文/本刊記者 王左利

2007 年3 月1 日，互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)始人Vint Cerf 訪問了清華大學(xué)，在參觀了CERNET2 后，他驚訝地說，在下一代互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)上，中國已經(jīng)走在了美國前面。第二天，在國家會議中心舉行的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)大會上，Vint Cerf 又說，“在此我想提醒諸位，中國在IPv6 方面已經(jīng)走得比世界上任何一個國家都要遠(yuǎn)了”。

一個試驗床的誕生

20 世紀(jì)80 年代初，IPv4 協(xié)議通過。在設(shè)計之初，它被要求能承載一千萬用戶，事實上，它支持了40 億數(shù)量的接入。在互聯(lián)網(wǎng)高速發(fā)展10 多年后，研究學(xué)者們意識到，40 億的地址將要逼近極限。

美國最早做出反應(yīng)。它意識到，要在IT 領(lǐng)域保持競爭優(yōu)勢，必須設(shè)計新一代IP 協(xié)議。因此，從1992年到1997 年，IETF 經(jīng)過不斷試錯、糾正、結(jié)合，在各國研究人員的共同努力下，IPv6 協(xié)議被最終確認(rèn)——擁有2 的128 次方個地址，相當(dāng)于地球上每一個平方米可以獲得10 的26 次方個地址。

IPv6 問世以后，基于未來戰(zhàn)略視角，全球主要發(fā)達(dá)國家紛紛開始IPv6 的研究和部署。歐洲建立GENAT2，美國建成INTERNET 2，亞太建成APAN。

在中國，1994 年合作建立CERNET 中國教育和科研計算機網(wǎng)的清華大學(xué)計算機系吳建平教授和電子工程系李星教授開始了對IPv6 的研究和部署。

2004 年1 月，在布魯塞爾，CERNET2 作為全球8 大下一代互聯(lián)網(wǎng)之一，與其他7 個下一代互聯(lián)網(wǎng)同時宣布開通并提供服務(wù)。CERNET 做的第一件事是建立試驗平臺，即CERNET-6Bone，也就是我國最早的IPv6 實驗床。該項目于1998 年發(fā)起，在國家自然基金委支持下，投資金額2500 萬，聯(lián)合6 所高校，在廣州、上海、北京建成廣域IPv6 網(wǎng)絡(luò)。

CERNET2 拓?fù)?/p>

這張實驗床的誕生，催生了一系列針對下一代互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)的研究，帶動了基于下一代互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用部署，培育了一批年輕的互聯(lián)網(wǎng)研究人員。

反其道而行之

2000 年期間，世界各國紛紛加快對下一代互聯(lián)網(wǎng)的研究步伐，大家都意識到，網(wǎng)絡(luò)已成為國家的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，下一代互聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)演進(jìn)過程中的一次重大升級，是各國重新定位互聯(lián)網(wǎng)話語權(quán)的歷史機遇。

2003 年，在57 位院士的建議下，經(jīng)國務(wù)院批復(fù)，8 個部委正式聯(lián)合啟動中國下一代互聯(lián)網(wǎng)示范工程CNGI。CERNET 承擔(dān)建設(shè)其中的核心網(wǎng)之一CNGICERNET2。

2004 年，CERNET2 主干網(wǎng)開通，成為世界上規(guī)模最大的純IPv6 大型互聯(lián)網(wǎng)主干網(wǎng)，全面支持IPv6 協(xié)議，連接了我國20 個城市的25 個核心節(jié)點。

2005 年建成的北京國內(nèi)/國際互聯(lián)中心CNGI-6IX，分別實現(xiàn)了和其他CNGI 示范核心網(wǎng)、美國INTERNET 2、歐洲GEANT2 和亞太地區(qū)APAN 的高速互聯(lián)。

CERNET2 僅是一個項目嗎？當(dāng)然不是。吳建平教授當(dāng)時就指出，互聯(lián)網(wǎng)越來越普及且深入社會各個領(lǐng)域，它不僅涉及重大的經(jīng)濟利益，更具重大的政治意義和戰(zhàn)略意義。他說，“在這個項目中，清華大學(xué)作為牽頭單位和主要組織者，應(yīng)當(dāng)對項目有清晰的認(rèn)識：我們肯定不只是簡單地達(dá)到國家對項目的要求，而要考慮到，在這個過程中如何自主創(chuàng)新，如何做出自己的關(guān)鍵設(shè)備和掌握自己的核心技術(shù)”。

