ＩＰｖ６――领跑下一代互联网 下一代互联网

　　对于现在及未来社会，互联网是一个基本要素，它会对社会经济、科技教育发展，乃至国防政治都将起到决定性的影响。有关专家说，如果我们失去对下一代互联网的发言权，我们也将在很大程度上受制于别人。因此，研制与建设下一代互联网，对我国有着举足轻重的意义。
　　
　　互联网的更新换代是一个渐进的过程。虽然目前学术界对于下一代互联网还没有统一的定义，但对其主要特征已达成如下共识：
　　更大：具有非常巨大的地址空间，网络规模将更大，接入网络的终端种类和数量更多，网络应用更广泛；
　　更快：100Ｍ字节／秒以上的端到端高性能通信；
　　更安全：可进行网络对象识别、身份认证和访问授权，具有数据加密和完整性，实现一个可信任的网络；
　　更及时：提供组播服务，进行服务质量控制，可开发大规模实时交互应用；
　　更方便：无处不在的移动和无线通信应用；
　　更可管理：有序的管理、有效的运营、及时的维护；
　　更有效：有盈利模式，可创造重大社会效益和经济效益。
　　几年前，我们还很难想象今天基于IP技术的网络能够达到如此庞大的规模，并给目前使用的IP协议IPv4带来如此沉重的压力。特别是对于中国，互联网的起步晚于发达国家，近年来国内蓬勃发展的城域网建设，使得国内所有的网络运营商深切地感受到了因IP地址不足所产生的严重制约。IP网实时业务的开放，特别是用户在实时对称业务中的“永远在线”要求，更使得IP地址问题雪上加霜。如何解决这一问题? IPv6的出现似乎让我们看到了曙光。
　　
　　 什么是IPv6
　　
　　IPv6是“Internet Protocol Version 6”的缩写，即互联网协议第6版，IPv6是继IPv4以后的新版互联网协议，也可以说是下一代互联网的协议，它的提出最初是因为随着互联网的迅猛发展，IPv4定义的有限地址空间将被耗尽，而地址空间的不足必将妨碍互联网的进一步发展。为了扩大地址空间，拟通过IPv6重新定义地址空间。IPv4采用32位地址长度，只有大约43亿个地址，估计在2005至2010年间将被分配完毕，而IPv6采用128位地址长度，几乎可以不受限制地提供地址。所以，互联网工程任务组（IETF Internet Engineering Task Force）从1993年开始开发IPv6，1995年正式确立IPv6基础协议，1996年全球范围的IPv6试验床6Bone启动。
　　
　　 IPV6的技术优势
　　
　　IPv6是为了解决IPv4所存在的一些问题和不足而提出的，同时它还在许多方面提出了改进。与IPv4相比，IPv6具有许多新的特点，如简化的IP包头格式、主机地址自动配置、认证和加密，以及较强的移动支持能力等。概括起来，IPv6的优势体现在以下七个方面。
　　1．更大
　　IPv6的地址长度为128位，从2的32次方增加到2的128次方，形成了一个巨大的地址空间。在可预见的很长时期内，它能够为所有可以想象出的网络设备提供一个全球唯一的地址。事实上128位的地址空间足够为地球上每一粒沙子提供一个独立的IP地址。IPv6还能够为主机接口提供不同类型的地址配置，包括全球地址（Globally）、单播地址（unicast）、广播地址（Broadcast address）、多播地址（multicast address）、任播地址（anycast address）、家乡地址（home address）和转交地址（care-of address）等。
　　２．更快
　　下一代互联网，高速强调的是端对端的绝对速度，IPv6的数据包可远远超过64K字节，应用程序可以利用最大传输单元(Maximum Transmission Unit)，同时改进了选路，简化了报头，包头定长，从而加快了数据包处理速度，提高了转发效率和网络的整体吞吐量。
　　３．移动性
