CERNET網(wǎng)絡(luò)中心副主任、清華大學(xué)教授李星充分認(rèn)識IPv6在互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中的作用

編者按

近年來，全球IPv6部署全面加速，包括ISOC、ICANN、IAB、IETF等機(jī)構(gòu)都在全面推動(dòng)IPv6的發(fā)展。作為互聯(lián)網(wǎng)大國，我國的IPv6產(chǎn)業(yè)推動(dòng)和商用落地計(jì)劃也在緊鑼密鼓的進(jìn)展中。2016年12月7日，在GNTC全球網(wǎng)絡(luò)技術(shù)大會(huì)“IPv6下一代互聯(lián)網(wǎng)”專場峰會(huì)上，CERNET網(wǎng)絡(luò)中心副主任、清華大學(xué)教授李星、北京郵電大學(xué)教授馬嚴(yán)、華中科技大學(xué)教授劉德明等專家學(xué)者分別作了主題報(bào)告。本刊擷取了部分演講嘉賓的觀點(diǎn)，對于IPv6在互聯(lián)網(wǎng)中將發(fā)揮的作用，如何實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新，如何在物聯(lián)網(wǎng)中應(yīng)用分別進(jìn)行闡述。

如今，IPv4的地址遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足人們的需求。隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展，人們可能會(huì)有好幾個(gè)移動(dòng)終端，每一個(gè)終端都需要一個(gè)地址。從互聯(lián)網(wǎng)普及率來看，中國是50%，而發(fā)達(dá)國家為80%，互聯(lián)網(wǎng)的繼續(xù)普及使得對IP地址的資源需求更加強(qiáng)烈。加上逐漸成熟的云計(jì)算，也加劇了IP地址匱乏資源短缺的壓力。

中國較少使用IPv6的原因

在全球IPv4地址已經(jīng)耗盡的情況下，為什么中國較少使用IPv6？這是因?yàn)橥ㄟ^NAT技術(shù)實(shí)現(xiàn)多個(gè)用戶共享一個(gè)IPv4地址。NAT44減少了IP地址的消耗，并帶來一定的安全性。但是也存在一些缺點(diǎn)，如單向性，破壞了IP端到端的模式。降低了網(wǎng)絡(luò)性能，增加了網(wǎng)絡(luò)時(shí)延，在網(wǎng)絡(luò)大的時(shí)候，會(huì)成為通信的瓶頸。一旦NAT網(wǎng)關(guān)遭受攻擊，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)就會(huì)癱瘓，增加了安全風(fēng)險(xiǎn)。

與NAT44相比，IPv6最大的優(yōu)點(diǎn)是增大了地址空間。中國學(xué)生人數(shù)較多，幾乎達(dá)到了美國的總?cè)丝跀?shù)，有句笑話是“中國一打鈴，全美國都上課”，因此，教育網(wǎng)的發(fā)展是非常關(guān)鍵的。CNGI-CERNET2項(xiàng)目的總體技術(shù)路線是“一個(gè)核心” 和“八個(gè)堅(jiān)持”，即以IPv6為技術(shù)核心的自主創(chuàng)新； 堅(jiān)持建設(shè)純IPv6網(wǎng)絡(luò)的基本原則； 堅(jiān)持國產(chǎn)設(shè)備為主,多個(gè)廠商設(shè)備混合組網(wǎng)的部署方針； 堅(jiān)持復(fù)雜試驗(yàn)和簡單運(yùn)行協(xié)調(diào)發(fā)展的設(shè)計(jì)理念 ；堅(jiān)持先進(jìn)性與實(shí)用性相統(tǒng)一的實(shí)施步驟 ；堅(jiān)持以滿足用戶需求為出發(fā)點(diǎn) ；堅(jiān)持為新技術(shù)研究試驗(yàn)提供支持的發(fā)展方向；堅(jiān)持走國際化道路，積極參與國際標(biāo)準(zhǔn)的制定 ；堅(jiān)持以人為本、培養(yǎng)人才的根本任務(wù) 。

盡管已經(jīng)過渡了十年，但是這些理念現(xiàn)在看來也是非常正確的。如果理念沒有想清楚，盲目跟風(fēng)是沒有用的。如何去落實(shí)？建議從以下幾方面著手：第一，在其他國家選擇做雙棧的時(shí)候，我們選擇純IPv6；第二，在設(shè)備選擇上堅(jiān)持多廠商設(shè)備混合組網(wǎng)。CERNET是生產(chǎn)網(wǎng)，因此設(shè)計(jì)理念越簡單越好，而CERNET2是實(shí)驗(yàn)網(wǎng)，設(shè)計(jì)應(yīng)該越復(fù)雜越好，這樣才能培養(yǎng)人才隊(duì)伍，發(fā)現(xiàn)問題不斷創(chuàng)新。有了純IPv6主干網(wǎng)可以來進(jìn)行創(chuàng)新，其他人都采用6over4，那我們就可以采用4over6的機(jī)制，同時(shí)利用翻譯過渡技術(shù)把IPv4和IPv6真正打通。2008年5月，開通北京2008奧運(yùn)會(huì)IPv6官方網(wǎng)站，這是奧運(yùn)史上第一個(gè)IPv6官方網(wǎng)站，即便是后來的倫敦奧運(yùn)會(huì)和巴西奧運(yùn)會(huì)都還沒有，這也是一種引領(lǐng)。

