李星：突破核心技術(shù)一定要超前布局

向IPv6過(guò)渡有兩種技術(shù)路線，一種是硬著陸，一種是軟著陸。第一次硬著陸是從純IPv4升級(jí)到雙棧，但今后還需要一次硬著陸，把雙棧的IPv4關(guān)掉，成為純IPv6網(wǎng)絡(luò)。

在“2019中國(guó)IPv6發(fā)展論壇”上，清華大學(xué)李星教授作了《純IPv6網(wǎng)絡(luò)實(shí)踐》的報(bào)告。他表示，CERNET在二十年前著手布局IPv6并堅(jiān)持純IPv6網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，從當(dāng)前國(guó)際趨勢(shì)來(lái)看，這一步是走對(duì)了。他提出，突破核心技術(shù)一定要超前布局。

互聯(lián)網(wǎng)歷史是同傳統(tǒng)觀念決裂的歷史

今年是非常有意義的一年，不僅是互聯(lián)網(wǎng)誕生50周年，也是互聯(lián)網(wǎng)引入中國(guó)25周年?；仡欉@25年來(lái)的酸甜苦辣，中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)歷了從無(wú)到有的歷程，有幾點(diǎn)值得總結(jié)思考。

第一，中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)的起點(diǎn)就伴隨著中美博弈。1993年，胡啟恒院士代表中方向美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)（NSF）申請(qǐng)通過(guò)美國(guó)科學(xué)基金網(wǎng)NSFNET接入互聯(lián)網(wǎng)。但因?yàn)镹SFNET是美國(guó)政府資助的網(wǎng)絡(luò)，存在著美國(guó)政府的管治問(wèn)題。在各方面的努力下，終于找到了通過(guò)商業(yè)網(wǎng)絡(luò)接入的解決方案。所以中國(guó)第一個(gè)全功能的64K互聯(lián)網(wǎng)信道，即中關(guān)村地址網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目NCFC工程是通過(guò)美國(guó)Sprint公司接入的，中國(guó)教育和科研計(jì)算機(jī)網(wǎng)CERNET第一個(gè)128K的信道、郵電部電信總局的2條64K專線也是通過(guò)Sprint公司接入Internet。可以說(shuō)，中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)就是在中美博弈中發(fā)展起來(lái)的。

第二，互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展是同傳統(tǒng)觀念決裂的歷史?；仡機(jī)ERNET建設(shè)歷程，1994年7月初，CERENT試驗(yàn)網(wǎng)開(kāi)通，采用IP over x.25技術(shù)進(jìn)行連接；1995年，第一個(gè)采用TCP/IP和DDN專線的全國(guó)互聯(lián)網(wǎng)主干網(wǎng)CERNET建成；1997年，CERNET全國(guó)主干網(wǎng)DDN線路升級(jí)到512K，同年又開(kāi)通了北京到西安、成都、沈陽(yáng)的512K衛(wèi)星信道；2013年CERNET建成100G光纖網(wǎng)。CERENT一開(kāi)始就采取了正確的技術(shù)路線，不斷升級(jí)，破除壟斷,實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)新。

在建設(shè)CERENT的過(guò)程中，1995年,我們開(kāi)始申請(qǐng)IPv4地址；1997年著手建設(shè)IPv6網(wǎng)絡(luò)；2003年，在北京、上海、廣州三個(gè)城市實(shí)現(xiàn)了IPv6網(wǎng)絡(luò)互連；2003年，CERNET參與下一代互聯(lián)網(wǎng)CNGI項(xiàng)目，當(dāng)時(shí)包括中國(guó)電信、中國(guó)聯(lián)通、中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)鐵通等運(yùn)營(yíng)商都參加了CNGI項(xiàng)目，但是今天還在大規(guī)模運(yùn)行的CNGI網(wǎng)只有CNGICERNET2。

