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IPv6全面部署,开启万物互联新时代!

作者:中国广电    来源:国网发布   发布时间:2018-04-11 09:27:08

   【流媒体网】摘要:从协议本身来看,IPv6具有IPv4无法比拟的优势,10年内IPv4将彻底退出历史舞台。相较于IPv4,IPv6有许多优势,首先最为重要的一点就是:海量地址解决可扩展性。

 


 

  1、推进IPv6意义:让尘埃有址,是未来智慧社会基石

  IPv6[1]是用于数据包交换互联网络的网络层协议,是国际互联网标准化组织IETF(互联网工程任务小组Internet Engineering Task Force,简称IETF)设计的用来替代IPv4协议的互联网协议版本,对路由、网管、传输、安全等已有比较成熟的标准。

  从协议本身来看,IPv6具有IPv4无法比拟的优势,10年内IPv4将彻底退出历史舞台。相较于IPv4,IPv6有许多优势,首先最为重要的一点就是:海量地址解决可扩展性。IPv4地址为32位,只有43亿个IP地址,国际互联网编号分配机构IANA在2011年已经宣布全球IPv4地址总库枯竭。IPv6则重新定义了地址空间,采用128位地址长度,16个八位字节,地址总数已超过了340万亿,使得地球上每个人都有足够的地址可以分配,甚至可以说“地球上的尘埃都能拥有自己的IP地址”。其次,IPv6能够进行精准定位,从而提高安全性。IPv4对上网用户动态分配地址,地址与身份不关联,也无从溯源,由此会引发一系列的网络安全事件。IPv6协议采用的“超大地址空间”能够实现对用户地址的绑定,实现网络精准管理。除此之外,IPv6在传送速度、服务质量控制、灵活性和便捷性等方面也具有优势。相关机构分析预测,10年内IPv4将彻底退出历史舞台,互联网将全面转型IPv6。

  从应用角度来看,IPv6是未来智慧社会的基础。智慧社会是继农业社会、工业社会、信息社会之后的一个概念,正伴随全球智能化浪潮的到来而到来,而IPv6则是万物互联、构成智慧社会的基础。根据权威机构Gartner预计,到2020年将有超过260亿个设备连接到互联网,思科则更乐观一些,预计届时将有超过500亿台设备连接到互联网,其中仅中国IP地址需求就可能超过100亿。未来5年,肉眼可见的所有事物都将联网,这些超海量数据将成为推动智慧社会不断演进的源泉,而基于IPv6的下一代互联网则是打造这一源泉的基础。

  从国家层面来看,抢占IPv6先机,决定了一个国家在未来互联网领域里的话语权。长期以来,美国凭借互联网发源地的天然优势,控制了互联网网络地址的分配权,占据了大量、优质的网络地址资源。有统计表明,美国人均可以分配到将近6个IP地址,而中国、墨西哥、巴西等国家则不足半个,存在严重的IP地址缺口问题。另外,当前世界的13台IPv4根域名服务器几乎都被美国所掌控,在一定程度上遏制了其他国家互联网的发展。因此,在我国快速推进IPv6网络的部署,加强IPv6根域名服务器的建设,具有战略意义,有助于形成我国下一代互联网的把控权,有助于我国建设成为网络强国。

  2、国外IPv6发展:欧美国家战略推进,全球产业链初步成型[2]

  全球各国出台国家发展战略推进IPv6规模部署。随着IPv4地址资源的逐步枯竭,网络安全及网络服务质量的要求不断提升,世界各国已充分意识到建设IPv6网络的重要性,先后出台IPv6发展战略并制定发展路径时间表。

  欧盟方面,早在2008年欧盟就发布了“欧洲部署IPv6行动计划”,计划要求在欧盟各国采取及时、高效、有序的部署行动,分阶段推进欧盟企业、政府部门和家庭用户迁移至IPv6。至2017年10月,全球IPv6用户普及率前20的国家中欧盟成员国占据了9位,前10占据6位,其中比利时IPv6的普及率已高达57%。