在2012年和2013年的統(tǒng)計(jì)中，當(dāng)時(shí)全世界IPv6互聯(lián)網(wǎng)普及率排名中國是第一，美國是第二，基本上都是1%。從用戶數(shù)量來看，中國是500萬，基本都是教育網(wǎng)的用戶，而美國則是200萬。但是，2016年初，中國的IPv6普及率稍顯落后，只有0.70%，而美國則超過30%，因此說中國的IPv6是“起了個(gè)大早，趕了個(gè)晚集”。美國近十年發(fā)展特別快的原因是美國是互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)源地，它比較習(xí)慣于采用公有地址端對端方式建網(wǎng)，這樣當(dāng)IPv4地址用盡后可以馬上進(jìn)入IPv6端對端的理念，而不是采用NAT轉(zhuǎn)換；另外，高科技公司的支持也驅(qū)動(dòng)了IPv6的發(fā)展，形成完整的產(chǎn)業(yè)鏈。

制約我國下一代互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的因素

制約我國下一代互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的因素主要有以下幾個(gè)方面：一是采用私有地址轉(zhuǎn)換，這是解決IP地址短缺的權(quán)宜之計(jì)，不利于保障網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量和網(wǎng)絡(luò)安全，影響我國互聯(lián)網(wǎng)長遠(yuǎn)發(fā)展；二是缺少IPv6信息資源；三是網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)現(xiàn)狀，防火墻管理控制，制約了IPv6發(fā)展。

IPv4和IPv6之間一定要打通，因此我們提出了翻譯過渡技術(shù)——IVI。IVI的說法靈感來源于羅馬數(shù)字，IV是四，VI是六，所以IVI可代表IPv4和IPv6過渡和互訪。IVI主要思路是從全球IPv4地址空間(IPG4)中，取出一部分地址映射到全球IPv6地址空間(IPG6)中。在IPG4中，每個(gè)運(yùn)營商取出一部分IPv4地址，被用來在IVI過渡中使用，被取出的這部分地址稱為IVI4(i)地址，這部分地址不能分配給實(shí)際的真實(shí)主機(jī)使用了。翻譯過渡技術(shù)有幾個(gè)概念首先需要了解清楚：第一，IPv4和IPv6理論上不兼容，所以不可能互聯(lián)互通；第二，真正的IPv4機(jī)器跟IPv6互通的時(shí)候，它認(rèn)為自己的對端還是IPv4，同樣地，IPv6跟IPv4互通時(shí)，它認(rèn)為自己的對端是IPv6。實(shí)際上，通過翻譯器呈現(xiàn)的是一種鏡像。

IVI的地址映射規(guī)則是在IPv6地址中插入IPv4地址。地址的0-31位為ISP的/32位的IPv6前綴，32-39位設(shè)置為FF，表示這是一個(gè)IVI映射地址。40-71位表示插入的全局IPv4空間(IVIG4)的地址格式，如IPv4/24映射為IPv6/64而IPv4/32映射為IPv6/72。

舉一個(gè)例子，http://ivi.bupt.edu.cn/由北京郵電大學(xué)馬嚴(yán)老師團(tuán)隊(duì)建設(shè)的，是一個(gè)純IPv6的視頻服務(wù)器，IPv4用戶通過翻譯器可以訪問，用戶還可以自主選擇進(jìn)行雙重翻譯，那么不管是IPv4還是IPv6用戶都可以訪問這個(gè)域名。另外，蘋果公司要求App Store于2016年6月1日實(shí)施全新策略，所有提交至蘋果App Store的iOS應(yīng)用申請必須要兼容面向硬件識別和網(wǎng)絡(luò)路由的最新互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議——IPv6-only標(biāo)準(zhǔn)。因?yàn)樘O果公司是封閉系統(tǒng)，如果不支持IPv6是不會(huì)讓應(yīng)用上架的，因此它可以控制一次翻譯。安卓系統(tǒng)是開放的，所以只能基于兩次翻譯。

預(yù)計(jì)到2020年，將會(huì)有200-500億的聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，采用NAT技術(shù)肯定是不現(xiàn)實(shí)的。真正的物聯(lián)網(wǎng)，應(yīng)該是傳感器和設(shè)備之間可以相互通信，一定是端對端的IP通信才能稱為真正的物聯(lián)網(wǎng)。

未來，機(jī)會(huì)依然存在，要充分認(rèn)識IPv6在互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中的作用，針對中國特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展，應(yīng)對網(wǎng)絡(luò)空間安全的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，抓住超大規(guī)?；ヂ?lián)網(wǎng)的發(fā)展機(jī)遇。同時(shí)，也是最關(guān)鍵的，要重視技術(shù)研發(fā)和國際標(biāo)準(zhǔn)的推進(jìn)。

（本文根據(jù)CERNET網(wǎng)絡(luò)中心副主任、清華大學(xué)教授李星在2016全球網(wǎng)絡(luò)技術(shù)大會(huì)上的部分演講整理，未經(jīng)本人確認(rèn)）