這個基本定位決定了當(dāng)CERNET2 在建設(shè)中面臨一系列技術(shù)挑戰(zhàn)時的決策選擇。

第一個戰(zhàn)略選擇，在網(wǎng)絡(luò)路線上，CERNET2 選擇了建純的IPv6 網(wǎng)絡(luò)，這是非常大膽的，無論在當(dāng)時還是現(xiàn)在，都具有重重挑戰(zhàn)。因為所有的資源幾乎都在IPv4 上，這樣做如同拋棄一切成就，重新建立一個新世界。

當(dāng)時國際上通行的做法都是采用雙棧模式，既支持IPv4，又支持IPv6，但清華的研究團隊認(rèn)識到，這實際上仍是將矛盾轉(zhuǎn)化到IPv4 上。吳建平教授和李星教授認(rèn)為，要完成互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)本質(zhì)的創(chuàng)新，就需要在純IPv6 的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下進(jìn)行研究?！耙獎?chuàng)新一定要不同，必須有一點新的想法，如果循規(guī)蹈矩按照現(xiàn)有思路一定不能成功?！崩钚墙淌谡f。

中國工程院院士李國杰在2007 年提到這一決策時說：“CERNET2 采用的純IPv6 網(wǎng)，是大膽的創(chuàng)新。因為IPv6 現(xiàn)在剛起步，應(yīng)用還很少，世界上現(xiàn)行的一般做法是采用IPv6overIPv4 的方式，讓IPv6 上的用戶訪問IPv4 的資源。CERNET2 反其道而行之，它采用IPv4overIPv6 的方式，讓IPv4 的用戶訪問IPv6 的資源，看似很反常，但其實也很合情理，我們的目的不是要推IPv6 嗎？那就從現(xiàn)在開始強制培養(yǎng)應(yīng)用，讓未來用戶轉(zhuǎn)到IPv6 上來?！?/p>

2004 年1 月，中國CERNET 與美國、歐盟等全球最大的八大學(xué)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)宣布開通全球IPv6 下一代互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。

第二個戰(zhàn)略選擇，在組網(wǎng)方式上，CERNET2 選擇了復(fù)雜的組網(wǎng)方式：三分之二國產(chǎn)設(shè)備、三分之一國外設(shè)備。李星教授總結(jié)說，“要復(fù)雜，要混合，要不干凈”。為什么要這樣？因為只有復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)才能最大程度地暴露問題，暴露出問題，才會在解決中進(jìn)步。這其中也蘊含著一個培養(yǎng)人才的思路，清華大學(xué)教授考學(xué)生有一個理念，叫“教一練二考三”，一定是平時作業(yè)中沒有見過的考試題目才能測試出考生的真實水平。網(wǎng)絡(luò)環(huán)境也是如此，只有復(fù)雜的環(huán)境才能培養(yǎng)人。同時，還有一個重要的考慮：“在基礎(chǔ)設(shè)備上，不能簡單強調(diào)國內(nèi)、國外設(shè)備，我們的產(chǎn)品和設(shè)備一定要參與國際大競爭，互聯(lián)網(wǎng)是一定要國際化的?！崩钚墙淌谡f。

攻堅核心技術(shù)

在關(guān)鍵路線確定后，吳建平教授和李星教授遇到的首要挑戰(zhàn)是兩代網(wǎng)如何過渡。

由于語法、語義和時序不同，不能兼容，IPv4 和IPv6 之間的過渡非常具有挑戰(zhàn)性。在如何與IPv4 打通這一問題上，他們先后研究了IPv4overIPv6 的隧道過渡技術(shù)和基于無狀態(tài)IPv4/IPv6 的翻譯技術(shù)。

2005 年，研究團隊在國際上首次提出“IPv4overIPv6隧道過渡技術(shù)”，采用路由尋址變換的方式穿透IPv6主干網(wǎng)實現(xiàn)過渡。技術(shù)研發(fā)出來后，取得了重要的進(jìn)展，并形成了國際互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化組織IETF 的若干RFC標(biāo)準(zhǔn)。

中國下一代互聯(lián)網(wǎng)示范工程CNGI-CERNET2/6IX 驗收會現(xiàn)場

2007 年，團隊認(rèn)識到隧道技術(shù)還是不能使IPv4 和IPv6 互聯(lián)互通。所謂互聯(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)，就可以逐步從IPv4 向IPv6 轉(zhuǎn)移，既可以實現(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，用戶可在不知不覺中實現(xiàn)過渡。