　　移动IPv6（Mobile Internet Protocol version 6）能够通过简单的扩展，满足大规模移动用户的需求，能够为在Internet上运行的每个移动终端提供一个全球唯一的IP地址。这样，它能在全球范围内解决有关网络和访问技术之间的移动性问题。移动IPv6在新功能和新服务方面可提供更大的灵活性。移动IPv6通过优化通信对端(Correspondent Node)和转交地址(care-of address)之间的路由，使网络的利用率更高。
　　４．安全性
　　IPv6协议内置已经标准化的安全机制，支持对企业网的无缝远程访问。对于从事移动性工作的人来说，IPv6是IP级企业网存在的保证。认证报头（Authentication Header）用于保证数据的一致性，加密的安全载荷（Encrypted Security Payload）用于保证数据的机密性(Confidentiality)和数据的一致性。在IPv6包中，AH和ESP都是扩展报头，可以同时使用，也可以单独使用其中一个。此外，IPv6还集成了虚拟专用网(Virtual Private Network)的功能。
　　５．服务质量
　　从协议的角度看，IPv6的优点体现在能提供不同水平的服务。这主要是由于IPv6报头中新增加了“业务级别(class)”和“流标记(flow label)”字段，在传输过程中，中间各节点可以利用它们识别和分开处理任何IP地址流。此外，IPv6还支持“实时在线”连接、防止服务中断并提高网络性能。
　　６．自动配置
　　IPv6提供即插即用机制，支持无状态和有状态两种地址自动配置方式。在无状态地址自动配置方式下，需要配置地址的节点使用一种邻居发现机制获得一个局部连接地址。得到这个地址之后，它使用另一种即插即用机制，在没有任何人工干预的情况下，获得一个全球唯一的路由地址。
　　７．多播功能
　　IPv6中增加了“范围”和“标志”，限定了路由范围和可以区分永久性与临时性地址，这有利于更好地实现多播功能。
　　
　　中国对IPv6的研究始于1998年，研发至今已经取得了重大的成果。具体成果为：
　　1．1998年6月，中国国家教育科研网CERNET加入6Bone，建立了IPv6试验床。
　　 ２．1999年4月，CERNET启动IPv6试验床项目，极大地推动了中国IPv6技术的研究。
　　３.北京交通大学IP网络实验室在2000年下半年在国内首家推出了支持IPv6协议的路由器，并在2002年1月通过了北京市科技成果鉴定；该实验室承担的国家863重大课题“高性能IPv6路由器协议栈软件”在2004年8月通过验收，研究成果中的RIPng、OSPFv3和BGP4+等IPv6动态路由协议软件达到了国际先进水平。
　　４．2002年4月，中国科学技术部高新技术发展及产业化司决定对“十五”863计划信息技术领域的多个课题进行公开招标，其中有多个课题是与IPv6技术相关的，它们分别是高性能IPv6路由器基础平台及实验系统、高性能IPv6路由器协议栈软件和IPv6协议测试技术等，这一事件表明我国以进入全面开展IPv6高端核心路由器技术的研究阶段。
　　５．2003年3Tnet重大专项启动了IPv6/v4实验床和设备的研制项目。国家计划委员会、国家自然科学基金委员会、中国科学院等部门和单位也分别启动了IPv6研究和实施计划。
　　６．2003年年底，中国宣布实施名为“中国下一代互联网示范工程（CNGI：china next generation internet）”的新一代互联网计划。按计划，中国将在2005年底以前投资14亿构筑连接中国各主要城市IPv6商用骨干网，2006年正式开始IPv6商用服务，届时将形成全球最大规模的IPv6商用网。
　　７．2004年8月，北京交通大学IP网络实验室自主研制的BJTU IPv6 无线/移动路由器通过了教育部组织的科技成果鉴定，与会专家一致认为该产品填补了国内空白，达到国际先进水平。
　　８．2004年3月，我国自主知识产权的IPv6核心路由器问世。这是继成功建成我国第一个下一代互联网试验网后，我国第一台基于“互联网协议第6版”--IPv6的核心路由器由清华大学计算机系和清华紫光比威公司共同研制成功，从而标志着我国下一代互联网关键技术获得重大突破。
