中国IPv6 20年：在探索中创新发展
2023-09-14 中国教育网络
我国IPv6活跃用户数达7.63亿，用户占比达71.51%，IPv6用户规模和IPv6地址资源位居世界前列……从不久前落下帷幕的第二届中国IPv6创新发展大会上，我们获悉了这一组振奋人心的数字。
从2003年中国下一代互联网示范工程CNGI启动至今，我国IPv6下一代互联网的发展已经走过了20年的辉煌历程。经过20年的不断发展，中国IPv6用户数量快速增长，IPv6流量占比持续提升，IPv6应用不断拓展。IPv6已成为网络强国建设的重要基础设施，数字中国建设的有力支撑保障。
而实际上，我国开启对IPv6下一代互联网的研究与实践，已远不止20年的光景。从技术准备和战略决策，到实施IPv6示范工程，再到大规模部署和应用，我国推进下一代互联网IPv6的历程，一直在探索中创新，在创新中发展。
启航准备
IPv6技术试验打下良好基础
为解决IPv4地址空间不足问题，1996年，互联网工程任务组(IETF)推出IPv6。彼时，国际上尚缺乏IPv6大规模组网的工程技术和经验，而IPv6海量地址空间寻址带来了新的理论和技术挑战。面对互联网改朝换代的历史机遇，本世纪初，发达国家相继启动下一代互联网计划，试图保持互联网优势，抢占未来网络空间控制权。而我国对IPv6下一代互联网的研究与实践，也与世界主要发达国家站在同一起跑线上。
IPv6协议推出不久，中国教育和科研计算机网CERNET就开始了对它的研究和建设：
- 1998年和1999年，分别建设开通CERNET-6Bone和CERNET-6Ren，接入国际IPv6试验网；
- 2000年，与美国Internet2签署合作协议，并建成中国下一代互联网交换中心DRAGONTAP，与国际下一代互联网实现互联；
- 2001年，建成中国第一个采用双栈协议的城域下一代互联网NSFCNET；
- 2002年，启动中日IPv6国际合作项目，在IPv6试验网建设等方面开展国际合作研究。
这些技术试验和前沿探索，为我国开启下一代互联网征程奠定了良好基础，为下一步IPv6示范工程的开展储备了技术和人才。
谋篇布局
IPv6示范工程取得累累硕果
面临互联网地址严重短缺的情况，我国发展IPv6下一代互联网的需求愈发急迫。为把握发展机遇，主动迎接全球互联网技术变革的挑战，根据党中央对57位院士“加快下一代互联网研究与建设”建议的批示，2002年，我国开启了对下一代互联网发展战略、规划和实施方案的研究。2003年，经国务院批复同意，国家发改委等八部委组织启动了中国下一代互联网示范工程CNGI，标志着我国IPv6的发展征程进入“新元年”。
CNGI工程启动以来，取得了多项重要成果：
- 建成了当时世界上最大规模的下一代互联网示范网络，其中CNGI-CERNET2是全球最大规模的纯IPv6下一代互联网主干网；
- 提供了重大科研和新型业务的试验床，为我国下一代互联网技术研究、标准制定、产品开发提供了科技创新和成果的测试平台；
- 增强了下一代互联网领域的自主创新能力，突破真实源地址验证、下一代互联网过渡等关键技术，主导形成系列化IETF国际标准；
- 加速了我国下一代互联网核心设备的产业化进程，改变了我国网络关键设备依赖进口的局面；
- 取得了大量示范性应用成果，开通了奥运史上第一个IPv6官方网站北京2008奥运会IPv6官方网站；
- 锻炼和培养了大批下一代互联网专业人才。
图：北京2008奥运会IPv6官方网站开通
基于CNGI示范工程，2008年起，我国又相继部署了下一代互联网业务试商用专项、规模商用专项、示范城市建设工作等。通过政策引导和产学研合作，创新发展模式，打造示范应用，进一步加强了IPv6技术、人才和产业准备，引导全社会向IPv6过渡。
CNGI工程为我国下一代互联网更大范围的规模部署打下了坚实基础，获得了国际社会的重要关注和高度评价，是我国IPv6发展的重要节点和里程碑。
中国工程院院士吴建平表示，2003年国家启动中国下一代互联网示范工程CNGI是非常正确、非常及时的战略决策。
重回赛道
IPv6规模部署实现突破进展
实际上，在全球范围内，IPv4向IPv6的过渡之路并非一帆风顺。一方面，当时国际主流的IPv4/IPv6双栈过渡模式缺乏有效的建设IPv6的激励机制；另一方面，人们低估了互联网的发展速度。
APNIC首席科学家杰夫·休斯顿（Geoff Huston)这样描述IPv6发展缓慢的原因：25年前，也就是1998年，我们预测到2025年左右将用完所有剩余的未分配的IPv4地址，这使得人们对向IPv6过渡缺乏紧迫感。但人们没有预料到的是移动互联网的飞速发展所带来的真正影响。
“突然之间，我们面对的是一个拥有数十亿用户、使用数十亿移动设备的互联网。”
向IPv6过渡从“有的是时间”到“没时间做任何事”。2012年，随着世界范围内IPv4地址耗尽，在互联网协会的组织下，来自世界各地的网站运营商、网络运营商和设备制造商共同发起了“世界IPv6启动(World IPv6 Launch)”活动，宣布IPv6是“新常态(the new normal)”。从那时起，IPv6下一代互联网在世界范围内的使用持续增长。
2016年，IETF最高领导层IAB(互联网体系结构委员会)发表了关于支持IPv6发展的重要声明，指出未来的新协议不需要考虑与IPv4的长期兼容，正式确认未来互联网将建立在IPv6的基础上。