在團隊的不懈研究下，IVI 技術(shù)形成。在羅馬數(shù)字里，IV 是四，VI 是六，IVI 代表IPv4 和IPv6 的過渡訪問。實際上，這類似于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，IPv4 和IPv6 互通的問題得以基本解決。IVI 成為當(dāng)前公認(rèn)的向IPv6 過渡最可靠的方式，并獲得了9 個國際互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)組織IETF 的RFC。IVI 的出現(xiàn)標(biāo)志著清華大學(xué)CERNET2 團隊的研究成果整體達(dá)到國際領(lǐng)先水平，使無狀態(tài)翻譯技術(shù)首次在全球互聯(lián)網(wǎng)上規(guī)模使用，對于引領(lǐng)全球向IPv6 下一代互聯(lián)網(wǎng)過渡具有重要意義。

對互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)的研究貫穿整個CERNET2 的建設(shè)與部署中。吳建平教授認(rèn)為，互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)在發(fā)展中不斷演進(jìn)和創(chuàng)新，在演進(jìn)過程中，推動著互聯(lián)網(wǎng)新的技術(shù)發(fā)展，科研人員應(yīng)當(dāng)積極參與其中。

安全性一直是互聯(lián)網(wǎng)的重大安全問題，斯諾登事件之后這一點更加得到全球認(rèn)可，網(wǎng)絡(luò)空間安全的重要性引起了全球的高度重視。

吳建平教授認(rèn)為，IPv6 為解決全球性重大安全問題，以及我國掌握核心技術(shù)提供了新的技術(shù)平臺。在CERNET2 的建設(shè)中，他們研究了真實IPv6 源地址驗證技術(shù)及其規(guī)模應(yīng)用。接入網(wǎng)真實源地址驗證技術(shù)的基本思想是：通過一個由真實IPv6 地址準(zhǔn)入驗證服務(wù)器、真實IPv6 地址準(zhǔn)入交換機和真實IPv6 地址準(zhǔn)入客戶端構(gòu)成的系統(tǒng)對用戶進(jìn)行準(zhǔn)入控制。該技術(shù)為網(wǎng)絡(luò)攻擊行為溯源提供技術(shù)基礎(chǔ)，為網(wǎng)絡(luò)空間大國博弈提供網(wǎng)絡(luò)行為真實性依據(jù)。該技術(shù)由IETF 批準(zhǔn)通過成為RFC5210，是在非中文相關(guān)的互聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)領(lǐng)域以我國學(xué)者為主體署名的第一個互聯(lián)網(wǎng)RFC。

一個協(xié)同創(chuàng)新平臺

CNGI 項目首期于2003 年啟動，2006 年驗收。驗收會上，CNGI-CERNET2 通過了眾多院士領(lǐng)銜參加的鑒定驗收。專家們高度評價CERNET2 在下一代互聯(lián)網(wǎng)研究上所獲得的突破性成績，“屬國際首創(chuàng)，總體上達(dá)到世界領(lǐng)先水平”。同年，CERNET2因為這些突破性成就，入選兩院院士評選的10 大科技進(jìn)展。

2007 年，CNGI-CERNET2 獲得國家科技進(jìn)步二等獎。2013 年，下一代互聯(lián)網(wǎng)4over6 過渡技術(shù)榮獲國家發(fā)明二等獎。2010 年，國際互聯(lián)網(wǎng)協(xié)會把最高獎波斯塔爾獎授予吳建平教授。2017 年，“基于無狀態(tài)翻譯的IPv6 融合過渡技術(shù)及應(yīng)用”獲得中國通信學(xué)會科學(xué)技術(shù)獎一等獎。

百所IPv6 校園網(wǎng)提供千個應(yīng)用服務(wù)，跨國界藝術(shù)表演。

獲國際互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)RFC 情況

目前，CERNET2 擁有41 個節(jié)點，支持全部CERNET 用戶接入IPv6，是我國研究下一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、開發(fā)重大應(yīng)用、推動下一代互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要基礎(chǔ)試驗設(shè)施，為我國下一代互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。

