今年4月份，中國(guó)超越美國(guó)成為全球最大的IPv6地址資源儲(chǔ)備國(guó)。截止到今年8月底，我國(guó)IPv6活躍用戶數(shù)達(dá)到5.5億，占網(wǎng)民的50%。中國(guó)IPv6為何會(huì)快速發(fā)展？未來(lái)IPv6的創(chuàng)新機(jī)遇會(huì)在哪里？10月11日，在“2021年中國(guó)IPv6創(chuàng)新發(fā)展”大會(huì)上，中國(guó)工程院院士、推進(jìn)IPv6規(guī)模部署專家委主任鄔賀銓對(duì)這兩個(gè)問(wèn)題做了解答。
IPv6規(guī)模部署見(jiàn)成效
今年7月，中央網(wǎng)信辦聯(lián)合國(guó)家發(fā)展改革委、工業(yè)和信息化部印發(fā)《關(guān)于加快推進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議第六版(IPv6)規(guī)模部署和應(yīng)用工作的通知》，明確了未來(lái)五年的工作重點(diǎn)，主要包括10個(gè)關(guān)鍵改造環(huán)節(jié)、30項(xiàng)重點(diǎn)任務(wù)。主要集中在兩大方面，一是深入部署，二是大規(guī)模應(yīng)用。這里面主要是抓住發(fā)展IPv6的重點(diǎn)和堵點(diǎn)，針對(duì)薄弱環(huán)節(jié)研究怎么精準(zhǔn)地發(fā)力。在推動(dòng)過(guò)程中，堅(jiān)持創(chuàng)新促進(jìn)融合，特別是以IPv6+作為創(chuàng)新的引領(lǐng)。
目前IPv6活躍用戶數(shù)到今年8月份是5.5億，占網(wǎng)民的50%，超過(guò)世界平均水平。IPv6地址擁有量已經(jīng)是全球第一。但從IPv6的流量發(fā)展來(lái)看，并不很理想，在城域網(wǎng)上IPv6總流量突破20Tbps，占全網(wǎng)總流量5%。4G核心網(wǎng)IPv6的總流量超過(guò)10Tbps，占全網(wǎng)總流量比例較高，接近23%。在IPv6自治系統(tǒng)中，通告自治系統(tǒng)AS支持IPv6占比平穩(wěn)增長(zhǎng)，支持IPv6的AS達(dá)4602個(gè)，支持IPv6 AS占比72%，超過(guò)50%的網(wǎng)絡(luò)完成IPv6改造。
鄔賀銓表示，骨干網(wǎng)層面IPv6網(wǎng)絡(luò)性能與IPv4趨同，端到端IPv6網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量較IPv4仍有差距。通過(guò)監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，IPv6網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)延、丟包率等性能指標(biāo)與IPv4相比還有一定差距，IPv6網(wǎng)絡(luò)時(shí)延抖動(dòng)較大。阿里云、騰訊云、華為云、網(wǎng)宿科技等11個(gè)典型CDN企業(yè)的IPv6節(jié)點(diǎn)改造占比超過(guò)86%。
國(guó)內(nèi)主要的11家云服務(wù)商的部分區(qū)域的云主機(jī)IPv6性能測(cè)試顯示，IPv6性能相比于IPv4，平均性能劣化為7.44%。
在網(wǎng)站和應(yīng)用IPv6的支持上，政府和央企網(wǎng)站先行。在政府網(wǎng)站上，可通過(guò)IPv6訪問(wèn)的網(wǎng)站占比達(dá)到80%，省級(jí)政府網(wǎng)站占比為93%以上，16家中央重點(diǎn)新聞網(wǎng)站全部支持IPv6訪問(wèn)，137所“雙一流”高校網(wǎng)站支持IPv6訪問(wèn)占比83.9%。
典型的商業(yè)網(wǎng)站積極推進(jìn)IPv6升級(jí)，國(guó)內(nèi)用戶量排名前100位的商業(yè)網(wǎng)站及應(yīng)用，都可以通過(guò)IPv6訪問(wèn)，截止到2021年8月，IPv6流量占比排名前五的App是：百度手機(jī)助手、去哪兒旅行、百度網(wǎng)盤、訊飛輸入網(wǎng)、永恒紀(jì)元等，但排名后五的APP與前五還有很大差距。
數(shù)字中國(guó)建設(shè)需要IP網(wǎng)提升六方面能力
IPv6作為下一代互聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)，要面向支撐數(shù)字中國(guó)建設(shè)，打造堅(jiān)實(shí)數(shù)字底座。數(shù)字中國(guó)的需求，包括數(shù)字政府、數(shù)字社會(huì)、數(shù)字經(jīng)濟(jì)、數(shù)字生態(tài)的需求。在數(shù)字中國(guó)里，要推動(dòng)萬(wàn)物互聯(lián)，要應(yīng)對(duì)海量數(shù)據(jù)，要支持產(chǎn)業(yè)上網(wǎng)，推動(dòng)云網(wǎng)融合，為網(wǎng)絡(luò)提供智能化等。