從歷史發(fā)展的角度看，做事一定要超前,建互聯(lián)網(wǎng)也是這樣。2017年底，中共中央辦公廳、國(guó)務(wù)院辦公廳發(fā)布了《推進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議第六版(IPv6)規(guī)模部署行動(dòng)計(jì)劃》，提出大規(guī)模部署IPv6的國(guó)家戰(zhàn)略。如果二十年前國(guó)家就能意識(shí)到IPv6的重要性，相信今天我國(guó)的IPv6發(fā)展要比現(xiàn)在好得多。所以做研究,做戰(zhàn)略一定要有超前的眼光，提前布局謀劃。

始終堅(jiān)持純IPv6網(wǎng)絡(luò)建設(shè)

CNGI-CERNET2項(xiàng)目的總體技術(shù)路線一直以來(lái)遵循以下幾個(gè)原則。第一，在協(xié)議選擇上，采用純IPv6。目前無(wú)論是兩辦通知,還是國(guó)際趨勢(shì)都是采用雙棧模式，但我們?cè)?006年時(shí)就提出要采用純IPv6網(wǎng)絡(luò)，雖然到現(xiàn)在這一技術(shù)路線也未必得到所有人的認(rèn)可，但從某種意義上說(shuō)，這是好事。因?yàn)榇蠹叶颊J(rèn)可的東西肯定是“紅?！?，只有少數(shù)人認(rèn)可的東西才可能是“藍(lán)?！?；第二，在設(shè)備選擇上，每個(gè)節(jié)點(diǎn)采用混合廠家的設(shè)備組網(wǎng)，既有進(jìn)口設(shè)備，又有國(guó)產(chǎn)設(shè)備；第三，在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)上，違背通常的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)原則，盡量設(shè)計(jì)成一個(gè)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)。原因是CNGI-CERNET2是實(shí)驗(yàn)網(wǎng)，復(fù)雜才能不斷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題進(jìn)行創(chuàng)新；第四，在激勵(lì)機(jī)制上，通過(guò)高性能的網(wǎng)絡(luò)、免費(fèi)使用等策略在校園推廣IPv6的使用；第五，在安全上，采用源地址認(rèn)證；第六，在過(guò)渡上，采用IPv4 over IPv6隧道和無(wú)狀態(tài)翻譯IVI。

2004年，CNGI-CERNET2純IPv6網(wǎng)絡(luò)建成，在如何與IPv4打通這一問(wèn)題上，最初考慮采用IPv4 over IPv6隧道的辦法，取得重要的進(jìn)展；但是后期發(fā)現(xiàn)隧道仍不能使IPv4和IPv6互聯(lián)互通，所以又發(fā)明了解決IPv4協(xié)議和IPv6協(xié)議的互聯(lián)互通技術(shù)“IVI”技術(shù)。

從IPv4向IPv6平穩(wěn)過(guò)渡

在由IPv4向IPv6過(guò)渡時(shí)可以采用雙棧技術(shù)、隧道技術(shù)和翻譯技術(shù)。傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)是以雙棧為主，隧道為輔，除非萬(wàn)不得已才使用翻譯。但是如果所有人都采用雙棧這條路，那么所有人都等待著別人去改造，也就沒(méi)有人會(huì)升級(jí)IPv6。因此，雙棧的技術(shù)路線缺乏有效的建設(shè)IPv6的激勵(lì)機(jī)制。

從實(shí)踐的角度看，1994年CERNET開(kāi)始建設(shè)IPv4網(wǎng)絡(luò)；1998年,開(kāi)展IPv4 over IPv6實(shí)驗(yàn)；2000年嘗試采用雙棧技術(shù)，發(fā)現(xiàn)IPv6流量仍然有限；接著開(kāi)始建設(shè)純IPv6網(wǎng)絡(luò)、IPv4 over IPv6，隨后開(kāi)始研發(fā)翻譯技術(shù)，之后發(fā)現(xiàn)有些應(yīng)用并不支持IPv6，所以又開(kāi)始進(jìn)行雙重翻譯，最后把隧道跟翻譯都統(tǒng)一起來(lái),實(shí)現(xiàn)了核心技術(shù)的突破。在從IPv4向IPv6過(guò)渡的過(guò)程中，有以下幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)。