  美国方面,2010年9月,美国政府发布IPv6行动计划,2012年7月更新《政府IPv6应用指南/规划路线图》,明确要求到2012年末,政府对外提供的所有互联网公共服务必须支持IPv6;到2014年末,政府内部办公网络全面支持IPv6。截至2017年10月,美国IPv6用户已超过1亿,IPv6普及率也超过45%。

  日本方面,2009年10月,日本发布《IPv6行动计划》,表明将从2011年4月全面启动IPv6服务。截止到去年底,日本已经11家ISP提供IPv6商用服务,IPv6用户则超过2500万。

  除此之外,韩国、澳大利亚、新加坡、印度、巴西、马来西亚等国家也分别提出IPv6发展战略与商用部署计划,其中印度和巴西成果显著,据APNI Clabs统计印度IPv6用户已突破2亿大关,用户数位居全球第一,巴西则已经进入了采用下一代互联网IPv6网络协议全球十大最先进的国家行列。

  全球产业链各方纷纷启动IPv6服务,IPv6生态体系初具雏形。截止2016年9月底[3],全球共有超过220个国家和地区组织申请了IPv6地址,申请量已经达到IPv4地址的18万多倍,这一数量目前仍在快速增长。全球主流网络设备厂商已陆续发布大量能够满足IPv6商用部署的硬件产品,包括路由器、交换机、接入服务器、防火墙、VPN网关、域名服务器等。全球13个根域名服务器中的11个已经支持IPv6,1346个顶级域名服务器中的1318个已经支持IPv6。全球活跃的IPv6路由条目超过2.9万条,支持IPv6的自治域超过1.18万个。全球包括AT&T、Comcast、Internode、KDDI以及Time Warner Cable等等77家ISP运营商能够提供IPv6的永久接入服务。全球共有包括Google、Facebook、Yahoo等在内的13多万个网址提供永久的IPv6访问,Alexa全球排名前10的网站中,IPv6支持率已经达到60%;排名前50的网站中,IPv6支持率已经达到42%。全球主要内容提供商的20%流量已是IPv6,而这一数字还在稳步上涨,可以预见未来几年主要互联网内容提供商的大部分流量将基于IPv6。一个基于IPv6协议标准构建的新生态体系雏形正在形成。

  3、我国IPv6发展:起个大早赶个晚集,加快建设全面部署

  我国在顶层设计层面对IPv6规模部署工作早已展开。从部署情况来看,1998年CERNET(中国教育和科研计算机网)首次在我国引进IPv6;2003年我国开始启动CNGI(下一代互联网示范工程)建设;2008年我国建成全球最大的IPv6示范网络;2013年我国联合多国发起“雪人计划”,在包括中国在内的美国、日本、法国、德国、印度等全球16个国家部署了25台IPv6根服务器,其中有4台部署在我国,打破我国没有根服务器的困境。此外,我国自主研发出的高性能IPv6 DNS系统,面向全球公众免费提供DNS服务。从行业标准来看,2001年开始我国启动IPv6标准化工作,由CCSA牵头,目前已形成较为完善的IPv6标准体系。从政策来看,2012年我国发布《国务院关于大力推进信息化发展和切实保障信息安全的若干意见》,明确中国将加快部署下一代互联网并开展IPv6商用试点,尽快实现规模商用等。

