成果顯著，挑戰(zhàn)猶存　I Pv6帶來了什么?

孫永杰

今年7月，工業(yè)和信息化部、中央網(wǎng)信辦聯(lián)合發(fā)布《IPv6流量提升三年專項行動計劃（2021-2023年）》，（以下簡稱專項行動計劃）。文件指出，到2021年底，我國移動網(wǎng)絡IPv6流量占比超過20%，固定網(wǎng)絡IPv6流量規(guī)模較2020年底提升20%以上。到2023年底，移動網(wǎng)絡IPv6流量占比超過50%，固定網(wǎng)絡IPv6流量規(guī)模達到2020年底的3倍以上。那么問題來了，IPv6因何而生？目前中國的IPv6發(fā)展得怎么樣？專項行動計劃的發(fā)布對于中國IPv6未來的發(fā)展有何影響？

IPv4 地址枯竭，IPv6應用前景廣闊

眾所周知，IP 地址是重要的互聯(lián)網(wǎng)基礎資源，是互聯(lián)網(wǎng)各系統(tǒng)識別和數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕A。我們熟知的是IPv4 地址，即互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議第四版，是第一個被廣泛使用的IP 協(xié)議，歷經(jīng)幾十年，支撐了互聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā)展。IPv4 地址的長度為32 位，大約可提供40億個地址空間。不過，隨著互聯(lián)網(wǎng)的廣泛應用，IPv4地址不足的問題日益嚴峻，自2011年2月3日互聯(lián)網(wǎng)號碼分配機構（IANA）宣布全球中心IPv4地址池耗盡以后，全球五大洲際IP 地址分配機構的存量IPv4 地址不斷下降。

IPv6 即互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議第六版，為解決IPv4 地址資源不足和存在的一些性能問題孕育而生，已被全球公認是替代IPv4的下一代互聯(lián)網(wǎng)商用解決方案，也是互聯(lián)網(wǎng)升級演進不可逾越的階段。IPv6地址的長度為128位，可以提供3.4×1038個IP 地址空間，目前普通申請者能輕松申請到的一段IPv6地址空間，在IPv6結構性的地址分配策略下能為千萬級用戶或設備提供IPv6地址分配。IPv6地址推廣使用后，每個人或每部機器可以擁有1個或多個IP地址，充分滿足物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對地址的需求，從根本上解決IP 地址短缺的問題，實現(xiàn)網(wǎng)絡基礎設施和應用性能的全面升級。

我們知道，IPv6協(xié)議的設計目的在于解決現(xiàn)有IPv4版本所具有的各種問題，包括地址數(shù)量限制、安全性、自動配置、移動性、可擴展性等方面，因此IPv6為各種價值應用構想提供了強大的技術支持，尤其對視頻、語音、移動、安全等業(yè)務的發(fā)展有極大的促進作用。隨著IPv6應用探索的進一步深入，IPv6在網(wǎng)絡通信行業(yè)以及人們日常生活中具有廣闊的應用前景。

例如視頻應用中，隨著IP寬帶業(yè)務的不斷普及和發(fā)展，越來越多的行業(yè)、企業(yè)開始大量采用視頻技術開展遠程會議、視頻點播和廣播、遠程教學、遠程醫(yī)療、遠程監(jiān)控、可視電話等多種應用，以滿足人們對交互式可視化溝通的需要。IPv6 協(xié)議具有豐富的地址空間，解決了地址容量問題，優(yōu)化了地址結構，提高了選路效率和數(shù)據(jù)吞吐量，能滿足視頻通信大信息量傳輸?shù)男枰?，有助于發(fā)展用戶;IPv6協(xié)議組播功能的加強和擴展，使用了更多的組播地址，對組播域進行了劃分，取消了IPv4廣播，可以更加有效地利用網(wǎng)絡帶寬，實現(xiàn)基于組播、具有網(wǎng)絡性能保障的大規(guī)模視頻會議和高清晰度電視廣播應用。

