没有形成合力；四是政府决策部门和产业领域受到一些五花八门技术的干扰。

吴建平指出，去年11月，全球互联网最具权威的技术标准化组织——国际互联网工程任务组（IETF）发布了一个声明，希望未来的互联网协议标准全部基于IPv6来制定，新设备和新的扩展协议不再兼容IPv4，这表明全球IPv6的发展进入了一个快车道。对于中国来说，时不我待，必须进一步解放思想，加快布局下一代互联网，并实现核心技术突破，以此不仅可以实现自主可控，解决网络安全问题，而且还可以为建设网络强国奠定更为坚实的基础。