IPv6已經(jīng)成為業(yè)界公認(rèn)的下一代互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，有關(guān)IPv6的研究和推動(dòng)工作也進(jìn)行了多年。國(guó)內(nèi)外都已經(jīng)建立了若干IPv6實(shí)驗(yàn)網(wǎng)，也有少量的國(guó)外運(yùn)營(yíng)商，如日本的IIJ和KDDI等，開(kāi)始提供IPv6的商業(yè)接入服務(wù)。那么IPv6找到市場(chǎng)推動(dòng)力了嗎？IPv6將在何時(shí)大規(guī)模應(yīng)用？這些無(wú)疑是業(yè)界非常關(guān)心的問(wèn)題。

摘要

文章認(rèn)為雖然IPv6必將取代IPv4成為下一代互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，但是IPv4資源的耗盡并沒(méi)有原先預(yù)期的那么快，因此IPv6的大規(guī)模部署尚需時(shí)日。有鑒于此，文章在對(duì)IPv6現(xiàn)實(shí)情況具體分析的基礎(chǔ)上對(duì)如何實(shí)現(xiàn)IPv4到IPv6的轉(zhuǎn)變提出了建議。

關(guān)鍵詞

IPv6；互聯(lián)網(wǎng)；轉(zhuǎn)變；部署

1、 中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀

隨著中國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的不斷提高以及在信息和通信領(lǐng)域持續(xù)的投入，近年來(lái)，中國(guó)上網(wǎng)計(jì)算機(jī)的數(shù)量一直保持了高速增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)，這和世界通信和互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展大趨勢(shì)是一致的。中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)信息中心的統(tǒng)計(jì)資料顯示，從1997年到2002年短短5年的時(shí)間內(nèi)，中國(guó)上網(wǎng)計(jì)算機(jī)的數(shù)量就從不足30萬(wàn)臺(tái)迅速增加到1 613萬(wàn)臺(tái)，增長(zhǎng)幅度相當(dāng)驚人；另一方面，除了常規(guī)的固定設(shè)備(主要是PC)上網(wǎng)以外，中國(guó)使用移動(dòng)終端和信息家電上網(wǎng)的人數(shù)也呈現(xiàn)出了較大的增長(zhǎng)速度，從2000年的約20萬(wàn)人增加到了2002年的約129萬(wàn)人，3年不到的時(shí)間增加了5倍還多。應(yīng)該看到，這和世界互聯(lián)網(wǎng)規(guī)模的高速增長(zhǎng)也是同步的。

如果按照目前的速度繼續(xù)發(fā)展，中國(guó)現(xiàn)有的IPv4地址空間很快就會(huì)面臨壓力。事實(shí)上，由于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的歷史原因，中國(guó)的IP地址資源是相當(dāng)有限的。目前中國(guó)所擁有的A類(lèi)地址數(shù)還沒(méi)有美國(guó)麻省理工大學(xué)1所高校的A類(lèi)地址多。按照13億人口計(jì)算，中國(guó)如果每人1個(gè)IP地址的話，將需要至少72個(gè)A類(lèi)地址。如果進(jìn)一步考慮到未來(lái)技術(shù)不斷發(fā)展之后可能出現(xiàn)1個(gè)人同時(shí)具有多個(gè)IP地址的情況，那么現(xiàn)在使用的IPv4協(xié)議顯然無(wú)法滿(mǎn)足需要。

2、 IPv6的發(fā)展歷史

大量增加的上網(wǎng)設(shè)備使得互聯(lián)網(wǎng)的規(guī)模不斷擴(kuò)大，最終必然導(dǎo)致對(duì)IP地址需求的不斷增加。早在90年代初期，IETF就開(kāi)始發(fā)展用于取代IPv4的新一代IP協(xié)議，旨在克服IPv4不能滿(mǎn)足互聯(lián)網(wǎng)持續(xù)高速發(fā)展帶來(lái)的對(duì)IP地址需求的矛盾，同時(shí)結(jié)合20多年的互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)對(duì)未來(lái)的互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)際協(xié)議進(jìn)行整合和優(yōu)化。經(jīng)過(guò)激烈的討論，IETF最終從參與競(jìng)爭(zhēng)的多個(gè)提案中選定了由Steve Deering提出的簡(jiǎn)單Internet協(xié)議(SIP)和由Paul Francis提出的保羅Internet協(xié)議(PIP)相結(jié)合所產(chǎn)生的SIPP(Simple IP Plus)作為未來(lái)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)際協(xié)議的擴(kuò)展基礎(chǔ)。1995年底，IETF確定了協(xié)議規(guī)范及新的版本號(hào)，1998年進(jìn)一步標(biāo)準(zhǔn)化，最終形成了今天的IPv6協(xié)議。