　　９．2004年，我国第一个IPv6主干网CERNET2试验网正式开通并提供服务，成为中国第一个全国性下一代互联网主干网。
　　我国政府投入了大量的资源支持IPv6项目，例如由国家发改委、8部委共同组织投资的CNGI工程，863的高性能宽带信息网专项工程以及各省市的IPv6发展规划。
　　目前我国的IPv6网络基本上还是面向科研试验网络，或向着商用网努力的试验网络。大规模的IPv6网络的升级和更新恐怕还有待时日。
　　中国第一个全国性基于IPv6的新一代互联网于2004年12月建成开通。它以每秒10亿比特的速率连接中国20个主要城市的核心节点，为全国上百所高校和科研单位提供高速IPv6网络接入服务。据中国工程院院士邬贺铨透露，尽管IPV6在全球范围内尚未商用，但中国对此的关注和热情不亚于发达国家。到2008年北京奥运会时，用户就能体验到IPV6的应用。不过，互联网运营商目前还不能提供这种接入服务，普通用户要使用下一代互联网服务还需要等待一段时间。
　　随着互联网的发展，我们的生活正在走向网络化，网络即将完全成为我们生活的载体。未来的互联网将更方便、更及时，任何东西都会成为网络化生活的一部分，生活将于网络完全融合，可以说生活趋向网络。
　　纵观历史的发展，封闭自守的发展模式已经不适合我国的发展，我国政府已经充分认识到只有加快自主创新的步伐，创造出更多具有自主知识产权的技术与产品才是我们下一代互联网发展的基础，才能加快我国IPV6研究领域的进程。在推动自主创新、科技创新的道路上，在我国政府大力支持下，科研工作者在IPV6的研究领域里硕果累累。如：CERNET2主干网的开通、具有自主知识产权的IPv6核心路由器问世等。如今，我国在IPV6技术上取得的成果已经占世界领先地位。
　　然而，在下一代互联网的发展进程中，看似平坦的道路上布满了荆棘，如，由于设计上的原因，IPv6协议不兼容IPv4协议。也就是说如果不经过特殊的网关设备转换，IPv4设备不能与IPv6设备相互访问。因此，IPv6的升级工作非常复杂，将当前IPv4网络升级成IPv6网络与建设一个全新的IPv6网络代价相似甚至更高，如何将下一代互联网与其他三网融合将成为下一代互联网需要面对而去解决的问题。怎样在下一代互联网的研发过程中与商用结合，推动下一代互联网的商业运作，提升IPV6的可运行度也是棘手的问题。
　　技术的美好前景总是震撼人心，然而，IPv6的繁荣是否像人们预期的那样既美好又理性呢？在IPV6技术研究的过程中，我们将要面临的困难很多，虽然在2008年我们将感受到IPV6带给我们下一代互联网崭新的一面，但一步步需要解决的问题在等待着我们。如何在自主创新的道路上，如何积极调动企业和科研人员的积极性、创造性，创造出更多的具有自主知识产权的科研成果，如何让下一代互联网尽快走进我们的生活，给我们生活带来哪些丰富多彩的改变，我们将拭目以待。
　　
　　世界各国IPV6发展现状
　　
　　尽管IPv6在全球受到越来越多的重视，但全球IP地址资源分配的不均衡加之各国在互联网领域发展状况的不均衡，导致了IPv6在全球产业化发展的不均衡。目前，世界上在IPv6的研究和应用方面比较领先的主要是欧洲、日本、韩国和美国。
　　日本
　　自1992年就起步着手研发和标准化工作，1999年12月开始提供试验服务，2001年4月开始提供商用服务，到目前为止，NTT Com、Japan Telecom和KDDI等日本主要运营商和ISP几乎都已经提供IPv6商业化接入服务，日本利用IPv6的环境正日益完善。
　　韩国制订的IPv6的演进进程分四个阶段。第一阶段（2001年以前）建立IPv6试验网，开展验证、运行和宣传工作；第二阶段（2002年至2005年）建立IPv6岛，与现有IPv4大网互通，在IMT2000上提供IPv6服务；第三阶段（2006年至2010年）建立IPv6大网，原IPv4大网退化为IPv4岛，与IPv6大网互通，提供有线和无线的IPv6商用服务；第四阶段（2011年以后）将演变成一个单一的IPv6网。
