從“通路”邁向“通車” 我國IPv6網絡“高速公路”全面建成
記者從日前召開的首屆IPv6技術應用創新大賽啓動會上獲悉：近年來，我國IPv6（互聯網協議第六版）規模部署實現跨越式發展，IPv6網絡“高速公路”全面建成，信息基礎設施IPv6服務能力已基本具備。
IPv6是公認的下一代互聯網商業應用解決方案。它能夠為每個聯網設備提供一個獨立的IP地址，有望解決端到端的連接和安全性、移動性等問題。部署IPv6有利於支撐5G、人工智能和雲計算等新興技術的發展，提升我國互聯網的承載能力和服務水平。目前，我國IPv6互聯網活躍用户數達6.93億，移動網絡IPv6流量佔比突破40%。
IPv6優勢明顯，能更好滿足5G、工業互聯網等應用需求
有人把互聯網比作一套“快遞系統”，其中IP地址類似於“通信地址”，網絡上的文字、音頻、視頻等，都被打包成一個個“包裹”，然後經過“快遞系統”的運輸，最終送到目的地。而網際協議（IP協議）則是這個“快遞系統”的工作流程和制度，它們構成了互聯網的基礎。
早期的IP協議並不成熟，直到IPv4才開始廣泛部署。IPv4地址為32位編碼，可產生40多億個IP地址。但是隨着信息技術的飛速發展，基於IPv4的全球互聯網面臨着網絡地址消耗殆盡、服務質量難保證等問題。直到IPv6的出現，地址量達到2的128次方，其海量規模也被形容為“讓地球上每顆沙粒都有一個IP地址”。
“當前，全球加速從IPv4向IPv6過渡，到今年6月底，全球IPv6的活躍用户數佔網民數的比重已經超過31%。”中國工程院院士、推進IPv6規模部署專家委員會主任鄔賀銓介紹，“採用IPv6不只是補充IPv4地址不足，而是更看重IPv6地址空間能力的拓展和創新潛力的開發，以及它與新一代信息技術的全面融合，發揮乘數效應。”
與IPv4相比，IPv6具有多方面的優勢，如提高路由器轉發數據包速度、提升服務質量、具備更高安全性、可開發大規模即時交互應用等，從而更好滿足5G、工業互聯網、雲網融合、算力網絡等應用需求。
在增強網絡對業務的感知能力方面，IPv6將應用的需求信息封裝在數據分組中，使網絡能感知應用及其需求，便於進行流量調度和資源調整。“過去我們的網絡只能‘看到’原地址、目的地地址，不知道這個‘包裹’承載什麼樣的業務。現在，我們直接從IPv6地址裏直接感知這個業務。”鄔賀銓舉例，“比如，企業希望敏感數據在本地處理，但是一般的數據是‘上雲’，IPv6可以識別究竟哪些數據在本地處理，哪些數據‘上雲’，甚至可以幫助選擇合適的‘雲’。”
進入規模商用階段，IPv6用户及流量均實現規模增長
我國IPv6起步較早。早在2003年，國家就啓動了中國下一代互聯網示範工程CNGI，並於2006年開展了現網試驗。2008年，我國建成當時世界上規模最大的純IPv6下一代互聯網，並取得了一些領先技術和應用成果。此後產業發展加快，到2014年已有1億部支持IPv6的終端上市。2017年至今，IPv6進入規模商用階段，用户及流量均實現規模增長。
我國IPv6的規模部署和應用正處於全面推進之中。2017年11月，中辦、國辦印發《推進互聯網協議第六版（IPv6）規模部署行動計劃》，提出“加快推進IPv6規模部署，構建高速率、廣普及、全覆蓋、智能化的下一代互聯網”。“十四五”規劃綱要提出，擴容骨幹網互聯節點，新設一批國際通信出入口，全面推進互聯網協議第六版（IPv6）商用部署。
2021年7月，中央網信辦等部門印發《關於加快推進互聯網協議第六版（IPv6）規模部署和應用工作的通知》提出，到2025年末，全面建成領先的IPv6技術、產業、設施、應用和安全體系，IPv6活躍用户數達到8億，物聯網IPv6連接數達到4億。移動網絡IPv6流量佔比達到70%，城域網IPv6流量佔比達到20%。