而正是在这段全球IPv6快速发展的时期，由于长期采用NAT私有网络地址转换，缺乏IPv6动力等原因，我国IPv6建设却陷入低潮期，IPv6普及率与发达国家相比开始拉开差距，IPv6发展一度停滞不前。我国的IPv6建设，可谓“起了个大早，赶了个晚集”。
图：《推进互联网协议第六版(IPv6)规模部署行动计划》文件官网截图
关键时刻，党中央作出重大战略决策部署。2017年，《推进互联网协议第六版(IPv6)规模部署行动计划》(以下简称《行动计划》)印发，提出“加快推进IPv6规模部署，构建高速率、广普及、全覆盖、智能化的下一代互联网”。
《行动计划》被认为是一个具有划时代意义的历史性文件。以此为标志，推动IPv6规模部署和应用成为坚定的国家意志。我国IPv6发展与世界主要发达国家重新回到同一起跑线上。
自《行动计划》发布以来，相关部门、省市政府及多个行业陆续发布跟进落实举措，扎实有序开展一系列推进IPv6规模部署和应用工作。
在政策引领和各行业合力推动下，我国IPv6发展取得了积极成效，网络基础设施全面就绪，应用基础设施服务提升。截至2023年5月，我国移动网IPv6流量占比超过50%；固定宽带、4G和5G网络已经全面支持IPv6，已建成的22个骨干网直联点实现IPv6互联互通；骨干网、网间IPv6网络性能与IPv4趋同，部分链路IPv6网络性能超过IPv4。
随着IPv6创新技术的不断落地和产业生态的加速构建，IPv6赋能实体经济数字化、网络化、智能化转型的作用日益凸显。截至目前，我国已经部署了超过100个“IPv6+”应用项目，覆盖了政府、金融、教育、制造、能源等多个领域。
展望未来
IPv6核心技术攻坚任重道远
经过20年的发展，我国IPv6“高速公路”已全面建成，有效支撑了4G/5G、云计算、大数据、人工智能等新兴领域的快速发展。但与此同时，我国IPv6发展在一定程度上还存在支持终端不够全，创新应用不够多，内生动力不够强等短板。
展望未来，我国IPv6的创新发展之路尚未终结，持续做强做优还面临诸多挑战。IPv6规模部署的深入推进正处于爬坡过坎、不进则退的关键时期。
其中，核心技术攻关是未来IPv6发展之路的第一道“坎”。吴建平院士强调，互联网体系结构是互联网的核心技术，要重视IPv6下一代互联网体系结构演进创新发展，抓住未来互联网体系结构研究的“命门”。
因此，持续加强研发投入和关键技术攻关，推进IPv6相关标准制定和落地应用，是形成我国IPv6产业核心竞争力，提升我国在互联网领域的技术话语权，推进IPv6下一代互联网继续创新发展的关键。
多年来，CERNET和广大高校始终站在推动IPv6核心技术研究和应用创新的最前沿。
2004年，承担建设了CNGI工程最大的核心网CERNET2。CERNET2采用纯IPv6方案，立足于国产关键网络设备和自行研发的网络技术，是我国研究下一代互联网技术、开发重大应用、推动产业发展的重要基础试验设施。
2021年，承担建设了未来互联网试验设施FITI高性能主干网。FITI同样采用纯IPv6技术，目前是全球拥有自治域数量和地址空间最多的试验网络，为我国在互联网体系结构方面的技术创新准备好了大型试验场。
新形势下，高校作为国家技术创新体系的重要力量，必须更加充分把握IPv6发展的历史机遇，充分利用CERNET2和FITI创新平台，进一步推动下一代互联网体系结构创新发展。
除了坚决打赢IPv6核心技术攻坚战，推进IPv6落地普及是未来IPv6发展之路的另一道“坎”。相关人士指出，IPv6的部署应用工作涉及的技术问题很多。但IPv6绝不仅仅是一个技术问题，更不是一个只靠技术人员就能解决的问题。不能让IPv6“养在深闺中”，只停留在技术圈里，而要让它“走出去见世面”。
当前，“IPv6+”项目持续开启，但总体仍缺乏产业和商业模式层面的总结与推广。因此，在未来IPv6发展中，提高公众对IPv6的认知度、参与度，深入推广宣传推广试点项目的典型经验，发挥示范引领作用，搭建行业交流合作平台，建立健全多方协同工作机制，将变得更加重要。
加强IPv6人才培养也是一个让它“见世面”的重要渠道。没有精通IPv6技术的人才，就谈不上对IPv6的进一步创新，更谈不上对IPv6的进一步普及。CERNET网络中心副主任、清华大学教授李星表示，我国信息科技领域之所以被西方国家“卡脖子”，如果说软硬件方面是因为“缺芯少魂”，那么在互联网领域则主要是人才匮乏，尤其是当前IPv6理论和实操能力兼具的复合型人才数量不够满足发展的需要。
在IPv6人才培养方面，CERNET和高校同样采取了诸多行动：设立了下一代互联网技术与应用创新项目和下一代互联网技术创新大赛，引导并激励了大量专业人才从事互联网行业关键技术研究工作；开设了下一代互联网视频课程，开展了多项IPv6核心技术及应用培训，在培养下一代互联网创新人才方面发挥了重要作用。未来，如何在各行业更进一步开拓人才培养渠道，创新人才培养机制，还需持续的工作。
20年来，IPv6技术演进和创新开启了我国互联网关键技术探索研究的大门，IPv6规模部署和应用提升了我国互联网承载能力和服务水平。在中国IPv6发展走过20年的当下，我们要抓住全球网络信息技术加速创新变革、信息基础设施快速演进升级的历史机遇，不断推动IPv6下一代互联网高质量发展，以实际行动为网络强国、数字中国建设贡献更多力量。
来源：《中国教育网络》2023年7月刊
撰文：项阳
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