论文部分内容阅读
摘要：IPv4地址枯竭，IPv6替代IPv4已迫在眉睫。对于我国互联网发展，IPv6将是必选之路，既是一个难得的新机遇，发展也将面临新的挑战。该文主要就IPv6的技术方案、发展现状、面临问题和挑战以及未来发展等方面进行分析研究，提出未来IPv6发展的举措和方法，以期对我国互联网发展起到抛砖引玉的作用。
关键词：IPv6 互联网；发展；机遇；挑战
中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）06-0021-02
在亚太、欧洲、拉美等地区IPv4地址相继耗尽后，北美地区也于2015年9月24日宣布IPv4地址耗尽，只剩下非洲地区还有少量剩余。然而互联网正在快速发展，急需新的IP地址源源不断的满足市场需求，IPv6替代IPv4已迫在眉睫。在这交替变革之际，中国互联网迎来了新的机遇与挑战。
1 认识IPv4和IPv6
1）IP协议。如同人与人之间相互交流需要遵循一定的规矩一样，计算机之间的相互通信也需要共同遵守一定的规则，称为网络协议。互联网主要采用TCP/IP协议族，其核心协议是IP协议（Internet Protocol）[1]。
2）IPv4协议。IPv4（Internet Protocol Version 4的缩写）是IP协议的第四版，也是第一个被广泛使用，构成现今互联网技术的基石的协议，也最为人所熟知。IPv4受自身数量不够、性能不足和不够安全等技术局限，正从技术与容量层面不断走向发展的尽头。
3）IPv6协议。为了弥补IPv4的不足，IPv6技术应运而生，于1995年12月正式公布[2]。IPv6在IPv4基础上继承了优点，改进了不足，包括地址空间、端到端IP连接、高性能、服务质量（QoS）、安全性、多播、移动性、即插即用等，其中最大的改进是根本解决了地址短缺问题。IPv6的地址容量是IPv4的约8x10^28倍，能够满足互联网的长期发展。
2 IPv6：新的机遇
对于我国互联网发展，IPv6将是必选之路，也是一个难得的新机遇。
1）现实需求。2015年，“互联网 ”的国家战略带动中国互联网快速发展，云计算、大数据、物联网、4G移动互联网等各种新的应用对于IP地址的需求与日俱增，IPv4地址枯竭问题在我国显得更为严重，发展IPv6成为现实需求。
2）战略意义。美国是互联网的发源地，一直牢牢控制互联网，地址枯竭不是大问题，而且仍是现有IPv4体系最大获益者，所以对IPv6发展并不十分重视。因此IPv6是难得的机遇，是赶超美国的绝佳机会。发展好IPv6，争取未来互联网发展主动权，将具有十分重要的战略意义。
3）发展前景。IPv6提供网络集成和简单、智能的IP网络，可以有效降低成本；支持全新的IP设备，使IP系统具备更高的可靠性、可维护性和可扩展性，可以有效提升性能。因此，IPv6将会对现有网络起到明显的“增值”作用，拥有非常好的发展前景。
3 IPv6发展现状
IPv6最重要的优势在于解决了最为紧迫的IP地址不够问题，因此近年来在全球主要国家与地区都得到了快速的发展。目前世界主要国家已充分认识到现阶段部署IPv6的紧迫性和重要性，各国政府纷纷出台国家发展战略，制定明确的发展路线图和时间表来积极推进IPv6的大规模商用部署。以IPv6技术为代表的网络技术创新已是大势所趋。
1）全球IPv6发展正日益加速。2015年12月，阿卡迈技术公司发布的《2015年第三季度互联网发展状况报告》[3]显示，2015年第三季度，在升级IPv6的进程中，通过IPv6进行内容请求比例最高的前10个国家地区依然以欧洲国家为主，占据了8个席位。其中比利时依然保持第一，IPv6内容请求高达35%。谷歌公司2016年1月发布的数据也显示，在谷歌网站的全部访问中，已有10.09%是通过IPv6连接实现的，这几乎是2015年同期的2倍。