文/本刊記者 王左利

IPv6部署，就必然涉及兩代網(wǎng)過渡技術(shù)，清華大學(xué)教授李星及其團(tuán)隊(duì)的項(xiàng)目——“基于無狀態(tài)翻譯的IPv6融合過渡技術(shù)及應(yīng)用”榮獲2017年中國通信學(xué)會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)，本刊就兩代網(wǎng)過渡技術(shù)對李星老師進(jìn)行了專訪。

李星清華大學(xué)教授

“1990年即將開始的時(shí)候，美國《時(shí)代》周刊總結(jié)了20世紀(jì)80年代的技術(shù)發(fā)展，提到了眾多的發(fā)明，比如個(gè)人計(jì)算機(jī)、激光唱盤、遙控器等。當(dāng)時(shí)我認(rèn)為90年代最重要的技術(shù)發(fā)展將是Internet,這一點(diǎn)‘不幸’被我言中?！敝髮⒔?0年的時(shí)間，李星圍繞他認(rèn)定的“最重要的技術(shù)”進(jìn)行了專注的研究。

1993年，李星參與了中國教育和科研計(jì)算機(jī)網(wǎng)CERNET的規(guī)劃與建設(shè)，1998年，他主持建立了中國第一個(gè)IPv6試驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)CERNET-6BONE，2007年，他和團(tuán)隊(duì)提出從IPv4到IPv6的互通技術(shù)IVI，為IPv4向IPv6的過渡提供了可行的方案。

作為最早從事IPv6下一代互聯(lián)網(wǎng)研究的科研工作者，李星表示，IPv6是網(wǎng)絡(luò)空間發(fā)展不可逾越的階段，它雖然不是下一代互聯(lián)網(wǎng)的全部，但它是下一代互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)，這樣重大的互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展時(shí)機(jī)不容我們錯(cuò)過。

從CERNET-6BONE到IVI

下一代互聯(lián)網(wǎng)IPv6最初的設(shè)計(jì)意圖是解決尋址的可擴(kuò)展問題。在目前廣泛使用的互聯(lián)網(wǎng)IPv4協(xié)議中，表示一臺聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的地址是由32位數(shù)字記錄的，這意味著整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)最多能夠容納2的32次方地址，也就是約40億臺設(shè)備，當(dāng)時(shí)互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)計(jì)者也沒有想到，日后互聯(lián)網(wǎng)會(huì)以如此速度在全球迅速發(fā)展。隨著網(wǎng)絡(luò)的普及、智能設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，人們對IP地址的需求開始指數(shù)增長，在這樣的背景下，IPv6運(yùn)用而生，2的128次方的地址使得“地球上的每一顆沙子都有一個(gè)地址”。

然而，IPv6的設(shè)計(jì)者放棄了與IPv4的兼容，這導(dǎo)致IPv6從上個(gè)世紀(jì)九十年代提出到現(xiàn)在，二十年來一直難以大規(guī)模普及。

清華大學(xué)是全球最早研究IPv6的學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)之一。1998年，李星教授主持建立了基于IPv6 over IPv4技術(shù)的中國第一個(gè)IPv6試驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)CERNET-6BONE。這是我國最早的IPv6實(shí)驗(yàn)床，當(dāng)時(shí)培養(yǎng)了一大批下一代互聯(lián)網(wǎng)人才。隨后到2003年，CNGI中國下一代互聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目啟動(dòng)，當(dāng)時(shí)CERNET決策要做一個(gè)純的IPv6網(wǎng)，舍棄了雙棧的方法。2005年，CERNET純IPv6網(wǎng)建成，在如何與IPv4打通這一問題上，一開始考慮采用IPv4 over IPv6隧道的辦法，取得了重要的進(jìn)展，形成了國際互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化組織IETF的若干RFC標(biāo)準(zhǔn)。“但到2007年，研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)識到隧道還是不能使IPv4和IPv6互聯(lián)互通”?；ヂ?lián)互通，就是IPv6的服務(wù)器要能被純IPv4訪問，IPv4的服務(wù)器要能被IPv6訪問。有了互聯(lián)互通的技術(shù)，就可以通過這一技術(shù)逐步從IPv4往IPv6轉(zhuǎn)移，既可以實(shí)現(xiàn)服務(wù)，也可以與IPv4完全互通，從而新建純IPv6網(wǎng)絡(luò)，并逐漸將現(xiàn)有的IPv4用戶轉(zhuǎn)移到IPv6上，用戶在不知不覺中就可以實(shí)現(xiàn)過渡。

因?yàn)镮Pv4與IPv6協(xié)議不兼容，實(shí)現(xiàn)IPv4和IPv6互聯(lián)互通的難度非常之大?！斑@就如對兩種語言進(jìn)行翻譯，但是兩種語言的語態(tài)、語態(tài)構(gòu)成不一樣，你必須把這些都一一搞定，不然就無法做到互聯(lián)互通。”李星說。在這個(gè)過程中，李星有幾個(gè)結(jié)論，首先是，不可能有一個(gè)“旗幟日”，那一天全世界把IPv4停掉，用IPv6。其次是，過渡是非常非常困難的一件事兒，必須面對現(xiàn)實(shí)。