相對(duì)于IPv4，新的IPv6協(xié)議的一個(gè)顯著特點(diǎn)就是采用了128位的地址，從而極大地?cái)U(kuò)展了IP地址的空間，保證了未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的需求。IPv6協(xié)議簡(jiǎn)化了IP報(bào)頭的格式，使得新的IP報(bào)頭具有固定的40字節(jié)的長(zhǎng)度，從而有利于硬件對(duì)報(bào)文的處理。此外，IPv6協(xié)議還試圖解決IPv4協(xié)議在服務(wù)質(zhì)量、IP移動(dòng)性和安全性等方面的問(wèn)題和不足。

目前IPv6基本協(xié)議以及路由協(xié)議等已經(jīng)形成標(biāo)準(zhǔn)，可以提供IPv4協(xié)議所具有的所有功能。隨著第3代移動(dòng)通信合作計(jì)劃(3GPP)2000年5月明確要求將IPv6作為下一代移動(dòng)通信系統(tǒng)中的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，IPv6作為取代IPv4的唯一的新一代互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)際協(xié)議已經(jīng)得到了世界范圍的共識(shí)。一些國(guó)際著名的通信設(shè)備制造商和軟硬件生產(chǎn)商如Cisco、Juniper、Microsoft等公司都已經(jīng)在它們的路由器產(chǎn)品和操作系統(tǒng)當(dāng)中實(shí)現(xiàn)了對(duì)IPv6的支持，一些著名的開(kāi)放系統(tǒng)平臺(tái)如FreeBSD、Linux等也加入了支持IPv6的軟件包。各國(guó)還建立了若干針對(duì)IPv6的實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)如6Bone、6Init，中國(guó)也建立了實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)6TNET。IPv6地址已經(jīng)開(kāi)始分配，一些網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商，如日本的IIJ和KDDI等，已開(kāi)始提供商用的IPv6接入服務(wù)。

3、 IPv6的現(xiàn)實(shí)情況

IPv6發(fā)展最快的國(guó)家是日本，出于與美國(guó)爭(zhēng)奪未來(lái)信息產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的需要，日本把IPv6作為一個(gè)制勝的法寶，不論是日本政府還是日本網(wǎng)絡(luò)設(shè)備生產(chǎn)商和運(yùn)營(yíng)商都對(duì)IPv6傾注了極大的興趣。根據(jù)日本政府的規(guī)劃，到2005年，日本將實(shí)現(xiàn)對(duì)IPv6百分之百的支持。而日本的設(shè)備制造商如日立公司，早在1997年就開(kāi)始了IPv6設(shè)備的研發(fā)工作。目前，日本已經(jīng)有多家生產(chǎn)商可以提供從高低端路由器到網(wǎng)絡(luò)終端在內(nèi)的一系列IPv6軟硬件設(shè)備和產(chǎn)品，并在國(guó)際和國(guó)內(nèi)的通信展和技術(shù)論壇中展出了相應(yīng)的設(shè)備，為IPv6的推廣應(yīng)用做了大量的宣傳和演示工作，同時(shí)也有運(yùn)營(yíng)商開(kāi)始提供IPv6的商用接入服務(wù)。

歐洲出于保持移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展優(yōu)勢(shì)的需要，對(duì)IPv6也表現(xiàn)出了極大的關(guān)注，在移動(dòng)通信設(shè)備制造領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位的諾基亞公司更是不遺余力地推動(dòng)IPv6走向現(xiàn)實(shí)，幾乎在所有有關(guān)IPv6的活動(dòng)中都可以看到諾基亞的身影。

美國(guó)作為占有IPv4資源最多的國(guó)家，對(duì)IPv6的發(fā)展沒(méi)有日本和歐洲熱心，但是憑借強(qiáng)大的技術(shù)實(shí)力，Cisco和Juniper等著名的美國(guó)公司也提供了對(duì)IPv6的支持，只是在宣傳方面沒(méi)有日本和歐洲的公司那么積極。

中國(guó)對(duì)IPv6的早期研究工作主要由高校完成，清華大學(xué)、北方交通大學(xué)、中國(guó)科技大學(xué)和華南理工大學(xué)等都開(kāi)展了一系列的研究工作，并通過(guò)中國(guó)的CERNET與國(guó)際上的IPv6試驗(yàn)網(wǎng)——6Bone實(shí)現(xiàn)了互連。中國(guó)政府對(duì)IPv6的發(fā)展和部署也比較重視，在國(guó)家“863”計(jì)劃中提出了發(fā)展IPv6高端路由器及實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)以及IPv6協(xié)議棧軟件的課題，目前相關(guān)課題的中標(biāo)單位正在從事有關(guān)開(kāi)發(fā)工作。