第一，目前我們擁有兩張網(wǎng)絡(luò)：CERNET和CNGI-CERNET2，因?yàn)椴捎昧藷o(wú)狀態(tài)翻譯技術(shù)，所以全國(guó)每個(gè)節(jié)點(diǎn)都部署了翻譯器，可以實(shí)現(xiàn)IPv4和IPv6網(wǎng)絡(luò)的分布式互通。

第二，建設(shè)純IPv6接入網(wǎng)和純IPv6信息資源。通過(guò)翻譯技術(shù)可以與IPv4互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)互通。從原理上講，純IPv6信息資源自己可控，實(shí)現(xiàn)難度不大，但純IPv6客戶機(jī)不可控，實(shí)現(xiàn)難度很大。由清華領(lǐng)銜研發(fā)的翻譯技術(shù)，已經(jīng)成為國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化組織的系列RFC，并集成到蘋果和安卓的操作系統(tǒng)中。因此兩種操作系統(tǒng)都能支持純IPv6接入網(wǎng)，即便網(wǎng)頁(yè)中鑲嵌了IPv4地址也可以工作。蘋果的操作系統(tǒng)是單次翻譯，使用蘋果特有的API，安卓是雙重翻譯。此外，我們通過(guò)純IPv6網(wǎng)絡(luò)，采用雙重翻譯技術(shù)為神威太湖之光超級(jí)計(jì)算機(jī)提供專網(wǎng)服務(wù)。

向IPv6過(guò)渡有兩種技術(shù)路線，一種是硬著陸，一種是軟著陸。第一次硬著陸是從純IPv4升級(jí)到雙棧，但今后還需要一次硬著陸，把雙棧的IPv4關(guān)掉，成為純IPv6網(wǎng)絡(luò)。因此最佳的技術(shù)路線是通過(guò)IPv4/IPv6翻譯技術(shù)，新建純IPv6網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)與IPv4互聯(lián)互通。

翻譯技術(shù)和雙棧的關(guān)系為：第一，翻譯技術(shù)可以使純IPv4和純IPv6實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通；第二，翻譯技術(shù)對(duì)外特性其實(shí)是雙棧的，對(duì)內(nèi)特性是純IPv4或者純IPv6，優(yōu)勢(shì)是簡(jiǎn)單、安全性好、透明過(guò)渡，可以利用現(xiàn)有單棧的計(jì)算機(jī)軟件在線升級(jí)到IPv6。

IPv4與IPv6將長(zhǎng)期共存

根據(jù)美國(guó)科學(xué)基金會(huì)組織的統(tǒng)計(jì)，1981年每十人平均擁有一臺(tái)計(jì)算機(jī)，2016年每個(gè)人平均擁有十臺(tái)計(jì)算機(jī)，到2051年大約每個(gè)人平均擁有一千臺(tái)計(jì)算機(jī)。所以按照這種發(fā)展趨勢(shì)，目前IPv6的建設(shè)規(guī)劃中，需要考慮今后十年甚至更久的規(guī)模，包括地址管理、分配、測(cè)量、注冊(cè)、管制、政府策略、政策都需要改變，否則核心技術(shù)不可能掌握。

與此同時(shí)，IPv4也會(huì)長(zhǎng)期存在，根據(jù)ICANN統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，發(fā)達(dá)國(guó)家人均IPv6地址非常多，但是發(fā)展中國(guó)家、不發(fā)達(dá)國(guó)家以及最不發(fā)達(dá)國(guó)家中人均IPv6地址并不多，所以即便2025年中國(guó)全面部署IPv6，但一旦考慮到“一帶一路”等政策要求，IPv6仍然需要同IPv4互通。

總之,純IPv6網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過(guò)多年實(shí)踐已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)。如果要使用IPv4網(wǎng)絡(luò)，可以考慮采用4aaS（具有雙重翻譯或隧道），這樣IPv4或IPv6單棧網(wǎng)絡(luò)通過(guò)翻譯器，外特性是雙棧，可以全功能地實(shí)現(xiàn)IPv4和IPv6互聯(lián)互通。