教育網絡在國內較早開展了互聯網關鍵技術的探索。1994年建成的中國教育和科研計算機網（CERNET）是我國自行設計和建設的第一個採用TCP/IP協議的全國性計算機互聯網絡；2004年建成的中國下一代互聯網示範工程核心網絡——CERNET2即採用純IPv6技術，標誌着我國對互聯網關鍵技術開始探索與研究。
2021年4月，未來互聯網試驗設施高性能主幹網開通，核心節點分佈在40所高校。它不僅基於純IPv6網絡，同時可以支持下一代互聯網真實源地址驗證體系。該體系支持互聯網的端系統地址精確定位和溯源，突破了下一代互聯網體系結構的安全可信關鍵核心技術。
清華大學教授、中國教育和科研計算機網網絡中心副主任李星説：“未來互聯網試驗設施是繼CERNET、CERNET2之後的第三張大網，也是未來網絡的‘試驗牀’。它更加面向研究、面向未來，為網絡強國建設提供科技支撐。”
國內電信運營商也在積極推進IPv6工作，有序開展技術研究、現網試點和規模部署。目前，中國電信已建成端到端暢通的IPv6“高速公路”，雲網端到端IPv6改造基本全面完成。截至今年6月底，中國移動的移動網絡IPv6地址分配數量達到7.72億，固定寬帶IPv6地址分配數量達到1.69億。中國聯通也不斷深化網絡基礎設施IPv6改造，新建千兆光網、5G網絡同步部署IPv6。
在中國電信研究院高級技術專家解衝鋒看來，IPv6廣闊的地址空間，將成為網絡各個元素之間相互連接的基本觸點，為萬物互聯創造了基礎條件。隨着IPv6與雲計算、大數據等技術的深入融合，傳統基礎設施將實現集成化的全面升級。IPv6新的協議特性，將為創新的基礎架構帶來更大發展空間。
從IPv6到“IPv6+”，通過網絡智能化升級和業務優化，創造新的發展空間
在上海交通大學醫學院附屬瑞金醫院，醫療物流機器人進行跨區域、跨樓層運輸，它和調度後台服務器之間的通信高度依賴網絡。5G時延已達毫秒級別，配合處理效率更高的IPv6網絡，有效減少因網絡漫遊和切換帶來的通信延遲，實現即時高速通信。目前，“IPv6+5G”醫療物流機器人已在該醫院推廣使用。
隨着我國建成世界上規模最大的5G網絡，IPv6也得到了同步發展，“IPv6+5G”正在賦能各行業數字化轉型。鄔賀銓表示，當前，以“IPv6+”為代表的技術創新體系正在蓬勃發展，IPv6與5G、人工智能和雲計算等融合創新不斷推進。“IPv6+”的出現，有望實現網絡智能化升級和業務優化，為未來網絡創造新的發展空間。
專家介紹，“IPv6+”是在IPv6的基礎上，添加了創新功能。既包括以IPv6分段路由、網絡切片、隨流檢測、新型組播和應用感知網絡等協議為代表的協議創新，又包括以網絡分析、自動調優、網絡自愈等網絡智能化為代表的技術創新。
華為數據通信解決方案設計部部長文慧智説：“IPv6連接設備數量不斷增加，我們努力在設備節能的基礎上，通過網絡協議技術、路徑算法以及智能控制，進一步降低能耗。泛在物聯方面，我們希望從萬物互聯對網絡的需求出發，實現終端更快更安全接入、網絡智能連接，為行業提供更好的網絡基礎。”
在連接的質量方面，“IPv6+”也有不少創新藍海。文慧智舉例，工業控制正向無人化、集中化、即時控制方向發展，對網絡的確定性、可靠性提出更高的要求。IPv6在構建確定性網絡方面具有優勢。一是能讓更多的設備連接起來；二是通過確定性IP技術，能夠真正實現遠程控制；三是保障工業控制的可靠性。
廣泛而緊密的產學研用協同創新，也是我國IPv6發展的一個亮點。早在2003年中國下一代互聯網示範工程CNGI啓動時，產學研用各方緊密協作，實施了示範網絡建設、技術研發、應用示範、設備研發及產業化等一系列項目。2010年，清華大學與中國電信成立了下一代互聯網技術與應用聯合實驗室，開展IPv6的網絡架構及關鍵技術研究工作，在技術、標準等方面取得了豐碩成果。
李星認為，國內高校發揮科研優勢，圍繞IPv6關鍵核心技術加強集中攻關，在真實源地址認證、下一代互聯網過渡技術等方面取得了突破。產學研用各方通過建立聯合實驗室、開展項目合作、舉辦賽事等方式，促進了IPv6與各行各業融合發展、激發產業創新，全面支撐各行業數字化轉型。