作為研究、生產(chǎn)和使用三方中的一方，運(yùn)營(yíng)商對(duì)IPv6的態(tài)度就顯得比較曖昧。國(guó)內(nèi)所有的運(yùn)營(yíng)商都還沒(méi)有把IPv6的應(yīng)用提上議事日程，只是準(zhǔn)備搭建實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的小型網(wǎng)絡(luò)來(lái)對(duì)IPv6設(shè)備進(jìn)行互連互通方面的測(cè)試工作，并做一些過(guò)渡方案的實(shí)驗(yàn)。在互聯(lián)網(wǎng)泡沫破滅的今天，國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商針對(duì)IPv6的投資表現(xiàn)出了更大程度的理性。從運(yùn)營(yíng)商的角度來(lái)看，IPv6與IPv4相比除了提供了巨大的地址空間以外并不具有任何實(shí)質(zhì)性的優(yōu)勢(shì)，原來(lái)所期望IPv6能夠解決的服務(wù)質(zhì)量問(wèn)題，一直以來(lái)都沒(méi)有太大起色，Internet安全協(xié)議(IPsec)對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全的支持并不僅僅局限于IPv6，IPv6所引為特色的移動(dòng)性也由于協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的滯后而受到影響。就目前來(lái)說(shuō)，運(yùn)營(yíng)商普遍還沒(méi)有感受到IPv4地址的任何壓力。一方面，使用私有地址和網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換技術(shù)已經(jīng)能夠很好地滿(mǎn)足現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)上網(wǎng)需要，廣大網(wǎng)民對(duì)互聯(lián)網(wǎng)推崇的端到端通信實(shí)際上也沒(méi)有強(qiáng)烈的需求，因此，除了安全性方面以外，網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換對(duì)端到端通信造成的不便并沒(méi)有給通信帶來(lái)太大的問(wèn)題，并且，國(guó)內(nèi)的運(yùn)營(yíng)商仍然可以通過(guò)合法的程序從APNIC(亞太網(wǎng)絡(luò)信息中心)申請(qǐng)到新的IPv4地址；另一方面，根據(jù)中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)信息中心的統(tǒng)計(jì)資料，雖然中國(guó)近幾年來(lái)的上網(wǎng)計(jì)算機(jī)數(shù)量出現(xiàn)了持續(xù)的大幅度增長(zhǎng)，但是網(wǎng)民每月的上網(wǎng)費(fèi)用卻相對(duì)較低，其中，每月上網(wǎng)費(fèi)用少于100元人民幣的網(wǎng)民數(shù)占所有網(wǎng)民數(shù)的70%以上，在2002年的1 613萬(wàn)網(wǎng)民中，有1 200萬(wàn)的網(wǎng)民是通過(guò)撥號(hào)方式上網(wǎng)的，使用移動(dòng)設(shè)備上網(wǎng)的網(wǎng)民數(shù)只占網(wǎng)民總數(shù)的0.9%。所以，短期內(nèi)很難出現(xiàn)每人一個(gè)IP地址的大規(guī)模需求。雖然3G提出將IPv6作為下一代移動(dòng)通信系統(tǒng)中的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議為IPv6提供了一個(gè)契機(jī)，但是3G本身無(wú)論是在技術(shù)上還是在市場(chǎng)上都還不明朗，因此也很難對(duì)IPv6的商業(yè)部署提供推動(dòng)力。

4、 IPv6走向?qū)嵱玫耐緩?/p>

前面分析了IPv6走向大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用所面臨的問(wèn)題。究其原因，在于IPv6作為一種網(wǎng)絡(luò)層的通信協(xié)議，本身是獨(dú)立于網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的，實(shí)際上不可能產(chǎn)生新的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。而最初產(chǎn)生IPv6協(xié)議的地址空間問(wèn)題也還沒(méi)有表現(xiàn)出足夠大的壓力，這就使得IPv6技術(shù)既不能從內(nèi)部也不能從外部找到真正有效的推動(dòng)力。

