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邬贺铨：回归互联网初心 IPv6+创新再出发

2024-11-05 中国教育网络

邬贺铨推进 IPv6 规模部署和应用专家委员会主任、中国工程院院士

　　在第三届中国IPv6创新发展大会上，中国工程院院士、推进IPv6规模部署和应用专家委员会主任邬贺铨发表主旨演讲。邬贺铨表示，目前利用IPv6的扩展字段已经取得了诸多拓展性的创新成果，特别是在网络感知能力、选路能力以及测量能力方面实现了显著提升。随着人工智能技术的快速发展，“IPv6+”需要进行持续创新，以互联网的“新质”支撑生产力的“新质”，以“IPv6+”驱动新质互联网创新发展。

　　从IPv4到IPv6

　　基于IPv6地址字段可实现有别于IPv4的功能。IPv6 海量地址可避免采用NAT（网络地址转换），增加业务与应用的透明度，可扩展性好；真实源地址验证支持身份溯源，防止路由劫持；层次化地址结构可实现黑名单地址管理；IPv6海量地址有利于反黑客嗅探与防扫描攻击。

　　但对中国而言，发展IPv6的道路并不平坦。中国作为互联网后起大国，IPv4地址短缺，虽然利用NAT缓解了该短板，但冲淡了IPv6海量地址的优势。另外，运营商和ICP（互联网内容提供商）基于IPv4 和NAT建立的地址与用户业务属性的关系成为路径依赖，向IPv6过渡将导致其已建立的工作难以继承，而这也妨碍了向IPv6过渡。

　　要推进管理体制改革和治理战略，激发IPv6的地址优势。目前，ICANN（互联网名称与数字地址分配机构）在IPv6地址分配上仍然沿用IPv4地址分配的方法，直接向企业分配地址，没法体现IPv6地址的层次化结构优势。未来，希望ICANN不再绕开各国网络主管部门直接向企业分配IPv6地址，以便各国充分利用IPv6层次化地址结构，固定而非动态分配地址，实现黑名单管控。

　　中国运营商比较早地采用了IPv4/IPv6双栈战略，适应IPv6业务流发展，但与IPv6单栈相比，双栈对终端和ICP的IPv6改造要求放松了，因此，端到端 IPv6流量比例不高。

　　数据表明，我国移动用户成为IPv6活跃用户主体。截至2023年底，中国互联网普及率为78%，移动互联网普及率为99.9%。到2024年5月，基于国内互联网企业在线统计并去重汇总后得到的中国互联网用户IPv6渗透率为72.7%。而APNIC（亚太互联网络信息中心）同期实测中国IPv6渗透率（33.57%）还不到我国统计IPv6渗透率的一半，原因是境外用浏览器广告探测IPv6渗透率的方法主要覆盖固网终端。而从移动与固网流量数据看，我国IPv6活跃用户的主体是移动IPv6用户。或者说，我国移动IPv6 的渗透率掩盖了固网IPv6渗透率的不足。

　　从IPv6到IPv6+

　　IPv6+与IPv6的区别不仅在IPv6的基础字段上，IPv6+更看重如何在扩展字段开发IPv6的能力，利用扩展字段提供的编程空间来简化协议，增加对业务和信道质量的感知功能，以及支持网络有组织的路由，实现切片、组播和低时延高可靠并发等。

　　IPv6+发力地址编程空间，做了很多拓展性的创新工作，如SRv6网络编程、网络切片VPN+、灵活以太网FlexE、确定性网络DIP、新型组播BIER、业务功能链SFC、随流检测iFIT、应用感知APN6 等，为网络的性能和配置提供了很大支持，其中一些已经成为标准。

　　由于这些能力的开发，IPv6+和IPv4/IPv6相比，在网络感知能力、选路能力和测量能力上都有很大的提高，但IPv6+仍然需要技术创新。

　　网络IPv6价值尚未充分体现

　　截至2024年5月，我国移动互联网用户数达15.46 亿。尽管移动智能终端几乎都支持IPv6，但部分流量还需通过不支持IPv6的家庭无线路由器，且移动 APP并不是全部支持IPv6，使得我国移动互联网流量中IPv6仅占64.5%。