　　欧洲
　　欧洲发展IPv6的基本战略是“先移动，后固定”，希望在IPv6方面掌握先机，通过3G标准的部署来实现在未来互联网领域与美国并驾齐驱的目标。欧盟认为：IPv6是发展3G移动通信的必要工具，如果想大规模发展3G，就不得不升级到IPv6。制定3G标准的3GPP组织已经决定以IPv6为基础构筑下一代移动网，使IPv6成为3G必须遵循的标准。欧洲的主要目标是：2003年底开始推出IPv6服务，2005年底运营商完成向IPv6的转换，在所有新的家电装置中引入IPv6连接，将基于互联网的系统集成到运输工具及相关的移动商务基础设施中，实现人与人之间、物与物（从电话到汽车）之间的通信。欧洲目前已经建立了Euro6IX和6NET等IPv6试验网络进行有关推广，部署IPv6的准备，欧洲各大厂商也都加快了IPv6开发和产品化进程，各种试验项目正逐步成熟。
　　美国
　　由于是IPv4的发源地，因此无论在地址资源和商业应用方面都占据了先天的优势，在IPv4主导的传统互联网领域的领先地位和IP地址资源优势，因此目前既没有地址短缺的忧虑，又很不愿意改动花费大量资本构建的IPv4商业网络体系，所以目前主要是以世界IPv6研究、协调中心的面目出现的，研究和开发IPv6的主要组织如IETF、6BONE等都在美国。
　　
　　 有关IPv6发展的讨论
　　
　　一种声音认为：一些专家称 “新一代互联网对我们的意义与影响，就如同在人类发展史上火的使用”。
　　 人们不用再为缺少地址而费尽心机地想出各种替代方法，以牺牲很多IP协议所提供的优良功能为代价。那时，每人都将拥有一个或多个IP地址，配备上相应的计算机设备，无论你在哪里都可以做到随时在线，连接全球。
　　IPv6与移动通信的结合将为目前的互联网开拓一个全新的领域--移动互联网。通过移动互联网，使我们能够在移动中购买商品和服务，我们的移动设备将成为无线钱包，使我们能够随时随地以在线方式选购商品或服务，并为之付款。我们能够使用移动设备查询飞机航班、风景点的简要情况，以便做出适当的安排；我们还能够利用同一设备查找地图以及要参观的地方；我们还能够找到距离我们最近的餐馆；如果我们驾车外出，安装在我们汽车里的无线设施将提供实时定位技术，同时也起到导航和安全保护的作用。
　　在不远的将来，中国的家电厂商们将开发出新一代的信息家电，即我们除了计算机之外，还可给电视机、冰箱、微波炉、空调、洗衣机等家用电器分配固定地址，以利于它们与Internet的连接。在信息家电与Internet连接后，外出的人就可操作家中的空调、冰箱等。比如，可以通过网络下载做菜方式，自动设定温度和时间。
　　 实行IPv6协议可从根本上优化路由器传输效率，使目前各种宽带传输技术迈上一个新的台阶。到那时，困扰我国网民很久的网络速度问题，将得到彻底解决，人们就可以舒舒服服呆在家里，享受超高速网络所带来的快乐。信息家电连上光纤后，就可直接以交互方式收看电影、收听音乐和广播。股民即使在家中，也能通过光纤网络和证券公司等金融机构的业务员在电视上交谈，同时进行交易。
　　一些人士认为中国已经在IPv4的发展中错过了机遇，而世界现在给了我们一个新的机会。主观地说，美国在这一方面占有绝对的优势，但美国由于是IPv4的既得利益者，又为此投入了亿万金钱，所以现在美国发展IPv6的态度并不是非常积极，这样就给其他国家留出了相当大的发展空间。现在我们的工作就是迅速把握这样的时机，并联合国际上其他饱受地址短缺之苦的国家，在IPv6领域争得一席地位，让世界听到中国的声音。从以下几个方面都可以说明我们不应再与IPv6擦肩而过了。
　　1．在IPv4上我们没有发言权，直接造成了目前申请地址相当的困难，一个有着超过2600万网民的国度，一个A类地址都没有，目前总共申请到的IPv4地址才900多万个，还没有美国麻省理工大学一个学校的多。如果我们尽快参与国际IPv6的研究，则就有可能本身成为未来IPv6顶级地址分配单位之一，从根本上解决地址申请的问题。