應(yīng)該看到，雖然IPv6不能產(chǎn)生新的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，但是卻為新的應(yīng)用準(zhǔn)備了條件。隨著移動(dòng)通信技術(shù)和個(gè)人通信市場(chǎng)的發(fā)展，以及家用電器、工業(yè)和科研測(cè)試設(shè)備甚至交通工具上網(wǎng)的逐漸出現(xiàn)與普及，新的上網(wǎng)設(shè)備要求能夠具有至少1個(gè)IP地址，從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的互連和端到端通信以及信息收集。由于IPv6已經(jīng)成為世界公認(rèn)的能夠提供足夠地址空間的下一代網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，因此離開(kāi)了IPv6，以上的新技術(shù)和新應(yīng)用根本不可能得以實(shí)現(xiàn)。雖然經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平以及市場(chǎng)和部分技術(shù)上的原因使得IPv6在短期內(nèi)的發(fā)展還不會(huì)太快，但是可以肯定，目前存在的制約IPv6發(fā)展的不利因素將會(huì)逐漸減少，未來(lái)的互聯(lián)網(wǎng)必然是以IPv6協(xié)議作為基礎(chǔ)的，而IPv4由于不能適應(yīng)互聯(lián)網(wǎng)長(zhǎng)期發(fā)展的需要將隨著IPv6的推廣而走向消亡。

就目前來(lái)看，IPv6的真正優(yōu)勢(shì)在于它提供了未來(lái)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展所需的足夠的地址資源，為網(wǎng)絡(luò)的長(zhǎng)期發(fā)展及新型應(yīng)用準(zhǔn)備了必要的條件。IPv6提供的并非短期的市場(chǎng)效益，不論是從運(yùn)營(yíng)商還是從設(shè)備制造商的角度來(lái)看，都是如此。由于以上原因，現(xiàn)階段希望運(yùn)營(yíng)商在IPv6網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)中大量投資是不切實(shí)際的。而設(shè)備制造商，特別是在IPv4設(shè)備的競(jìng)爭(zhēng)中沒(méi)能占據(jù)優(yōu)勢(shì)的生產(chǎn)商，出于開(kāi)發(fā)未來(lái)市場(chǎng)的需要，對(duì)IPv6的熱情相對(duì)運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)就要高得多。政府作為國(guó)家經(jīng)濟(jì)和信息技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略的規(guī)劃者，對(duì)IPv6的發(fā)展起著其他方面所不能取代的作用，政府的引導(dǎo)和支持對(duì)IPv6的發(fā)展必然會(huì)產(chǎn)生巨大的推動(dòng)，日本就是一個(gè)實(shí)例。

IPv6網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)實(shí)際上和下一代網(wǎng)絡(luò)(NGN)的建設(shè)相關(guān)性很大，應(yīng)該結(jié)合起來(lái)考慮。根據(jù)ITU-T的建議，NGN應(yīng)通過(guò)1個(gè)公共的分組傳送網(wǎng)絡(luò)在任何時(shí)候任何地點(diǎn)支持多種業(yè)務(wù)(如話音和數(shù)據(jù))，應(yīng)當(dāng)提供相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和接口以推動(dòng)業(yè)務(wù)提供商、網(wǎng)絡(luò)提供商和用戶(hù)之間的開(kāi)放和公平互通，應(yīng)推動(dòng)業(yè)務(wù)創(chuàng)新并降低操作、管理、維護(hù)和配置(OAMP)的復(fù)雜性，而軟交換、光網(wǎng)絡(luò)和IPv6則是NGN的三大要素。由于NGN的傳送平面采用了超長(zhǎng)距離大容量傳輸系統(tǒng)，從而減少了核心網(wǎng)絡(luò)的交換節(jié)點(diǎn)。隨著10G以太網(wǎng)等新技術(shù)的出現(xiàn)，未來(lái)的城域網(wǎng)可以利用端到端的以太網(wǎng)構(gòu)建，IP實(shí)現(xiàn)異質(zhì)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的功能從技術(shù)層面來(lái)看實(shí)際上已經(jīng)不需要了。同時(shí)多協(xié)議標(biāo)記交換(MPLS)和各種信令技術(shù)的運(yùn)用也弱化了IP的部分功能，因此對(duì)NGN的骨干網(wǎng)和底層，IPv6的需求并不迫切。在NGN的接入側(cè)，為了滿(mǎn)足用戶(hù)的個(gè)性化需求，要求提供多種豐富的接入手段，而多種類(lèi)型的應(yīng)用和終端以及移動(dòng)、無(wú)線接入方式的增加將產(chǎn)生對(duì)IP地址的大量需求。NGN主要的業(yè)務(wù)應(yīng)用將是IP應(yīng)用，使用基于IP的應(yīng)用協(xié)議，因此用戶(hù)的個(gè)性化需求以及NGN豐富的應(yīng)用，在NGN的邊緣和上層將會(huì)增加對(duì)IPv6的需求。在未來(lái)的NGN網(wǎng)絡(luò)中，IPv6將主要在業(yè)務(wù)承載層扮演角色，為大量的業(yè)務(wù)和應(yīng)用提供巨大的地址資源。