又如在智能交通方面，IPv6大容量地址結構技術，可以使城市交通監(jiān)控系統(tǒng)中每個信號燈、監(jiān)視器及各種感應設備都能獲得單獨的IP 地址，實現(xiàn)系統(tǒng)整體聯(lián)網(wǎng)，動態(tài)地對交通進行監(jiān)控，提高交通運輸效率。另一方面，IPv6 大容量地址結構技術可以為車載終端系統(tǒng)分配單獨的IP 地址，實現(xiàn)無線系統(tǒng)互聯(lián)，司機可以通過車上的終端屏幕實時查看交通和路面信息，直接了解道路情況。而IPv6無狀態(tài)地址自動配置技術，可自動為各類終端配置IP地址，大大減少網(wǎng)絡維護的工作量，亦將會極大地推進智能交通應用的發(fā)展。

與全球同步，中國IPv6 發(fā)展迅速

正是由于IPV6 的廣闊應用前景，國內在IPv6 領域起步較早，基本與國際同步。早在1994 年就建設了采用IPv6 技術的中國教育科研網(wǎng)CERNET，并在2003 年開始逐步升級為IPv6 only的Cernet2示范骨干網(wǎng);2011年國家層面明確提出中國下一代互聯(lián)網(wǎng)商用示范路線，在國家發(fā)改委等相關部委IPv6 專項推動下國內運營商、內容提供商、軟硬件設備廠商等產(chǎn)業(yè)鏈各方進行了各領域IPv6改造工作，初步實現(xiàn)了從“用戶側- 網(wǎng)絡- 應用側”全程IPv6業(yè)務的打通，產(chǎn)業(yè)鏈層面逐步向全面支持IPv6 演進。

從2013年開始國家發(fā)改委分批選擇了北京、杭州等代表性城市建設下一代互聯(lián)網(wǎng)示范城市，希望調動基礎電信運營企業(yè)、廣電企業(yè)、商業(yè)網(wǎng)站以及設備制造企業(yè)等多方力量，推動下一代互聯(lián)網(wǎng)與新一代移動通信、移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等新興信息技術融合應用;2017年11月，中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發(fā)了《推進互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議第六版（IPv6）規(guī)模部署行動計劃》，在此背景下工信部于2018 年開始全力推動IPv6規(guī)模部署各項工作，并在2019 安排了網(wǎng)絡就緒專項行動計劃，以行政力量牽引IPv6 產(chǎn)業(yè)鏈各方按照政府制定的目標加速IPv6發(fā)展。

根據(jù)最新公布的數(shù)據(jù)，截至2021年8月，我國IPv6 活躍用戶數(shù)已達5.51億，約占中國網(wǎng)民人數(shù)的54.52%，三大基礎電信企業(yè)城域網(wǎng)IPv6 總流量突破20Tbps，LTE核心網(wǎng)IPv6 總流量超過10Tbps，占全網(wǎng)總流量的22.87%，我國已申請IPv6地址資源位居全球第一，國內用戶量排名前100位的商業(yè)網(wǎng)站及應用均可通過IPv6訪問，我國IPv6 規(guī)模部署工作取得了明顯成效。

挑戰(zhàn)猶存，《專項行動計劃》正當時

雖然我國在IPv6 方面起步早，發(fā)展快，但目前依然存在不同層面的挑戰(zhàn)。例如在企業(yè)層面，目前運營商IPv6 網(wǎng)絡改造基石仍然是IPv4/IPv6 雙棧，盡管已經(jīng)實現(xiàn)IPv6 用戶的網(wǎng)絡接入及流量承載，但規(guī)模IPv6 用戶及流量上線后實際承載及應用服務能力有待進一步驗證;某種程度上IPv6 規(guī)模商用場景下意味著現(xiàn)網(wǎng)雙棧運行的關鍵網(wǎng)元設備性能將可能大幅下降甚至不堪重負，對運營商而言意味著追加大量額外投資重構基礎設施或者需要考慮做出是否關閉IPv4 協(xié)議棧的艱難決策。如上原因，若面臨IPv6規(guī)模流量增長帶來Capex 及Opex需要額外追加大量支出時，預計運營商在推動分配IPv6 地址的用戶使用IPv6 網(wǎng)絡的積極性將相對有限。