　　固网终端的问题更大。运营商的固网终端用户数为 6.52亿，但运营商分配给固网终端的IPv6地址只有4.15亿（占63.6%）。城域网IPv6的流量占比仅为 21.21%。城域网IPv6流量占比不及用户渗透率的1/3，ICP网站IPv6改造覆盖与深度不足，同时存量家庭无线路由器IPv6支持率不足。这反映了IPv6尚未打动ICP，家庭用户对IPv6价值无感。

　　总之，IPv6+的开发在路由建立和QoS服务质量上有了很好的进展，促进了IPv6用户渗透率提升，但IPv6的价值还未充分体现。推进IPv6+发展，赋能新质互联网势在必行。

　　算网融合呼唤IPv6+持续创新

　　从“网络云化”的IPv6编程空间的开发，到“云网协同”的IPv6+赋能SD-WAN（软件定义广域网），到“算网协同”的SRv6统一承载云网边端，再到“算网融合”的算力感知路由，随着人工智能（AI）时代的来临，IPv6需要跟随云网、算网的发展，不断适应网络应用生态的变化。网络应用生态的变化包括终端、接入带宽、接入网络、专用网络、网络中心、网络架构、网络功能、传送协议等几方面（见表1）。

表1 网络应用生态的变化

　　通过对算力、算法、存力等资源抽象和统一标识，使IPv6+调度云上资源实现算网融合，这是IPv6+ 的新挑战也是新机遇，IPv6+需适应网络生态要求并重视与网络架构创新相结合。

　　灵活设计IPv6地址编程空间

　　最早的电话网，采用“极简终端+复杂网络”的模式；初期的互联网，是“电脑终端+傻瓜网络”；现在的互联网，逐渐发展成“电脑终端+复杂网络”。

　　由于AI能力下沉到终端和内生的网络，网络与终端越来越复杂。未来，我们希望网络简单，终端也要简单。我们期待的未来互联网，应该是“智简终端 +智简AI网络”。

　　为此，要借力核心网，降低对终端集成电路（IC）制程要求。当然，我们也不能把所有复杂性都推给网络，网络也需要简化，因此需要强化IPv6，简化架构、开放管理、智能运维。同时，基于架构扁平化和增强边缘智能或本地云功能，支持智简终端与智简网络，实现网络自动驾驶。

　　所以，我们期待IPv6支持更多的网络功能；但另一方面，IPv6也需要智简，因为物联网和工业互联网等应用需要简化IPv6的开销。

　　总之，我们认为，网络的纵向，是从本地/省中心/国家中心多层面到扁平化；网络的横向，要发挥边缘智能+极简中间节点作用以降低网络复杂性；网络的协议，要增强用户面网络层功能，简化控制面与管理面。

　　然而，IPv6的地址编程设计也存在矛盾：强大的网络与终端功能需要充分挖掘IPv6扩展地址字段潜力，但智简的网络与终端希望简化IPv6的开销。该矛盾要依靠IPv6地址编程空间的多样性和灵活性解决。

　　挖掘IPv6潜能回归互联网初心

　　TCP/IP是互联网基础协议，依靠网络层/传送层就可实现互联网基本功能。但几十年来，互联网的应用已超越初衷，网络层之上的协议越来越多，网络日益复杂，算网融合还增加了更多的网络/数据资源及调度要求。

　　还有人提出，希望进一步强化控制面/管理面协议，甚至引入网络OS（操作系统）来应对功能需求。但这样会导致网络更复杂，且依靠控制面难以打通云网边端。

　　IPv6编程空间可在功能扩展的同时简化协议。其中，SRv6可作为云网边端统一承载协议，实现异构异属网云在数据面互通。在SRv6分段选路中，主要依靠源端和终端的路由器，中间路由器只是简单地执行指令。通过IPv6，把控制协议、封装协议、业务配置协议都大大简化，使互联网从原来IPv4的多个协议转变为IPv6的简单协议。