  然而由于技术、产业等多种原因所致,我国IPv4向IPv6过渡时期,IPv6的发展一直低于预期。截至2017年11月,全球排名前十位的国家/地区IPv6用户普及率均超过23.1%(依次是比利时57.4%、印度47.2%、德国42.3%、美国37.2%、希腊35.9%、瑞士35.6%、卢森堡32.4%、英国26.0%、葡萄牙25.7%、日本23.1%),而中国IPv6用户普及率仅为0.38%,远落后于这些国家,排在第67位。全球主要内容提供商IPv6的流量已达20%流量,而我国排名前50的网站只有腾讯网1家支持稳定的IPv6访问。我国IPv6的发展可谓是“起了个大早,赶了个晚集”。中国IPv6推进较慢,主要包括以下几个原因:首先是私有地址出口转换成公有地址的替代方案暂时解决了公网IP地址不足的问题,从而延迟了对IPv6的需求,并落入了对私有IP地址依赖的陷阱。此外,利用基于域名的虚拟主机技术(Name Based Virtual Hosting),多个DNS名称也能使用同一个IP地址。其次,成本和安全问题也影响了企业的升级动力。IPv6的推广涉及从骨干网到终端用户的所有设备和软件,需要付出巨大的成本,从IPv4到IPv6的过渡,意味着要重写程序并安装新硬件,这也会带来新的安全问题。与此同时,早期受制于网络改造、设备升级缓慢、内容应用匮乏、盈利模式不清晰和标准不统一等因素,企业的商业动力不足。另外,应用是推动IPv6发展的关键,而我国IPv6内容源相对缺乏,国内主流应用几乎不支持IPv6,国际出入口还未开启IPv6,无法引入国际优质内容源。总的来说,目前我国IPv6业务依然缺乏,产业链配套能力有待加强,IPv6产业链整体有待完善。

  中国电信骨干网已全面开启IPv6,覆盖超过8000万的固宽用户。2009年起,中国电信作为CNGI的成员单位就开始着手IPv6技术的研究与实验网的建设;2012年,中国电信启动下一代互联网IPv6的试商用;2014年,IPv6进入规模商用阶段,并成为常规建设工程。截止到去年,中国电信从网络、业务到终端、用户,IPv6的部署都取得了较快的进展。网络侧方面,163/CN2骨干网和省级链路已经支持IPv6,超过220个城域网开启双栈,LTE接入网已经支持IPv4/IPv6双栈;业务方面,宽带网络、三星级以上的IDC、以及VPN等业务均开通端到端IPv6;用户方面,支持IPv6的固网宽带用户超过8000万,LTE双栈用户数近500万。在推进IPv6过程中,中国电信注重发挥产学研的优势,和清华大学联手创办了下一代互联网联合实验室,从2010年挂牌以来,该实验室一直致力于IPv6的关键技术、国际标准、产业推动等相关工作。

  中国联通平滑过渡,核心设备已具备支持IPv6的能力。中国联通在推进IPv4向IPv6的演进上采取了“平滑过渡、技术创新、业务驱动”的总体过渡原则,分三个阶段实施IPv6的平滑部署:2008-2011年为研究与试验阶段,中国联通启动多个试点场内场外实验网络建设;2011-2013年为商用试点阶段,中国联通投入资金超过8亿元,在网络、终端、平台和应用等多个层面全面推进下一代互联网建设;2013-2015年为规模部署阶段,中国联通完成自营业务改造和支撑系统升级,并实现超过300万的IPv6宽带接入用户,56个城市LTE网络支持IPv6,IPv4和IPv6无缝互联互通。除此之外,中国联通还在物联网、三网融合、移动互联网、垂直行业等多个领域全面支持IPv6的特色应用。