經(jīng)過不懈的努力，研究團(tuán)隊(duì)終于發(fā)明了解決IPv4協(xié)議和IPv6協(xié)議的互聯(lián)互通技術(shù)“IVI”。IVI是李星的一名學(xué)生想到的名字，在羅馬數(shù)字里，IV是四，VI是六，所以IVI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，這部分地址不再分配給實(shí)際的IPv4主機(jī)使用，而是把映射成的IPv6地址分配給IPv6主機(jī)使用。

IVI技術(shù)方案出來以后，IPv4和IPv6互通的基本問題解決了，成為公認(rèn)的當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)IPv4向IPv6過渡最靠譜的方式。IVI系列技術(shù)獲得了9個(gè)國際互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化組織IETF的RFC，并已經(jīng)被其他RFC標(biāo)準(zhǔn)引用達(dá)141次以上，成為IPv4和IPv6互聯(lián)互通最核心的互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。

實(shí)際上，國際上關(guān)于IPv4/IPv6的過渡技術(shù)并不少，但后來為什么基于無狀態(tài)IPv4/IPv6翻譯的技術(shù)能脫穎而出？從五個(gè)方面可以說明IPv4/IPv6翻譯技術(shù)的突破：首先，單棧技術(shù)比雙棧技術(shù)有更好的可管理性和安全性，只有翻譯技術(shù)可以實(shí)施單棧；其次，IPv4/IPv6翻譯技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)IPv4/IPv6互聯(lián)互通，而雙棧和隧道技術(shù)無法做到；第三，無狀態(tài)IPv4/IPv6翻譯技術(shù)是所有翻譯技術(shù)的基礎(chǔ)和根基；第四，無狀態(tài)技術(shù)具有更好的可擴(kuò)展性和安全性，而有狀態(tài)技術(shù)無法做到；第五，隧道技術(shù)可以看成是雙重翻譯技術(shù)的特例，雙重翻譯技術(shù)可以看成是翻譯技術(shù)的特例，而純IPv6 技術(shù)也可以看成是翻譯技術(shù)退化的特例，因此形成了平滑的過渡路線圖?！癐VI所做的事情有點(diǎn)像讓高速行駛的四缸汽車在不熄火的情況下逐步升級成六缸汽車，感覺非常的黑科技?！睒I(yè)界有人評價(jià)說。

不進(jìn)則退法則

CERNET-6BONE是一個(gè)啟程，意味著我國踏上IPv6的道路。這早于許多國家和地區(qū)，歐盟的IPv6研究始于2000年，美國的教育網(wǎng)接觸IPv6則是在2002年以后了。

中國一度處于IPv6研究和部署的前沿。在國際互聯(lián)網(wǎng)組織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，美國則是200萬。而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%。所以業(yè)界普遍的說法是，我國的IPv6是“起個(gè)大早，趕個(gè)晚集”。

李星用“不進(jìn)則退”來形容2013年之后的IPv6部署。從2014年開始，國外下一代互聯(lián)網(wǎng)部署節(jié)奏加快。主要原因有幾個(gè)：發(fā)達(dá)國家以IPv6助力網(wǎng)絡(luò)反恐，而發(fā)展中國家以IPv6推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)普及；從業(yè)務(wù)層面來看，互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)以IPv6創(chuàng)新業(yè)務(wù)，電信運(yùn)營商以IPv6部署下一代通信網(wǎng)絡(luò)。以美國為例，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。

那么，是什么阻擋了IPv6在中國的步伐？首要原因是中國已習(xí)慣NAT地址轉(zhuǎn)換，早先因?yàn)榈刂肪o張的原因，公網(wǎng)普遍采用了私有地址NAT轉(zhuǎn)換，顯得對于IPv6地址的需求就沒有那么迫切。

另一個(gè)重要的原因是， IPv6這種國家基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展有賴于電信運(yùn)營商以及知名信息提供商的共同努力。從國內(nèi)運(yùn)營商的角度來看，推動(dòng)新技術(shù)則是一件風(fēng)險(xiǎn)和成本都很大的事，而從國內(nèi)信息提供商的層面來看，他們的眼光又非常的“市場經(jīng)濟(jì)”，還沒有以一種戰(zhàn)略性的、使命感的角度來看待和推動(dòng)IPv6。反觀國外的信息提供商，如谷歌、蘋果、亞馬遜、FACEBOOK對IPv6都非常積極?！癐Pv6的發(fā)展需要企業(yè)的前瞻性和遠(yuǎn)見性，如果我們的網(wǎng)絡(luò)和信息提供商，尤其是BAT這三家公司都能行動(dòng)起來，IPv6的推動(dòng)就會(huì)容易，反之則難?！崩钚钦f。

