ESnet生产级IPv6部署25周年
2024-12-16 中国教育网络
1999年8月3日，IPv6的历史被书写：北美互联网注册中心（ARIN）将其地址块2001:400::/23中的第一个区块，分配给了美国能源科学网络（ESnet），该地址块至今仍在使用。从那时起，ESnet就从2001:400::/32开始，为其生产级IPv6服务分配地址。该地址块大小最初为/35，后来由区域互联网注册机构（RIR）自动增加到/32。
这是北美地区，也可能是全球首次生产级IPv6地址分配。
全球互联网先驱、广泛分布式环境项目（WIDE项目）成员、庆应义塾大学教授加藤明（Akira Kato）提到，WIDE项目在ESnet被分配地址块8天后获得了亚太地区的首次IPv6地址分配。WIDE及其子项目KAME开发了关键的IPv6软件，其中一些至今仍在使用。WIDE至今仍然拥有数值上最小的全球可路由生产级IPv6地址2001:200::/32。
图1 北美互联网注册中心（ARIN）将地址块2001:400::/23中的第一个区块，分配给美国能源科学网络（ESnet）
IPv6是当前一代互联网协议，正在逐步取代现已过时的传统协议IPv4。IPv6开发于20世纪90年代初，ESnet采用IPv6是为了通过拥抱最前沿的协议和技术，努力引领技术发展的潮流。IPv6庞大的地址空间最初被视为一种有效“拯救互联网”的方法，使互联网免于因IPv4有限的地址空间耗尽而崩溃。虽然诸如网络地址转换（NAT）等机制被开发出来，用以延长IPv4的寿命，但ESnet很快认识到了这些机制带来的弊端。尤其在ESnet支持的高性能计算和网络环境中，这些弊端尤为凸显。因此，迁移到IPv6对ESnet来说是一个显而易见的选择，并且，ESnet还鼓励其他美国国家实验室跟进这一做法。
投入生产前
ESnet参与IPv6的时间至少比实际转入生产环境早了3年。
1996年，ESnet的员工鲍勃·芬克（Bob Fink）、托尼·海恩（Tony Hain）和贝卡·尼赞（Becca Nitzan）率先推动了早期的IPv6应用进程，他们的努力远远超出了ESnet和美国能源部（DOE）的范围。他们在互联网工程任务组（IETF）的支持下，建立了一套运营实践和测试平台，这对建立一个全球性的合作网络——6Bone起到了关键作用。6Bone是一组隧道系统，允许不同的IPv6“孤岛”互相连接，形成一个全球覆盖网络。更重要的是，它将商业网络、研究网络、供应商和科学家聚集在一起，共同致力于为未来创建一个强大的互联网协议。
除了6Bone之外，ESnet还是创建和管理6TAP的三大主要参与者之一。6TAP位于美国芝加哥的Starlight研究和教育网络交换中心，是ESnet与加拿大合作伙伴CANARIE和Viagenie的合作成果，是首批IPv6互联网交换中心之一。
迈向原生IPv6
图2 hershey.es.net是一台DEC Alpha个人工作站，据说是IPv6网络上的第一台计算机。它现在仍在运行（目前是OpenBSD操作系统，而不是Digital Unix），也是宝贵的“脚凳”和“加热器”。
凭借在6Bone和6TAP项目中积累的经验，ESnet员工与互联网领域的其他合作伙伴一起，开始推动创建生产级IPv6网络。他们的最终目标，是建立一个原生的IPv6网络——无覆盖网络、无隧道。这就需要将新的地址空间块分配给当时仍处于起步阶段的区域互联网注册机构（RIR），如美洲的ARIN，亚太地区的亚太互联网络信息中心（APNIC），欧洲、中东/非洲的欧洲网络协调中心（RIPE NCC）。这些互联网注册机构需要制定分配IPv6地址空间的政策和程序。但首先，它们需要从互联网号码分配机构（IANA）获得属于自己的地址块。在经过将近两年的讨论，以及ESnet员工向IETF和RIR等提供大量建议后，IANA于1999年7月14日做出了分配：
通过对部署IPv6地址的政策指南的大量讨论，及整个互联网社区多年来的技术开发，IANA已将初始IPv6地址空间授权给区域互联网注册机构（RIR），以便立即在全球范围内部署IPv6地址。
我们要感谢当前的区域互联网注册机构（RIR）在制定政策指南方面所做的宝贵工作，互联网社区似乎已就政策指南达成了普遍共识。我们还要感谢IETF社区的努力以及互联网体系结构委员会（IAB）的支持，使这一努力成为现实。
在此背景下，ESnet已经准备好接收第一批公开的生产级IPv6地址，推动互联网进入一个新时代。因此，当托尼·海恩和鲍勃·芬克忙于管理IETF工作组和编写征求意见稿（RFC）时，贝卡·尼赞开始在ESnet内建立生产级的IPv6网络。尼赞将她的DEC Alpha工作站hershey.es.net配置为双栈——这可能是北美地区，也可能是全球第一个接入生产级IPv6网络的工作站。