在用戶層面，國內運營商在國家“提速降費”背景下運營壓力巨大，在鼓勵IPv6地址用戶使用IPv6 網(wǎng)絡方面難以提供更具吸引力的優(yōu)惠資費套餐，同時IPv6 用戶在有效獲得IPv6 應用資源方面仍舊面臨瓶頸，很多App及網(wǎng)站只是提供首屏/ 首頁或一級連接的IPv6訪問，并不能全面支持IPv6，使得IPv6訪問體驗一致性欠佳;另外，盡管國內互聯(lián)互通已支持IPv6，但相對有限的IPv6應用資源難以充分滿足用戶體驗和需求，從而制約了用戶使用IPv6的積極性。

鑒于上述挑戰(zhàn)，筆者認為此次《專項行動計劃》的出臺可謂恰逢其時。本次出臺的《專項行動計劃》主要有以下兩個特點。首先是注重政策延續(xù)性?！秾ｍ椥袆佑媱潯肥窃谇捌凇癐Pv6網(wǎng)絡就緒”“IPv6 端到端貫通能力提升”系列專項行動實施成果的基礎上，總結經(jīng)驗、查找不足、剖析根源，針對短板弱項和新時期的發(fā)展方向，提出了未來三年的發(fā)展目標和重點任務。從“網(wǎng)絡就緒”到“端到端貫通”，再到“流量提升”，體現(xiàn)了我國IPv6 發(fā)展充分遵循網(wǎng)絡演進的技術發(fā)展規(guī)律，循序漸進，針對不同發(fā)展時期確定相應的發(fā)展重點，保證了政策的連續(xù)性、穩(wěn)定性和可持續(xù)性。

其次是注重環(huán)節(jié)協(xié)同性。《專項行動計劃》除了在網(wǎng)絡基礎設施、應用基礎設施、終端、安全等領域繼續(xù)提出新的任務要求外，還在商業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應用、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智能家居系統(tǒng)平臺、“IPv6+”網(wǎng)絡技術創(chuàng)新等方面做了部署，力求協(xié)同推進各關鍵環(huán)節(jié)，實現(xiàn)IPv6 流量提升和高質量發(fā)展。

以與我們日常最為密切的終端設備方面為例，《專項行動計劃》針對家庭無線路由器、互聯(lián)網(wǎng)電視終端、物聯(lián)網(wǎng)終端等IPv6 支持率不高以及現(xiàn)網(wǎng)大量老舊終端有待升級替換等“堵點”問題，從終端類型、功能要求、宣傳推廣等方面提出了具體要求。一是要求家庭路由器、智能電視、機頂盒、智能家居終端及物聯(lián)網(wǎng)終端模組等在內的各類終端加快支持IPv6，提升支持占比;二是明確要求具備IP地址分配功能的終端設備應默認開啟IPv6 地址分配功能;三是要求基礎電信企業(yè)制定工作計劃，加快推進老舊終端設備的升級替換;四是要求電商平臺繼續(xù)加強宣傳引導工作，優(yōu)先向用戶推薦支持IPv6的終端設備等。

寫在最后

雖然當前我國IPv6 整體發(fā)展已經(jīng)呈現(xiàn)出明顯向好的趨勢，用戶和網(wǎng)絡規(guī)模也位居世界前列，但同時我們也看到，我國IPv6 流量占比相比世界領先國家還有較大的差距，存在商業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應用IPv6 濃度較低、家庭終端IPv6支持能力不足、應用基礎設施IPv6 服務性能有待增強等問題。而未來三年是我國I Pv6從“通路”走向“通車”的關鍵階段，相信隨著《專項行動計劃》的發(fā)布，在政策的引導下，行業(yè)各方將協(xié)同深化IPv6規(guī)模部署工作，逐漸補齊我國IPv6 發(fā)展的短板弱項，促進IPv6 流量規(guī)模持續(xù)提升，加速推進互聯(lián)網(wǎng)向IPv6平滑演進升級。