从国家发布来看，比利时访问谷歌流量的44.32%通过IPv6连接实现，占比最高；其次是瑞士，30.89%；美国为25.63%，德国为23.05%，英国有2.95%。在亚洲，日本IPv6普及度最高为10.9%，马来西亚8.83%，中国2.07%，韩国2.17%，台湾 0.55%。主要发达国家中，美国起初对于IPv6并不热情，2010年9月发布IPv6首部行动计划，2012年5月发布计划第二版，后来加快了步伐，发展迅速。欧盟2008年5月发布“欧洲部署IPv6计划”要求一致部署，进展迅速。日本的IPv6化最为积极，2007 年成立“互联网向IPv6过渡调查研究委员会”，提出过渡计划。2011年6月，日本电信NTT就已经提供IPv6商用。目前，日本ISP已基本完成IPv6全覆盖部署，IPv6产业链发展业在日本已成熟，其IPv6的迁移过程、相关研发和应用业务为全球提供了一个模板。
2）国内IPv6积极发展。截至2015年7月的數据显示，中国大陆IPv6地址总数达到19349块/32，全球排名第二。但从IPv6普及率来看，中国至少排在世界的第58名之后，下一代互联网仍然相对落后。中国第一代互联网IPv4只能跟踪模仿，但IPv6起步较早。2003年适时启动了中国下一代互联网示范工程 CNGI，CERNET于2004年率先建成了中国第一个IPv6互联网CNGI-CERNET2，并参与了下一代互联网若干标准的制定，在技术创新上也取得了诸多突破。电信运营商中，中国电信IPv6商用的启动最早，为全球试点规模最大的运营商之一，以自营业务为首率先过渡，带动企业家庭客户，加速移动端部署改造；中国联通以培育IPv6产业为主，通过物联网、云计算、三网融合、移动互联网等全面开展IPv6特色应用；中国移动网络改造与试点同时开展，进行端到端IPv6完整过渡计划。但总的来说，IPv6在我国的商业化应用和普及并不乐观，需要继续大力发展。 4 IPv6面临新的挑战
目前，我国IPv6网络改造已经开始了商用试点，但IPv6的覆盖率及流量还非常低，发展并不太顺利。因此，如何发展好IPv6也是很大的挑战。
1）驱动力不足。现有IPv4应用和业务十分完善，而IPv6仍然缺乏“杀手级应用”，尚未找到IPv6业务的商业盈利模式，因此缺乏主动向IPv6过渡的核心驱动力，IPv6产业链总体水平亟待提升，需要国家在宏观层面大力引导发展。
2）技术难度大。IPv6过渡尚无完美技术，目前主流技术有三种：双栈、翻译和隧道[4]。双栈技术要求同时支持IPv4、IPv6双协议，部署代价大；翻译技术翻译范围有局限性，无法实现应用跨层；隧道技术可以实现跨协议的网络穿越，但扩大了传输成本。三种技术各有利弊，如何根据具体情况选择合适的过渡技术，也是很大的挑战。
3）平滑过渡难度大。现有IPv4网络庞大，内容丰富，终端多样，向IPv6过渡要进行系统性的技术和架构的升级换代，牵扯到众多的环节和相关行业，不仅需要大量资金和人力成本，而且需要系统性的协调和规划。因此，平滑过渡难度很大，需要长期演进，将会出现IPv4和IPv6长期共存的局面。
5 发力IPv6——抢占互联网新阵地
IPv4的地址空间已经枯竭，互联网继续发展必须过渡到IPv6，全球IPv6发展正日益加速。因此，我国也必须加快发展IPv6，尽快抢占互联网发展新阵地，在新的互联网格局中争取和保持领先。
1）坚持国家发展战略。世界主要国家都已经将IPv6的发展作为国家级的重要战略。我国应该坚持IPv6技术国家发展战略，继续加大IPv6发展力度，通过政府的统筹规划和宏观指导推动IPv6的发展。
2）发挥试验网络作用。我国陆续建立了一定数量的IPv6试验网络，对我国IPv6技术研究开发起到了相当大的作用。应充分利用试验取得的技术和经验，加快IPv6的产业化和商业化进程。
3）加快标准制定。要围绕基础协议、体系结构、性能指标、网络评估、网络规范、移动通信、业务应用等方面做好标准化工作，推动IPv6的产业化和商业化進程。