認(rèn)清自己與堅(jiān)持下去

李星介紹說，目前，國際上圍繞IPv6的討論主要有幾個(gè)方向：

第一，如何大規(guī)模部署IPv6？

他表示，原來大家在IPv6的過渡中既要考慮IPv4，又要考慮IPv6，現(xiàn)在新的趨勢是只考慮IPv6，而如何在純IPv6的環(huán)境下還能跟IPv4互通，這就需要用到IVI系列技術(shù)。

第二，物聯(lián)網(wǎng)等這些新應(yīng)用如何在IPv6上應(yīng)用？李星表示，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。他提到，現(xiàn)在我們所提到的物聯(lián)網(wǎng)實(shí)際上很多都不是真正的物聯(lián)網(wǎng)，所以我們看到，小米有小米的物聯(lián)網(wǎng)，京東有京東的物聯(lián)網(wǎng)，而真正的物聯(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)。到時(shí)候所有的傳感器之間都要打通，實(shí)現(xiàn)通訊，這對IP地址的需求非常迫切。這也就是IPv6重要性的體現(xiàn)。

第三就是安全。“安全非常重要，IPv6其實(shí)開拓了一個(gè)安全的新領(lǐng)域?！彼f。

在2000年出版的《IPv6原理與實(shí)踐》一書的序言中，李星寫道：我參與了中國教育和科研計(jì)算機(jī)網(wǎng)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)和運(yùn)行。我為中國Internet近兩年來的發(fā)展感到振奮，但又有些悲哀。為什么Internet在美國誕生，為什么第二代Internet仍然在美國誕生，我們有機(jī)會(huì)讓第N代Internet在中國誕生嗎？

距離這本書的出版已過去18年，然而，我們有機(jī)會(huì)讓第N代互聯(lián)網(wǎng)誕生在中國嗎？”這樣的疑問和期待一直存在，而優(yōu)秀的互聯(lián)網(wǎng)人才的培養(yǎng)是解決之道。李星認(rèn)為，互聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)一定要給環(huán)境，一個(gè)開放的、寬松的環(huán)境是創(chuàng)新的土壤。對于互聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)來說，實(shí)驗(yàn)環(huán)境的提供尤其重要，要給學(xué)生們提供一個(gè)可以“玩”起來的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，但這件事目前來看，做得并不太好?！盎ヂ?lián)網(wǎng)最活躍的新東西應(yīng)當(dāng)是學(xué)生做出來的，就像美國的Facebook，谷歌，都是學(xué)生開始做，逐步走上社會(huì)。但這幾年從國內(nèi)來看，這樣的適合于創(chuàng)新的環(huán)境遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠?！彼?BONE舉例，做6BONE的時(shí)候，清華申請了很大一個(gè)地址塊，一部分用來管理，另外一部分用來讓學(xué)生自由探索。如果按照現(xiàn)在的管理規(guī)定，學(xué)生自己建一個(gè)網(wǎng)站提供服務(wù)涉及到各種備案制度，基本上不可能。但對于互聯(lián)網(wǎng)而言，網(wǎng)絡(luò)是實(shí)驗(yàn)科學(xué)，在此基礎(chǔ)上的實(shí)驗(yàn)必須要有一定規(guī)模才能夠行?！坝芯湓捳f，做硬件的時(shí)候，你不會(huì)浪費(fèi)晶體管就要失敗，做網(wǎng)絡(luò)的話，你不會(huì)浪費(fèi)帶寬也會(huì)失敗。做IPv6，你不會(huì)浪費(fèi)IP地址也會(huì)失敗?！?/p>

關(guān)于科研，李星跟清華的學(xué)生提過兩句話，第一句話，你要認(rèn)清自己，你再聰明，世界上比你聰明的人有的是。所以，一個(gè)好的想法和創(chuàng)意，你能想出來，別人照樣能夠想出來，世界上的聰明人多極了。第二句話，想出來的人很多，但是真正做到底的人很少，所以，你找到一個(gè)好題目，做上三年可能入門了，做上五年你幾乎可以頂尖，如果能做到八年你就是這個(gè)領(lǐng)域的頂尖人物了，所以一定要堅(jiān)持下去。

對于互聯(lián)網(wǎng)，李星反復(fù)提到的一個(gè)觀點(diǎn)是，“我們不預(yù)測未來，我們創(chuàng)造未來”，研究網(wǎng)絡(luò)依靠的是實(shí)實(shí)在在的創(chuàng)造，實(shí)驗(yàn)，部署。他表示，“IPv6是必然發(fā)展之路，而且現(xiàn)在IPv6在我國大規(guī)模部署的時(shí)機(jī)也已經(jīng)成熟。如果我們踏踏實(shí)實(shí)地抓住現(xiàn)在的時(shí)機(jī)，未來互聯(lián)網(wǎng)的形勢將完全不一樣?！?/p>