ESnet继续在公共es.net域中维护hershey历史上基于EUI64的IPv6AAAA域名记录。
2008年至今：新一代接班
最终，海恩、芬克和尼赞都离开了ESnet，进入私营企业或退休，新一代人员接替了他们，继续在美国能源部的研究网络中开发IPv6。
凯文·奥伯曼（Kevin Oberman）是ESnet的IPv6传播者，他负责推广IPv6协议，并在美国能源部网站宣传新技术的优点。
迈克尔·奥康纳（Michael O’Connor）在ESnet中开发了第一批网络监控和拓扑发现工具，并使这些工具专门在IPv6上运行。
当凯文·奥伯曼退休的时候，迈克尔·西纳特拉（Michael Sinatra）从加州大学伯克利分校来到了ESnet，成为IPv6和DNS主题专家。随后，他将IPv6和IPv4路由整合到一个内部路由协议下，开发了用于管理ESnet丰富的对等互联基础设施的IPv6相关工具，继续向研究、教育和政府网络宣传不采用IPv6的风险。目前，他正在参与构建一个分段路由网络，该网络能够同时承载IPv4和IPv6流量，但控制平面只使用IPv6，不使用IPv4。
尼克·布拉格里欧（Nick Buraglio）于2013年加入ESnet，他继续发扬海恩和芬克的传统，带头推动美国能源部和其他美国政府机构采用IPv6，减少IPv4的使用。他现在是IETF IPv6运营（v6ops）工作组的联合主席，持续推进和宣传IPv6协议。
尼克·布拉格里欧、保罗·韦费尔（Paul Wefel）、迪兰·雅克布（Dylan Jacob）和约翰-J·克里斯特曼（John J. Christman）为ESnet6网络设计并构建了一个仅支持IPv6的管理平面，这需要供应商的大力配合，其中一些供应商以前并不要求仅支持IPv6的管理功能。这使得ESnet向实现美国政府的去IPv4任务更近了一步。
戴尔·卡尔德（Dale Carder）于2016年加入ESnet，最近致力于创新性地使用IPv6包头流标签字段，将其作为一种机制，根据生成和接收流量的科学项目来标记IPv6流量。这为了解各种大型强子对撞机等研究项目如何使用网络，及其产生的相关网络容量需求提供了宝贵的信息。
现在，ESnet进入生产级IPv6部署的第二个25年，IPv6已不再只是ESnet服务的核心组成部分之一，它已经成为了互联网的核心组成部分。
随着互联网进入从IPv4/IPv6双栈转向IPv6单栈的新时代，尼克·布拉格里欧和笔者（迈克尔·西纳特拉）将继续各司其职，与ESnet其他工程师合作，从战略角度和组织的日常运营出发，共同推进IPv6协议的发展，让互联网超越IPv4。
接下来，笔者计划重新审视2012年对于“不部署IPv6的风险”的研究，以确定在过去十几年中哪些风险已经发生，哪些已被缓解。此外，还将对最近的大型强子对撞机数据挑战赛（LHC Data Challenge）进行分析，重点关注IPv6作为该重大高能物理项目的数据传输基础所发挥的独一无二的作用。尼克将继续通过他在IETF中的角色推进IPv6的部署。ESnet数据中心和设施团队的成员们正在逐步向IPv6单栈数据中心和零接触配置（ZTP）迈进。希望，ESnet能在未来5年内取得与过去25年一样多的进展。无论如何，ESnet在IPv6发展史上所扮演的角色已经为我们打下了坚实基础，引领我们迈向IPv6单栈的美好未来。
来源：Light Bytes
作者：迈克尔·西纳特拉
翻译：李想
相关链接
ESnet、WIDE、CERNET的早期IPv6实践
美国能源科学网络（ESnet）
■1999年8月，获得首批IPv6地址分配。
■北美地区，也可能是全球首次生产级IPv6 地址分配。
广泛分布式环境项目（WIDE）
■1999年8月，获得首批IPv6地址分配。
■亚太地区首次IPv6地址分配。
中国教育和科研计算机网CERNET
■1998年6月，正式接入国际IPv6试验网 6Bone；11月成为6Bone的主干网成员，获得第一批IPv6地址分配。
■中国首次获得IPv6地址分配。
1996年，国际IPv6试验网6Bone建立，欧洲、美洲、亚洲的许多国家和组织加入其中。6Bone成为当时全球IPv6研究者、开发者和实践者的主要平台。图为1999年10月6Bone的BGP4+的链接度（BGP4+从传统的边界网关协议BGP/BGP4扩展而来，支持IPv6和其他网络层协议）。其中，ESnet、WIDE、CERNET的BGP4+的链接度相差不大，显示了CERNET的技术领先性。
本文刊登于《中国教育网络》2024年9月刊
责编：项阳
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