在現(xiàn)實(shí)的條件下，為了加快IPv6網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，需要政府、設(shè)備制造商、軟硬件制造商、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商和產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟等諸方面的共同努力。其中政府的作用尤其重要，由于受經(jīng)濟(jì)利益的制約，其他各方在IPv6的建設(shè)過(guò)程中都不太可能擔(dān)負(fù)起主要的角色。政府應(yīng)該將IPv6的建設(shè)作為一項(xiàng)有關(guān)國(guó)家信息技術(shù)和經(jīng)濟(jì)文化發(fā)展以及信息安全的長(zhǎng)期戰(zhàn)略目標(biāo)考慮，積極引導(dǎo)和推動(dòng)運(yùn)營(yíng)商、設(shè)備制造商、軟硬件制造商及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟對(duì)IPv6的采納和支持，并制訂相應(yīng)的法律、法規(guī)和政策，同時(shí)還可以參與建設(shè)非盈利性的IPv6網(wǎng)絡(luò)?；ヂ?lián)網(wǎng)的建設(shè)不是單個(gè)運(yùn)營(yíng)商、設(shè)備制造商或者產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟能夠完成的，實(shí)際上已經(jīng)不是一個(gè)單純的技術(shù)和市場(chǎng)問(wèn)題?；贗Pv4的互聯(lián)網(wǎng)就是在政府資助之下發(fā)展起來(lái)的，值得IPv6借鑒。設(shè)備制造商和軟硬件生產(chǎn)商出于開(kāi)發(fā)潛在市場(chǎng)的需要，可以在IPv6產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)上有所作為，提供高性能的IPv6網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，如高端和低端路由器、終端設(shè)備、協(xié)議棧軟件等。網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商為了了解和掌握新技術(shù)，開(kāi)發(fā)新業(yè)務(wù)，也可以積極進(jìn)行IPv6的運(yùn)營(yíng)實(shí)驗(yàn)，探索IPv6下的新盈利模式，尋找適合的過(guò)渡機(jī)制，逐漸實(shí)現(xiàn)從IPv4到IPv6的轉(zhuǎn)變。有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)化組織和各方組成的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟則需要加快新標(biāo)準(zhǔn)的制訂和現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的完善，為IPv6的早日實(shí)施作好準(zhǔn)備。

只要各方面共同努力為IPv6做好硬件、軟件、標(biāo)準(zhǔn)和政策法規(guī)等方面的準(zhǔn)備，那么在政府的引導(dǎo)下，IPv6大規(guī)模部署的進(jìn)程必然可以加快?？梢钥隙?，IPv6越早部署，綜合社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益也將越好?！?/p>

參考文獻(xiàn)：

[1] 蔣林濤. IPv6的標(biāo)準(zhǔn)化[J]. 中興通訊技術(shù)，2002，8(S0):10—12.

[2] 葉紹志， 劉輝， 李粵. 從搜索引擎看IPv6網(wǎng)絡(luò)增長(zhǎng)[J]. 中興通訊技術(shù)，2002，8(3):1—3.

[3] 李信滿(mǎn)， 趙宏. IPv6的安全體系結(jié)構(gòu)[J]. 中興通訊技術(shù)，2002，8(3):4—7.

[4] 范蓓蕾， 范忠禮. 適合IPv6/IPv4靈活轉(zhuǎn)換的GT64的實(shí)現(xiàn)[J]. 中興通訊技術(shù)，2002，8(3):16—19.

收稿日期：2002-12-04

作者簡(jiǎn)介：

張洪淵，上海交通大學(xué)畢業(yè)，工學(xué)博士?，F(xiàn)在深圳市中興通訊股份有限公司技術(shù)中心研究部從事下一代網(wǎng)絡(luò)、IPv6、高性能核心路由器等技術(shù)和產(chǎn)品的預(yù)研與開(kāi)發(fā)工作。

王利存，中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所畢業(yè)，工學(xué)博士?，F(xiàn)在深圳市中興通訊股份有限公司技術(shù)中心研究部從事下一代網(wǎng)絡(luò)、城域以太網(wǎng)、MPLS、IPv6等技術(shù)的預(yù)研與開(kāi)發(fā)工作。