鄔賀銓認(rèn)為，這些需求使IP網(wǎng)絡(luò)亟需在六個(gè)維度持續(xù)提升。一是廣連接，要從過(guò)去的多跳入云簡(jiǎn)化到一跳入云；二是超寬帶，要從100GE升級(jí)到400GE；三是確定性，要盡量減少單跳抖動(dòng)，我們希望把它壓縮到10個(gè)微秒級(jí)；四是低時(shí)延，從過(guò)去的盡力而為、基本不保障時(shí)間，變?yōu)榭刂圃?0微秒的量級(jí)；五是自動(dòng)化，網(wǎng)絡(luò)故障的恢復(fù)從需要一天轉(zhuǎn)變?yōu)榭刂圃诜昼娂?jí)恢復(fù)；六是安全，把發(fā)現(xiàn)安全威脅的時(shí)間盡可能縮短，從以天為單位計(jì)算，到以分鐘計(jì)算。
在“十四五”期間，IPv6的創(chuàng)新主要是基于IPv6+來(lái)提出創(chuàng)新，創(chuàng)新涉及TCP/IP的所有層次。
要實(shí)現(xiàn)廣連接、低時(shí)延，其中主要的創(chuàng)新是APN6的應(yīng)用感知；要支撐確定性時(shí)延，我們通過(guò)FlexE（靈活的以太網(wǎng)）技術(shù)實(shí)現(xiàn)資源隔離帶寬保障；要實(shí)現(xiàn)低時(shí)延自動(dòng)化的應(yīng)用，主要用SRv6進(jìn)行路徑編排，實(shí)現(xiàn)一跳入云；要實(shí)現(xiàn)超寬帶廣連接，要用到400GE的技術(shù)實(shí)現(xiàn)性能保障；要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，需要使用人工智能的辦法隨流監(jiān)測(cè)，能識(shí)別出運(yùn)行中信道的性能和故障；要實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全，要織成云網(wǎng)安一體，還要開(kāi)發(fā)基于網(wǎng)安聯(lián)動(dòng)的知識(shí)圖譜?？傊?，要從原來(lái)IPv6+1.0的編程能力，發(fā)展到2.0的體驗(yàn)保障能力，再升級(jí)到3.0的應(yīng)用驅(qū)動(dòng)能力。
利用IPv6+開(kāi)展技術(shù)和應(yīng)用創(chuàng)新
與IPv4地址的IP包頭有32位相比，IPv6地址的包頭有128位。這也是兩者最大的差別。鄔賀銓表示，以IPv6+為核心，可以支撐上面六個(gè)維度的提升需求。
利用128位包頭資源的SRv6，采用分段選路技術(shù)，可以跨越傳統(tǒng)的城域網(wǎng)到骨干網(wǎng)再到城域網(wǎng)的IP網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)倪x路方式，可以直接建立從一個(gè)城域網(wǎng)到另一個(gè)城域網(wǎng)的一跳直達(dá)的端到端通道。
利用IPv6+擴(kuò)展頭，還可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)路徑編輯。在IPv6地址包頭中有一個(gè)可擴(kuò)展的包頭，它里面能放很多路由地址，我們可以將路由表迭加在一起，跟著IPv6地址和路由的指示，就知道下一跳到哪個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)路由器不需要計(jì)算、不需要思考、不需要看IP包的目的地是哪里，可以很快地建立端到端的路由，這樣的路由還可以根據(jù)業(yè)務(wù)需求，實(shí)現(xiàn)低時(shí)延、高可靠、高帶寬等需求。
在應(yīng)用感知中，IPv6的IP包頭中可以攜帶很多信息，在前面80比特中，可以表明用戶身份、服務(wù)質(zhì)量的需求、傳感器的ID等，在后面48個(gè)比特中，表述應(yīng)用的需求信息，包括IP包承載的業(yè)務(wù)，對(duì)帶寬、時(shí)延的要求，這就能感知業(yè)務(wù)的類型和需求。使網(wǎng)絡(luò)可以有針對(duì)性地提供服務(wù)，更好地節(jié)省網(wǎng)絡(luò)資源。未來(lái)IP包的可編程能力還可以進(jìn)一步擴(kuò)展，例如SRv6怎么通過(guò)應(yīng)用感知配制網(wǎng)絡(luò)，這一點(diǎn)可以使運(yùn)營(yíng)商通過(guò)針對(duì)性地支撐，滿足流量需求，從而實(shí)現(xiàn)流量的變現(xiàn)。
鄔賀銓說(shuō)，通過(guò)“十四五”時(shí)期IPv6的規(guī)模部署和應(yīng)用，我們希望在政府、能源、教育、醫(yī)療、制造等多個(gè)領(lǐng)域中推動(dòng)數(shù)字中國(guó)的建設(shè)，希望通過(guò)IPv6+的發(fā)展，能夠在標(biāo)準(zhǔn)上實(shí)現(xiàn)國(guó)際領(lǐng)先。中國(guó)是互聯(lián)網(wǎng)的后來(lái)者，在互聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)上，我們跟美國(guó)相比差距很大，但是在IPv6時(shí)代我們與發(fā)達(dá)國(guó)家有在同一起跑線開(kāi)始的機(jī)會(huì)。光靠地址資源不足以形成IPv6發(fā)展動(dòng)力，所以中國(guó)比較早就注意到要開(kāi)發(fā)IPv6新功能。目前中國(guó)在IETF中為IPv6+貢獻(xiàn)了80%的標(biāo)準(zhǔn)草案，希望在“十四五”期間繼續(xù)標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)先。