　　2．另外一方面，我们尽早地参与，也可以使在我国设立域名解析的根服务器成为可能。这样，一来可以加快域名解析的速度，减少不必要的出国流量；二来也可避免受制于人。
　　3.中国的电信运营商们可以借此机会在将来的IPv6商业运用中占据先机，增进实力，扩大规模，甚至有可能让各种国外网络生产厂商按照中国网络企业的意见设计和生产更符合中国网络情况的硬件产品(如更高效的路由系统)。
　　4.国内生产厂商则可以利用本地化的先天优势抢占商机，在争夺市场份额方面获得主动，也有助于增强其在全球网络设备市场中的竞争力。
　　5.由于应用IPv6协议能大幅度改善网络的传输质量，因此，哪个电信运营商能够率先进行商业运用，则必然大大改善其QoS，增强在同行业中的竞争实力。
　　6.第三代移动通信协议(3GPP)已经明确要求使用IPv6，作为潜在移动通信用户最多的中国，没有任何理由将这样巨大的市场机会拱手送人。
　　中国人在享受互联网带来的便利时，总是不得不面对一个无可奈何的现实，那就是我们使用的基于IPv4的第一代互联网是被美国垄断的。上一代IPv4互联网，美国等少数国家占得先机，以互联网为代表的信息产业给美国等其他国家的经济带来了少有的持续繁荣。而基于战略考虑，美国分配给我国所有的IP地址量仅仅相当于美国加州大学一个学校的IP地址。随着互联网与通信的日益发展，我国基于IPv4地址编码方式的IP资源已开始凸显枯竭之势，中国面临的形势则更加严峻。
　　第一代互联网我们错过了。借助新的网址标准IPv6，掌握下一代互联网的领先技术已经成为我国不容置疑且要把握的机遇。这是因为IPv6技术将领跑下一代互联网，并催生出一个庞大的产业链，网络、通信、家电三大产业将因此互联互通，不断拓展新的信息传输服务。下一代互联网研究是我国国民经济和社会发展的历史机遇，尽早启动我国下一代互联网的研究可使我国在下一代互联网的发展中处于有利地位，增强综合国力和国民经济可持续发展的能力。
　　同时，由于IPv4的知识产权主要都集中在美国，而且美国掌握了全球70%以上IP地址。中国在IP网络建设和应用时，必须向美国支付巨额的知识产权费用。
　　严峻的事实让我们认识到，不再受制于人彻底解决IPV4地址枯竭的问题、拥有新一代互联网的发言权才能打破制约互联网发展的瓶颈。
　　另一种声音认为：首先，推行IPv6意味着连接互联网的硬件设备都必须更换，这将是一个周期长、投资大的项目，要增加运营成本。
　　其次，IPv6利用海量地址优势实现端到端优势，但安全性问题特别是个人隐私安全将面临挑战。
　　再者，还没有更好的商业模式以适应新一代互联网的发展，这将影响对新一代互联网投入的热情。
　　最后，IPv6不是一个技术，而是一个协议版本。因为互联网的复杂性，其更替过程是复杂的，是一个迁移过程，不是简单的切换。目前世界下一代互联网都是双栈模式（IPv4／IPv6），估计2至4年内应该可以逐渐变成以IPv6为主的互联网，但IPv4彻底退出可能需要十几年甚至更长时间。
　　机遇和挑战往往是并存的，前景美好但道路曲折漫长。IPv6毕竟还是一个新兴的事物，还有一个相当长的不断完善的过程。相反，IPv4作为一个非常成熟的互联网协议，却在全球的民用和商用领域有着非常优秀的表现并仍在发挥着巨大的作用，而且全球在IPv4上投入的金钱数以亿万计，因此，由IPv6全部取代当前的IPv4，既无必要也不可取，当前国际上主要对策是让IPv6的"岛屿"慢慢在IPv4的"海洋"中发展壮大，直到完全替代目前的IPv4网络。中国IPv6的发展模式也必然要同国际接轨。回顾IPv4发展的历史，有很多成功的经验值得我们借鉴，IPv6在中国的推广和普及，应该也离不开下面这些原则：
　　1．政府的长期支持：在IPV6发展的过程当中与政府的支持是分不开的，政府的正确决策将对下一代互联网的发展起到重要作用。