　　SRv6的能力给我们带来启示：互联网需要回归初心，将网络功能尽可能放到数据面网络层实现，简化控制面和管理面。数据面还可通过IPv6来简化，增强边缘路由器或下沉的UPF（用户面）功能，中间路由器仅需执行路由指令操作。通过发挥IPv6的潜能，我们可以回归互联网的初心。

　　IPv6要真正体现数据为中心

　　互联网起家时只有数据业务，而且当时仅是非实时性业务，如电子邮件，不必对数据业务细分。后来互联网的应用扩展到包括话音和视频等实时性业务，但仍采用尽力而为机制，主要靠宽带轻载模式来解决，网络默认所有业务都是数据业务，但无视数据业务间的差异化。

　　现在，互联网进一步扩展到对确定性和数据流动安全性有更高要求的政企服务，这时“尽力而为”的办法就变得比较困难。AI时代更强调数据要素作用，而IP包不区别数据业务，没有业务类型和数据属性指示的问题都凸显出来。

　　所以，尽管互联网是用来传数据的，但互联网并没有真正以数据为中心，而现在IPv6要把互联网真正回归到以数据为中心。

　　例如，APN6+iFIT增加了部分业务源意图和信道质量指示，但还需明示数据属性的类型和粒度。然而，IPv6包头中用户属性越透明，也意味着要面临更多隐私保护的挑战。这也是我们在研究IPv6+持续创新时需要着重考虑的问题。

　　IPv6+创新再出发任重道远

　　IPv6+已经开发了一些能力，但还要继续标准化。我们需要把能力扩展到开放编程、QoS服务；云网协同、算网融合；网络安全、可信连接；数据安全、内容寻址；星地协同，泛在连接；智简网络、绿色管理。

　　需要IPv6+持续创新研究的课题包括：IPv6需要增强内生数据业务源身份和属性的指示能力；IPv6需要打通云网边端，在数据中心内的资源配置中发挥作用，真正实现算网融合；简化IPv6，降低开销，支撑工业互联网和物联网的应用；IPv6需要适应上星的应用场景；IPv6需扩展到各类专网的应用；IPv6需要进入物理世界，适应包括AI Agent（智能体）在内的各类泛终端的场景。

　　总之，IPv6作为网络层技术的可编程能力有待进一步开发！

　　以IPv6新质赋能互联网新质

　　未来，我们要以IPv6新质赋能互联网新质，要坚持做好以下四点。

　　问题导向。互联网诞生55年，全功能接入中国30年，深刻影响了国人的生产生活，基本上适应了业务发展的需要。但作为互联网下半场的工业互联网发展还不尽如人意，随着数字化转型的深入，特别是AI时代的到来，更多的新场景互联网（算力网、车联网、工业互联网）需要变革。

　　需求牵引。数字化转型和高质量发展成为社会经济发展的主旋律，作为新质生产力引擎并且服务于新质生产力提升的互联网——新质互联网呼之欲出。新质互联网要适应AI时代的需要，构建起以数据为中心的扁平、智简、绿色、安全的网络。

　　技术驱动。当前我国IPv6用户渗透率已超过70%，近年来推动IPv6+已显现其潜力；5G-A+双千兆特别是AI大模型显著扩展了技术上升空间，IPv6+与AI原生网络设备的结合将激发IPv6的新质。

　　使命担当。中国作为全球网络大国，IPv6+走在全球前面，现在需要以新质互联网的更高目标为数字经济进一步赋能，为全球互联网的创新提出中国方案。

　　本文综合整理自中国工程院院士邬贺铨在第三届中国 IPv6 创新发展大会上的演讲

　　来源：《中国教育网络》2024年8月刊

　　整理：项阳

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