4）争取地址分配主动权。我国在IPv4地址申请时非常困难，IPv6地址分配是一次重新洗牌的机会，应积极参与IPv6顶级地址资源分配工作，全力争取地址分配主动权。
5）发挥内容主导力量。应通过调动用户产生需求，促进IPv6“杀手级应用”的诞生，发挥内容在产业链中的推动作用，来营造市场需求，促发IPv6商用的繁荣。
6）利用物联网拉动发展。物联网，物物相连的互联网，是未来发展的重点之一，对地址需求日益增强。政府应通过推动IPv6与物联网产业的结合，在智慧农业、智能电网、智能环保、智能交通、智能建筑等各领域加快发展，“以点带面”拉动IPv6产业加快发展。
7）加快移动端IPv6建设。随着4G通信的成熟，移动互联网发展迅猛。IPv6有专门的移动性设计，对移动端的支持非常好，使得移动互联网IPv6的升级改造更为方便经济。政府应大力扶持移动端IPv6的率先普及，带动整个网络的IPv6 过渡。
8）加强国际合作。目前，日本是发展IPv6最早的国家之一，也是发展IPv6速度最快的国家，日本电信运营商NTT也是最成功的商用化典范。我国应该同日本等IPv6发展水平先进的国家加强合作，加快引进和吸收，促进我国IPv6的更好更快发展。
IPv4地址耗尽的现实需求，IPv6发展的良好前景，争取未来互联网主动权的战略意义，各国IPv6发展的竞争格局，都在要求我国必须尽快发展好IPv6。当前，我国互联网发展处在难得的重要战略机遇期，下一代互联网IPv6的支撑作用将会很快显现，因此需要政府及相关组织制定政策合理引导，推动IPv6相关的产品创新和应用普及，另外还需要电信运营商、设备商及内容提供商等产业界的积极响应和通力合作，才能共同搭建良好的IPv6发展环境，实现网络强国的国家战略。
参考文献：
[1]（美）福罗赞. TCP/IP协议族[M]. 王海，等，译.清华大学出版社，2011.
[2]伍孝金. IPv6技术与应用[M].清华大学出版社，2010.04
[3]阿卡迈技术公司. 2015年第三季度互联网发展状况报告[R]. 2015.
[4]崔勇， 吴建平. 下一代互联网与IPv6过渡[M].清华大学出版社， 2014.
关键词：IPv6 互联网；发展；机遇；挑战
中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）06-0021-02
在亚太、欧洲、拉美等地区IPv4地址相继耗尽后，北美地区也于2015年9月24日宣布IPv4地址耗尽，只剩下非洲地区还有少量剩余。然而互联网正在快速发展，急需新的IP地址源源不断的满足市场需求，IPv6替代IPv4已迫在眉睫。在这交替变革之际，中国互联网迎来了新的机遇与挑战。
1 认识IPv4和IPv6
1）IP协议。如同人与人之间相互交流需要遵循一定的规矩一样，计算机之间的相互通信也需要共同遵守一定的规则，称为网络协议。互联网主要采用TCP/IP协议族，其核心协议是IP协议（Internet Protocol）[1]。
2）IPv4协议。IPv4（Internet Protocol Version 4的缩写）是IP协议的第四版，也是第一个被广泛使用，构成现今互联网技术的基石的协议，也最为人所熟知。IPv4受自身数量不够、性能不足和不够安全等技术局限，正从技术与容量层面不断走向发展的尽头。
3）IPv6协议。为了弥补IPv4的不足，IPv6技术应运而生，于1995年12月正式公布[2]。IPv6在IPv4基础上继承了优点，改进了不足，包括地址空间、端到端IP连接、高性能、服务质量（QoS）、安全性、多播、移动性、即插即用等，其中最大的改进是根本解决了地址短缺问题。IPv6的地址容量是IPv4的约8x10^28倍，能够满足互联网的长期发展。
2 IPv6：新的机遇
对于我国互联网发展，IPv6将是必选之路，也是一个难得的新机遇。