　　2．人才的需求：IPV6初期的实验研究性示范网络都建立在大学和研究单位，所以，高校院所和研究单位对网络人才大量需求。另外，在支持Internet的研究过程中，给各研究单位创造出公平竞争、鼓励发展的政策环境也十分重要。
　　3．开放的技术标准：整个计算机业的发展历史似乎都证明，只有开放的标准和系统才具有最强的生命力，而Internet技术和标准从一开始就是开放的也是公开的。它可以网聚所有人的智慧和力量，这种力量是任何个人或公司所无法比拟的。
　　4．合作精神：闭关自守发展自己的网络和技术是完全行不通的，中国的互联网研究者和应用者必须时刻保持和全球同行的密切合作，大家共同促进IPv6的研究和推广。
　　5．坚持应用推进发展：IP协议与推动商业应用以后，商业应用的成功又反过来对这项协议提出了更高的要求并投入了新的资金，所以企业的积极参与和支持，在Internet技术的发展过程中扮演了十分重要的角色。IPv6的发展同样要遵循这一规律，才能不断获得新的活力。
　　甚至有一种观点认为诞生于20世纪90年代中期的IPv6早已不能被称为一项新技术了，其用于解决IPv4地址匮乏的功用也已不再新鲜；另一方面，IPv6始终缺少令人兴奋的特色应用出现，成为IPv6进一步发展的瓶颈，没有应用，再好的技术也只是空中楼阁。
　　
　　专家聚焦IPv6
　　
　　中国电信股份有限公司北京研究院副院长赵慧玲：开发与实践适合IPv6的新业务是关键。
　　从中国电信的发展来看，战略转型是唯一的出路，即从传统的网络运营商向综合信息供应商的战略转型。其中，技术转型是整个企业转型的重要保证，而网络架构则是企业将来发展的保障。我们需要在IPv6网络基础设施上构造相应的业务应用平台，利用IPv6的技术特性发展新兴业务，并对IPv6的商业模式进行研究，使业务的实践可持续地发展。
　　国际电联标准局局长赵厚麟：IPv6蕴涵着巨大的商机，中国应积极参加和推动全球IPv6技术标准和地址管理工作。同时，IPv6的产业化必然会影响电信运营商的发展，这需要考虑技术发展和市场发展的因素，并牵涉到社会环境和市场发展的因素。IPv6最终会来到我们身边，并极大地改善现在的通信环境。
　　信息产业部电信研究院资深专家雷震洲：电信网、互联网都在向NGN发展，而IPv6因自身的强大功能和诸多优势，成为这场网络变革全新的起跑线。中国应寄希望在IPv6上形成自身的产品和技术，在这个全新的起跑线上争取找到对我国信息产业发展有利的位置。
　　全球IPv6论坛主席Ladif Ladid：IPv6作为一种影响巨大且是根本性变革的技术，它的普及与发展需要一定的时间，正如当初IPv4和依据IPv4协议的互联网发展也经历了很长一段时间一样。但是作为网络架构方面的进一步演进，IPv6可以使在其基础上构建的新网络上实现许多新的应用。
　　中国工程院副院长邬贺铨：在“十一五”国民经济与社会发展规划纲要中明确将下一代互联网作为信息领域的重大产业话项目。由此可见，国家充分重视网络技术及产业的发展将其作为需要突破的核心技术优先安排。可以预期今后15年，特别是“十一五”期间是我们国家网络技术及产业发展的黄金时期。IPv6的发展正逢时。对新一代互联网的发展和IPv6技术及应用的创新要求也更高。我们提倡自主创新，但从来不排斥国际合作，互联网是一个全球的互联网，互联网的发展更需要国际合作。
　　北京英纳特网络研究所所长刘东：IPv6作为核心基本技术，将带动大量相关技术和服务的发展，提升中国信息通信产业的整体实力，为中国的信息产业带来新的发展机遇。对中国而言，IPv6的发展为中国的信息产业带来的不仅是可以提升整个通信产业界的整体实力，更为中国获得了一个从引进技术转变到引导技术发展的机会。
　　
　　编后语：
　　关注科技进步，体味时代变迁。当一种新的技术出现时总会有不同的声音，是缜密的思考还是激烈争论都有助于我们更接近事物最本质的一面，当IPv6真正服务于我们的生活与工作的时候，我们除了感激科技带给我们的恩惠，我们还要感激那些今天参与这一话题思考与争论的人们，正是他们孜孜不倦的努力才改变着我们的生活。
　　
　　本栏目编辑 杨福慧