同時，CERNET2 成為全國范圍的產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新平臺。在CNGI-CERNET2 的基礎(chǔ)上，高校紛紛行動，極大豐富了IPv6 網(wǎng)絡(luò)上的資源，進(jìn)而培育了我國最初的IPv6 用戶。2009～2012 年期間，百所高校校園網(wǎng)IPv6 技術(shù)升級，研制完成并規(guī)模應(yīng)用了IPv6 網(wǎng)絡(luò)運行管理與服務(wù)支撐系統(tǒng)，升級改造和新開發(fā)了一批重要的教育科研IPv6 網(wǎng)絡(luò)信息資源與應(yīng)用系統(tǒng)。

在發(fā)展中，CERNET2 團隊意識到，對下一代互聯(lián)網(wǎng)的研究一定要激發(fā)大學(xué)生群體的創(chuàng)造性和興趣。從2015 年開始，CERNET 國家網(wǎng)絡(luò)中心和賽爾網(wǎng)絡(luò)合作舉辦每年一度的“下一代互聯(lián)網(wǎng)IPv6 技術(shù)創(chuàng)新項目及大賽”，鼓勵和支持各會員高校師生積極開展下一代互聯(lián)網(wǎng)軟硬件技術(shù)及應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)空間安全技術(shù)的創(chuàng)新研究。5 年來，高校中一批又一批的學(xué)生和教師潛心鉆研，貢獻(xiàn)自己的聰明才智，產(chǎn)生了多項具有創(chuàng)造力和生命力的IPv6 應(yīng)用，為下一代互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用創(chuàng)新做出了貢獻(xiàn)。

迎接新的開始

經(jīng)過20 年的發(fā)展，IPv4 已成為全球的重要基礎(chǔ)設(shè)施，但因地址已耗盡，向IPv6 過渡大勢所趨。2016 年11 月，IETF 組織最高領(lǐng)導(dǎo)層IAB 發(fā)表的關(guān)于支持IPv6發(fā)展的重要聲明指出，IAB 希望IETF 能夠在新的RFC標(biāo)準(zhǔn)中，停止要求新設(shè)備和新的擴展協(xié)議兼容IPv4，未來的新協(xié)議全部在IPv6 基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化。這個公告的發(fā)布表明IETF 正式放棄IPv4，未來所有信息全部要建立在IPv6 的基礎(chǔ)上。這是互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展過程中一個非常重要的里程碑，表明IPv6 成為互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)無可爭議的發(fā)展趨勢和方向。

然而，2013 年以來，當(dāng)世界各國紛紛加快發(fā)展部署IPv6 時，我國的IPv6 發(fā)展卻放慢腳步，運營商和互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的相互等待使IPv6 止步不前。不進(jìn)則退，幾年之后，我國IPv6 的總體發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于許多發(fā)達(dá)國家，甚至是發(fā)展中國家。

在此背景下，2017 年底，中共中央辦公廳、國務(wù)院辦公廳及時印發(fā)《推進(jìn)IPv6 規(guī)模部署行動計劃》，以國家行動推動IPv6 規(guī)模部署，IPv6 發(fā)展迎來了新時代。

2018 年中，教育部科技司司長雷朝滋指出，在正在掀起的全行業(yè)的IPv6 大規(guī)模部署中，CERNET2作為應(yīng)用先鋒，要積極依托多年來在IPv6 上的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)、用戶基礎(chǔ)、研究基礎(chǔ)等優(yōu)勢，加強與產(chǎn)業(yè)界的技術(shù)交流和經(jīng)驗分享，勇于承擔(dān)向IPv6 過渡的示范重任。起到支撐“互聯(lián)網(wǎng)+”行動計劃，超前布局下一代互聯(lián)網(wǎng)的示范作用，為國家的IPv6 發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)安全發(fā)揮重要示范作用。

與此同時，把握IPv6 規(guī)模部署的歷史機遇，加大對互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)的研究，對體系研究進(jìn)行持續(xù)創(chuàng)新和投入，依靠體系結(jié)構(gòu)上的創(chuàng)新，解決互聯(lián)網(wǎng)安全問題尤為重要?！盎ヂ?lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)是互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵核心技術(shù)，互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)研究從未停止，競爭愈演愈烈?！眳墙ㄆ浇淌谡f。

2018年，吳建平教授應(yīng)邀參加中央電視臺《開講啦》節(jié)目，講述關(guān)于下一代互聯(lián)網(wǎng)IPv6 的故事。他說：“中國不能僅僅是互聯(lián)網(wǎng)的享用者，更應(yīng)該成為互聯(lián)網(wǎng)的貢獻(xiàn)者。我們不預(yù)測未來，我們創(chuàng)造未來!”