1）现实需求。2015年，“互联网 ”的国家战略带动中国互联网快速发展，云计算、大数据、物联网、4G移动互联网等各种新的应用对于IP地址的需求与日俱增，IPv4地址枯竭问题在我国显得更为严重，发展IPv6成为现实需求。
2）战略意义。美国是互联网的发源地，一直牢牢控制互联网，地址枯竭不是大问题，而且仍是现有IPv4体系最大获益者，所以对IPv6发展并不十分重视。因此IPv6是难得的机遇，是赶超美国的绝佳机会。发展好IPv6，争取未来互联网发展主动权，将具有十分重要的战略意义。
3）发展前景。IPv6提供网络集成和简单、智能的IP网络，可以有效降低成本；支持全新的IP设备，使IP系统具备更高的可靠性、可维护性和可扩展性，可以有效提升性能。因此，IPv6将会对现有网络起到明显的“增值”作用，拥有非常好的发展前景。
3 IPv6发展现状
IPv6最重要的优势在于解决了最为紧迫的IP地址不够问题，因此近年来在全球主要国家与地区都得到了快速的发展。目前世界主要国家已充分认识到现阶段部署IPv6的紧迫性和重要性，各国政府纷纷出台国家发展战略，制定明确的发展路线图和时间表来积极推进IPv6的大规模商用部署。以IPv6技术为代表的网络技术创新已是大势所趋。
1）全球IPv6发展正日益加速。2015年12月，阿卡迈技术公司发布的《2015年第三季度互联网发展状况报告》[3]显示，2015年第三季度，在升级IPv6的进程中，通过IPv6进行内容请求比例最高的前10个国家地区依然以欧洲国家为主，占据了8个席位。其中比利时依然保持第一，IPv6内容请求高达35%。谷歌公司2016年1月发布的数据也显示，在谷歌网站的全部访问中，已有10.09%是通过IPv6连接实现的，这几乎是2015年同期的2倍。从国家发布来看，比利时访问谷歌流量的44.32%通过IPv6连接实现，占比最高；其次是瑞士，30.89%；美国为25.63%，德国为23.05%，英国有2.95%。在亚洲，日本IPv6普及度最高为10.9%，马来西亚8.83%，中国2.07%，韩国2.17%，台湾 0.55%。主要发达国家中，美国起初对于IPv6并不热情，2010年9月发布IPv6首部行动计划，2012年5月发布计划第二版，后来加快了步伐，发展迅速。欧盟2008年5月发布“欧洲部署IPv6计划”要求一致部署，进展迅速。日本的IPv6化最为积极，2007 年成立“互联网向IPv6过渡调查研究委员会”，提出过渡计划。2011年6月，日本电信NTT就已经提供IPv6商用。目前，日本ISP已基本完成IPv6全覆盖部署，IPv6产业链发展业在日本已成熟，其IPv6的迁移过程、相关研发和应用业务为全球提供了一个模板。
2）国内IPv6积极发展。截至2015年7月的數据显示，中国大陆IPv6地址总数达到19349块/32，全球排名第二。但从IPv6普及率来看，中国至少排在世界的第58名之后，下一代互联网仍然相对落后。中国第一代互联网IPv4只能跟踪模仿，但IPv6起步较早。2003年适时启动了中国下一代互联网示范工程 CNGI，CERNET于2004年率先建成了中国第一个IPv6互联网CNGI-CERNET2，并参与了下一代互联网若干标准的制定，在技术创新上也取得了诸多突破。电信运营商中，中国电信IPv6商用的启动最早，为全球试点规模最大的运营商之一，以自营业务为首率先过渡，带动企业家庭客户，加速移动端部署改造；中国联通以培育IPv6产业为主，通过物联网、云计算、三网融合、移动互联网等全面开展IPv6特色应用；中国移动网络改造与试点同时开展，进行端到端IPv6完整过渡计划。但总的来说，IPv6在我国的商业化应用和普及并不乐观，需要继续大力发展。 4 IPv6面临新的挑战
目前，我国IPv6网络改造已经开始了商用试点，但IPv6的覆盖率及流量还非常低，发展并不太顺利。因此，如何发展好IPv6也是很大的挑战。