  中国移动三步走,已有2亿基于IPv6的VoLTE用户。中国移动的分IPv6部署也分为三个阶段。第一阶段:2012-2013年的启动期。重点推动产业链成熟,基本实现产业链对IPv6的支持,进行大规模现网网络试点。第二阶段:2014年到2015年的推广期。目标是启动IPv6试商用部署,在东部地区的全部网络升级为IPv6,中部和西部则至少完成50%,新增终端可以采用IPv6。第三阶段:2016年至今是全面应用期。目标是完成IPv6的大规模商用。为了推进IPv6规模部署,中国移动开展了技术和资源储备,包括进行大量的地址申请、制定过渡方案、完善现有的设备和终端对IPv6一些技术的要求;推动手机终端实现IPv6功能;制订了全方位、端到端的IPv6完整过渡计划;推动IPv6相关试点和商用等。目前,中国移动已在TD-LTE网络上全面支持IPv6,并且2016年销售的4亿终端全部支持IPv6。中国移动不仅将IPv6看作是互联网的演进,也作为移动互联网发展的重要基础,制定三项举措推动IPv6与移动互联网融合:一是确保LTE和IPv6同步发展,目前中国移动已经在全网范围内要求所有EPC(Evolved Packet Core Internet,演进的分组核心网)相关设备支持IPv6,并采用IPv4/IPv6双栈APN接入LTE数据方式解决了双连接问题;二是将语音业务搬迁到LTE上之后,在VoLTE上采用纯IPv6而不再采用与IPv4转换的方式;三是通过多个协会大力推进IPv6发展,如在2009年和2010年联合3GPP和IETF召开IPv6峰会推进移动通信IPv6化,在3GPP发布首个移动网IPv6过渡指导报告TR 23.975,自主研发PNAT/BIH技术,发布IETF RFC6535等国际标准等。值得一提的是,在“GNTC全球网络技术大会”上,中国移动研究院网络技术研究所所长段晓东表示,中国移动的VoLTE采用纯IPv6接入,已经发展注册用户2亿,活跃用户近1亿。

  4、推进IPv6展望:规模商用元年,广播电视网络要充分把握这一契机

  全面部署IPv6,2018年将迎来中国新一代互联网大规模商用。2017年11月26日,中共中央办公厅、国务院办公厅印发《推进互联网协议第六版(IPv6)规模部署行动计划》,正式宣告全面部署IPv6时代的来临。由国家政府部门牵头统一进行IPv6的推广部署,能够充分调动运营商、内容商、以及终端厂商的积极性,加快完善IPv6产业链,大力推进IPv6的发展。我国在IPv6网络建设、维护和业务开发方面积累了较多经验,在物联网、智能交通、智能制造等新型场景应用做了很多探索,并培养了大量优秀的人才队伍,这为我国IPv6全面部署提供了有利条件。

  有线电视网络加快推进IPv6部署,部分省网已经布局。有线电视网络作为国家信息基础设施的重要组成部分,需要进一步贯彻落实党中央、国务院关于推进IPv6规模部署行动计划,加快有线电视网络IPv6规模部署。有线电视网络运营商作为互联网信息服务的新兴力量,对下一代互联网技术的应用具有迫切的诉求和自身的动力,采用IPv6技术的下一代互联网将彻底解决有线电视网络地址不足的困局,同时也是有线电视网络实施“互联网+”战略,向互联网服务与应用转型的有效手段和促进全国广电网络整合的有效途径。截止到目前,已有部分省网先后布局IPv6相关产业链:早在2014年12月华数集团就通过自有AS与浙江大学第二代教科网建立EBGP,成功接入中国下一代互联网示范工程CNGI;2018年2月2日,华数集团对外宣布将与下一代互联网国家工程中心合作,以旗下华数云科技为主体投资建设并运营全球首个“行业IPv6根服务器”,共同推进下一代互联网IPv6在广播电视网的规模部署。2017年12月10日,广东广电发布了全国第一个正式商用支持IPv6的家庭智能网关“U点”家庭服务器,标志着支持IPv6的终端设备已经走进了普通家庭用户;同时,广东广电还承担着国家“互联网+”广电IPv6云资源交换中心重大项目,并发布了推进IPv6规模部署具体行动计划,将用3年左右时间,全面完成向IPv6演进升级。

  有线电视网络运营商应当以全国有线电视互联互通平台建设为契机,借鉴国内外运营商的建设经验,制定整体发展规划,按地域、有层次、分阶段地对广电网络进行升级改造,并与其他运营商的IPv6网络实现无缝对接,实现平台、网络、终端、应用等领域全面支持IPv6,促进广播电视行业转型升级,促进文化传媒业务创新升级,不断满足广大群众文化和信息消费升级的需求。

责任编辑:张君华
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