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(xiàng)行動(dòng)計(jì)劃（2021-2023年）》，（以下簡稱專項(xiàng)行動(dòng)計(jì)劃）。文件指出，到2021年底，我國移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)IPv6流量占比超過20%，固定網(wǎng)絡(luò)IPv6流量規(guī)模較2020年底提升20%以上。到2023年底，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)IPv6流量占比超過50%，固定網(wǎng)絡(luò)IPv6流量規(guī)模達(dá)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(xiàng)行動(dòng)計(jì)劃的發(fā)布對(duì)于中國IPv6未來的發(fā)展有何影響？

IPv4 地址枯竭，IPv6應(yīng)用前景廣闊

眾所周知，IP 地址是重要的互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)資源，是互聯(lián)網(wǎng)各系統(tǒng)識(shí)別和數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕A(chǔ)。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(gè)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(gè)地址空間。不過，隨著互聯(lián)網(wǎng)的廣泛應(yīng)用，IPv4地址不足的問題日益嚴(yán)峻，自2011年2月3日互聯(lián)網(wǎng)號(hào)碼分配機(jī)構(gòu)（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(jī)構(gòu)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(rèn)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(jí)演進(jìn)不可逾越的階段。IPv6地址的長度為128位，可以提供3.4×1038個(gè)IP 地址空間，目前普通申請(qǐng)者能輕松申請(qǐng)到的一段IPv6地址空間，在IPv6結(jié)構(gòu)性的地址分配策略下能為千萬級(jí)用戶或設(shè)備提供IPv6地址分配。IPv6地址推廣使用后，每個(gè)人或每部機(jī)器可以擁有1個(gè)或多個(gè)IP地址，充分滿足物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對(duì)地址的需求，從根本上解決IP 地址短缺的問題，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施和應(yīng)用性能的全面升級(jí)。

我們知道，IPv6協(xié)議的設(shè)計(jì)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(dòng)配置、移動(dòng)性、可擴(kuò)展性等方面，因此IPv6為各種價(jià)值應(yīng)用構(gòu)想提供了強(qiáng)大的技術(shù)支持，尤其對(duì)視頻、語音、移動(dòng)、安全等業(yè)務(wù)的發(fā)展有極大的促進(jìn)作用。隨著IPv6應(yīng)用探索的進(jìn)一步深入，IPv6在網(wǎng)絡(luò)通信行業(yè)以及人們?nèi)粘Ｉ钪芯哂袕V闊的應(yīng)用前景。

例如視頻應(yīng)用中，隨著IP寬帶業(yè)務(wù)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(shù)開展遠(yuǎn)程會(huì)議、視頻點(diǎn)播和廣播、遠(yuǎn)程教學(xué)、遠(yuǎn)程醫(yī)療、遠(yuǎn)程監(jiān)控、可視電話等多種應(yīng)用，以滿足人們對(duì)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(jié)構(gòu)，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兄诎l(fā)展用戶;IPv6協(xié)議組播功能的加強(qiáng)和擴(kuò)展，使用了更多的組播地址，對(duì)組播域進(jìn)行了劃分，取消了IPv4廣播，可以更加有效地利用網(wǎng)絡(luò)帶寬，實(shí)現(xiàn)基于組播、具有網(wǎng)絡(luò)性能保障的大規(guī)模視頻會(huì)議和高清晰度電視廣播應(yīng)用。

又如在智能交通方面，IPv6大容量地址結(jié)構(gòu)技術(shù)，可以使城市交通監(jiān)控系統(tǒng)中每個(gè)信號(hào)燈、監(jiān)視器及各種感應(yīng)設(shè)備都能獲得單獨(dú)的IP 地址，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)整體聯(lián)網(wǎng)，動(dòng)態(tài)地對(duì)交通進(jìn)行監(jiān)控，提高交通運(yùn)輸效率。另一方面，IPv6 大容量地址結(jié)構(gòu)技術(shù)可以為車載終端系統(tǒng)分配單獨(dú)的IP 地址，實(shí)現(xiàn)無線系統(tǒng)互聯(lián)，司機(jī)可以通過車上的終端屏幕實(shí)時(shí)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(dòng)配置技術(shù)，可自動(dòng)為各類終端配置IP地址，大大減少網(wǎng)絡(luò)維護(hù)的工作量，亦將會(huì)極大地推進(jìn)智能交通應(yīng)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(yīng)用前景，國內(nèi)在IPv6 領(lǐng)域起步較早，基本與國際同步。早在1994 年就建設(shè)了采用IPv6 技術(shù)的中國教育科研網(wǎng)CERNET，并在2003 年開始逐步升級(jí)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(guān)部委IPv6 專項(xiàng)推動(dòng)下國內(nèi)運(yùn)營商、內(nèi)容提供商、軟硬件設(shè)備廠商等產(chǎn)業(yè)鏈各方進(jìn)行了各領(lǐng)域IPv6改造工作，初步實(shí)現(xiàn)了從“用戶側(cè)- 網(wǎng)絡(luò)- 應(yīng)用側(cè)”全程IPv6業(yè)務(wù)的打通，產(chǎn)業(yè)鏈層面逐步向全面支持IPv6 演進(jìn)。