1）驱动力不足。现有IPv4应用和业务十分完善，而IPv6仍然缺乏“杀手级应用”，尚未找到IPv6业务的商业盈利模式，因此缺乏主动向IPv6过渡的核心驱动力，IPv6产业链总体水平亟待提升，需要国家在宏观层面大力引导发展。
2）技术难度大。IPv6过渡尚无完美技术，目前主流技术有三种：双栈、翻译和隧道[4]。双栈技术要求同时支持IPv4、IPv6双协议，部署代价大；翻译技术翻译范围有局限性，无法实现应用跨层；隧道技术可以实现跨协议的网络穿越，但扩大了传输成本。三种技术各有利弊，如何根据具体情况选择合适的过渡技术，也是很大的挑战。
3）平滑过渡难度大。现有IPv4网络庞大，内容丰富，终端多样，向IPv6过渡要进行系统性的技术和架构的升级换代，牵扯到众多的环节和相关行业，不仅需要大量资金和人力成本，而且需要系统性的协调和规划。因此，平滑过渡难度很大，需要长期演进，将会出现IPv4和IPv6长期共存的局面。
5 发力IPv6——抢占互联网新阵地
IPv4的地址空间已经枯竭，互联网继续发展必须过渡到IPv6，全球IPv6发展正日益加速。因此，我国也必须加快发展IPv6，尽快抢占互联网发展新阵地，在新的互联网格局中争取和保持领先。
1）坚持国家发展战略。世界主要国家都已经将IPv6的发展作为国家级的重要战略。我国应该坚持IPv6技术国家发展战略，继续加大IPv6发展力度，通过政府的统筹规划和宏观指导推动IPv6的发展。
2）发挥试验网络作用。我国陆续建立了一定数量的IPv6试验网络，对我国IPv6技术研究开发起到了相当大的作用。应充分利用试验取得的技术和经验，加快IPv6的产业化和商业化进程。
3）加快标准制定。要围绕基础协议、体系结构、性能指标、网络评估、网络规范、移动通信、业务应用等方面做好标准化工作，推动IPv6的产业化和商业化進程。
4）争取地址分配主动权。我国在IPv4地址申请时非常困难，IPv6地址分配是一次重新洗牌的机会，应积极参与IPv6顶级地址资源分配工作，全力争取地址分配主动权。
5）发挥内容主导力量。应通过调动用户产生需求，促进IPv6“杀手级应用”的诞生，发挥内容在产业链中的推动作用，来营造市场需求，促发IPv6商用的繁荣。
6）利用物联网拉动发展。物联网，物物相连的互联网，是未来发展的重点之一，对地址需求日益增强。政府应通过推动IPv6与物联网产业的结合，在智慧农业、智能电网、智能环保、智能交通、智能建筑等各领域加快发展，“以点带面”拉动IPv6产业加快发展。
7）加快移动端IPv6建设。随着4G通信的成熟，移动互联网发展迅猛。IPv6有专门的移动性设计，对移动端的支持非常好，使得移动互联网IPv6的升级改造更为方便经济。政府应大力扶持移动端IPv6的率先普及，带动整个网络的IPv6 过渡。
8）加强国际合作。目前，日本是发展IPv6最早的国家之一，也是发展IPv6速度最快的国家，日本电信运营商NTT也是最成功的商用化典范。我国应该同日本等IPv6发展水平先进的国家加强合作，加快引进和吸收，促进我国IPv6的更好更快发展。
IPv4地址耗尽的现实需求，IPv6发展的良好前景，争取未来互联网主动权的战略意义，各国IPv6发展的竞争格局，都在要求我国必须尽快发展好IPv6。当前，我国互联网发展处在难得的重要战略机遇期，下一代互联网IPv6的支撑作用将会很快显现，因此需要政府及相关组织制定政策合理引导，推动IPv6相关的产品创新和应用普及，另外还需要电信运营商、设备商及内容提供商等产业界的积极响应和通力合作，才能共同搭建良好的IPv6发展环境，实现网络强国的国家战略。
参考文献：
[1]（美）福罗赞. TCP/IP协议族[M]. 王海，等，译.清华大学出版社，2011.
[2]伍孝金. IPv6技术与应用[M].清华大学出版社，2010.04
[3]阿卡迈技术公司. 2015年第三季度互联网发展状况报告[R]. 2015.
[4]崔勇， 吴建平. 下一代互联网与IPv6过渡[M].清华大学出版社， 2014.