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IPv6发展现状和面临的困难

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来源: 作者: 2019-03-13 16:00:11

IP地址与自治系统号、域名等共同构成了互联存在和发展的基础性资源。IPv4地址是现行互联络节点位置的基本标识,长度是32bit,其地址空间的最大容量是43亿个左右,是目前公众互联和专有的企业信息进行路由和转发的基础。

早在上世纪90年代前后,业界就已经意识到IPv4地址资源短缺将会成为制约互联发展的核心问题。地址耗尽的直接影响就是无法直接(即不通过NAT方式)连接到公众互联上,络运营商就无法直接接入新用户,业务提供商无法直接接入新的服务器,影响络的发展和新业务的开展。但地址耗尽对用户没有直接的影响,因为使用何种IP地址与用户是弱关联的(IP地址用于机器之间通信的),这与互联上的域名和中的E.164号码不同。但为了应对地址枯竭问题,络运营商和业务提供商需要增加成本,这必将最终转嫁给消费者,导致互联接入和使用费用的上升。

应对IPv4地址耗尽

解决IPv4地址耗尽问题基本上有两种思路,一方面通过各种技术的和管理的手段设法降低IPv4地址消耗的速度(节流),另一方面开始具有海量地址空间的IPv6技术的研究和标准化工作(开源)。

目前广泛采用的私有地址、动态地址分配、无类域间路由和子掩码等地址复用技术,以及收紧地址分配策略等政策手段,节约了大量的IPv4地址资源,极大地推后了IPv4地址空间耗尽的时间点。但IPv4发展的大量地址复用技术,恶化了全球互联的运行和发展环境,使络的复杂性加速增加,导致业务创新、部署和运营成本不断攀升,同时也给溯源等安全问题带来新的挑战。目前84%的IPv4地址已经被分配(含使用与未使用)或被预留,以现有的地址分配速度保持基本不变,剩余的IPv4地址以每年2亿个的速度消耗(年约19%的消耗增速),估计将在未来18~24个月左右耗尽。

应对IPv4地址耗尽已成为不可避免的、全球性的战略问题,目前许多国家都在推进包括IPv6在内的下一代互联上的姿态积极。欧盟委员会2008年5月底发布公告,鼓励欧盟企业、政府机关和个人使用下一代互联协议IPv6,以在2010年年底前实现25%的企业、政府机关和个人使用IPv6络协议的目标。日本政府之前也制定了“e-Japan”的战略,明确了IPv4向IPv6过渡的时间表和路线图。而韩国计划从2013年开始全面启用IPv6,从而成为全球率先普及IPv6的国家。美国也在IPv6上开始发力,美国的IPv6地址在2008年5月份突然从一个月前的全球第11位猛增至全球第一(与美国要求所有政府部门在2008年6月30日前必须部署IPv6有关)。

IPv6发展现状

我国在下一代互联方面开展了多项研究、试验和示范工程。如国家自然科学基金委员会的“中国高速互联研究实验络(NSFCnet)”、863计划“九五”期间的CAINONET、“十五”期间的IPv6核心技术开发、中科院的“IPv6关键技术及城域示范”和国家发展改革委的“下一代互联中日IPv6合作项目”等。2008年8月,国家正式启动了CNGI二期的工程,重点解决推动下一代互联商用化时遇到的一些“产业性”问题。

通过各国的努力,目前IPv6技术和标准已经相对成熟,多个国家组建了多个规模不等的IPv6试验,络设备基本成熟,业务应用取了一些进展。但从全球IPv6整体发展状况看,在亚太和欧洲地区的应用较多,但依然是由发达国家担当了领军者的角色,不同的是美国在互联领域一家独大的局面被打破。日本、韩国、欧盟在IPv6的研发和产业化方面走在了前面,作为发展中大国的中国在IPv6领域也略有建树,但在国家战略、产业化、研发等方面与日韩、欧盟还存在不小的差距。另外,同为发展中大国的印度也非常重视IPv6的进展。

IPv6面临的困难

第一个IPv6标准问世,推广应用IPv6已经走过了14年的历程。但是整体来看,全球IPv6络的部署和使用进展十分缓慢。IPv6协议的核心目标就是在坚持互联基本设计理念(端到端透明性)不作改变的基础上,通过地址字段的加长来解决IPv4地址短缺问题,因为地址短缺是设计IPv6时的上世纪90年代初互联所面临的最核心问题。然而随着互联的不断发展变化,决定互联发展的主要力量已经由当年设计IPv6的教育科研界,变成了目前的产业界。安全与信任、服务质量保证、如何容纳以无线络、嵌入式系统、传感器络应用等逐步上升为互联所面临的核心问题,而地址短缺却因为各种IPv4节约地址技术的出现和广泛应用,退居次要位置。

IPv6技术的核心是互联地址数量的扩充,它并没有改变互联原有的设计理念和络体系架构。然而,互联设计之初所坚持的核心设计原则和络体系架构,在今天已经不适应互联的应用实际,互联目前所面临的很多难题,包括安全、服务质量,其产生根源都与之相关。

IPv6所能够解决的核心问题与互联目前所面临的关键问题之间出现了明显的偏差,难以给互联的发展带来革命性的影响。与IPv4的各种地址复用解决方案相比,IPv6能够降低复杂性和成本,但却是只有制造商目前才能够感受到,用户和运营商不能直接感受到,结果导致整个产业链缺乏推动IPv6的动力。IPv6所带来的是一种长期的利益,而企业决策层更看重中短期利益,因此处于互联基础设施核心的全球运营商对IPv6的态度都不是很积极,这种态度直接决定了IPv6的发展进程缓慢。而全球金融危机的爆发,很可能会进一步强化运营商的这一消极态度。

IPv6不是下一代互联的全部,只是一种改良性的技术,目前的地位也已经从“下一代”的互联协议退化为“下一个版本”的互联协议。IPv6所坚持的无条件的“端到端的透明性”的核心设计理念已经过时。下一代互联需要在新的设计理念的指导下重新设计。因此,目前国内外都已经出现了一些针未来络体系架构的研究,如NGN、FARA、HIP、GENI、FPBN、OverlayNetwork等,试图去克服目前互联所面临的安全等问题,但都还只停留在研究或实验室阶段,近年内无法大规模商用。而IPv6目前的技术和标准已经成熟,产品种类也在不断扩大,实验也已经具备了相当的规模。时间不等人,IPv4地址空间还在快速减少,留给业界的研究、标准、开发和实验的时间非常有限。互联需要继续前进,除了IPv6,业界没有别的更好的选择。如果我们不接受IPv6,5~10年后互联所面临的核心问题中,会重新增加一个“地址短缺”问题。但如果不继续对目前的IPv6做大幅度的改造,IPv6是无法胜任未来国家关键信息基础设施的角色的。

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