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(shè)下一代互聯(lián)網(wǎng)示范城市，希望調(diào)動(dòng)基礎(chǔ)電信運(yùn)營企業(yè)、廣電企業(yè)、商業(yè)網(wǎng)站以及設(shè)備制造企業(yè)等多方力量，推動(dòng)下一代互聯(lián)網(wǎng)與新一代移動(dòng)通信、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等新興信息技術(shù)融合應(yīng)用;2017年11月，中共中央辦公廳、國務(wù)院辦公廳印發(fā)了《推進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議第六版（IPv6）規(guī)模部署行動(dòng)計(jì)劃》，在此背景下工信部于2018 年開始全力推動(dòng)IPv6規(guī)模部署各項(xiàng)工作，并在2019 安排了網(wǎng)絡(luò)就緒專項(xiàng)行動(dòng)計(jì)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(biāo)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(dá)5.51億，約占中國網(wǎng)民人數(shù)的54.52%，三大基礎(chǔ)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(qǐng)IPv6地址資源位居全球第一，國內(nèi)用戶量排名前100位的商業(yè)網(wǎng)站及應(yīng)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(xiàng)行動(dòng)計(jì)劃》正當(dāng)時(shí)

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(yùn)營商IPv6 網(wǎng)絡(luò)改造基石仍然是IPv4/IPv6 雙棧，盡管已經(jīng)實(shí)現(xiàn)IPv6 用戶的網(wǎng)絡(luò)接入及流量承載，但規(guī)模IPv6 用戶及流量上線后實(shí)際承載及應(yīng)用服務(wù)能力有待進(jìn)一步驗(yàn)證;某種程度上IPv6 規(guī)模商用場(chǎng)景下意味著現(xiàn)網(wǎng)雙棧運(yùn)行的關(guān)鍵網(wǎng)元設(shè)備性能將可能大幅下降甚至不堪重負(fù)，對(duì)運(yùn)營商而言意味著追加大量額外投資重構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)施或者需要考慮做出是否關(guān)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(shí)，預(yù)計(jì)運(yùn)營商在推動(dòng)分配IPv6 地址的用戶使用IPv6 網(wǎng)絡(luò)的積極性將相對(duì)有限。

在用戶層面，國內(nèi)運(yùn)營商在國家“提速降費(fèi)”背景下運(yùn)營壓力巨大，在鼓勵(lì)I(lǐng)Pv6地址用戶使用IPv6 網(wǎng)絡(luò)方面難以提供更具吸引力的優(yōu)惠資費(fèi)套餐，同時(shí)IPv6 用戶在有效獲得IPv6 應(yīng)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(jí)連接的IPv6訪問，并不能全面支持IPv6，使得IPv6訪問體驗(yàn)一致性欠佳;另外，盡管國內(nèi)互聯(lián)互通已支持IPv6，但相對(duì)有限的IPv6應(yīng)用資源難以充分滿足用戶體驗(yàn)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(rèn)為此次《專項(xiàng)行動(dòng)計(jì)劃》的出臺(tái)可謂恰逢其時(shí)。本次出臺(tái)的《專項(xiàng)行動(dòng)計(jì)劃》主要有以下兩個(gè)特點(diǎn)。首先是注重政策延續(xù)性?！秾ｍ?xiàng)行動(dòng)計(jì)劃》是在前期“IPv6網(wǎng)絡(luò)就緒”“IPv6 端到端貫通能力提升”系列專項(xiàng)行動(dòng)實(shí)施成果的基礎(chǔ)上，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、查找不足、剖析根源，針對(duì)短板弱項(xiàng)和新時(shí)期的發(fā)展方向，提出了未來三年的發(fā)展目標(biāo)和重點(diǎn)任務(wù)。從“網(wǎng)絡(luò)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(luò)演進(jìn)的技術(shù)發(fā)展規(guī)律，循序漸進(jìn)，針對(duì)不同發(fā)展時(shí)期確定相應(yīng)的發(fā)展重點(diǎn)，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?！秾ｍ?xiàng)行動(dòng)計(jì)劃》除了在網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施、應(yīng)用基礎(chǔ)設(shè)施、終端、安全等領(lǐng)域繼續(xù)提出新的任務(wù)要求外，還在商業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智能家居系統(tǒng)平臺(tái)、“IPv6+”網(wǎng)絡(luò)技術(shù)創(chuàng)新等方面做了部署，力求協(xié)同推進(jìn)各關(guān)鍵環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)IPv6 流量提升和高質(zhì)量發(fā)展。

以與我們?nèi)粘Ｗ顬槊芮械慕K端設(shè)備方面為例，《專項(xiàng)行動(dòng)計(jì)劃》針對(duì)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(jí)替換等“堵點(diǎn)”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(jī)頂盒、智能家居終端及物聯(lián)網(wǎng)終端模組等在內(nèi)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(shè)備應(yīng)默認(rèn)開啟IPv6 地址分配功能;三是要求基礎(chǔ)電信企業(yè)制定工作計(jì)劃，加快推進(jìn)老舊終端設(shè)備的升級(jí)替換;四是要求電商平臺(tái)繼續(xù)加強(qiáng)宣傳引導(dǎo)工作，優(yōu)先向用戶推薦支持IPv6的終端設(shè)備等。

寫在最后

雖然當(dāng)前我國IPv6 整體發(fā)展已經(jīng)呈現(xiàn)出明顯向好的趨勢(shì)，用戶和網(wǎng)絡(luò)規(guī)模也位居世界前列，但同時(shí)我們也看到，我國IPv6 流量占比相比世界領(lǐng)先國家還有較大的差距，存在商業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用IPv6 濃度較低、家庭終端IPv6支持能力不足、應(yīng)用基礎(chǔ)設(shè)施IPv6 服務(wù)性能有待增強(qiáng)等問題。而未來三年是我國I Pv6從“通路”走向“通車”的關(guān)鍵階段，相信隨著《專項(xiàng)行動(dòng)計(jì)劃》的發(fā)布，在政策的引導(dǎo)下，行業(yè)各方將協(xié)同深化IPv6規(guī)模部署工作，逐漸補(bǔ)齊我國IPv6 發(fā)展的短板弱項(xiàng)，促進(jìn)IPv6 流量規(guī)模持續(xù)提升，加速推進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)向IPv6平滑演進(jìn)升級(jí)。