ＩＰｖ６的想象空间

2004-04-29

中国科技财富 2004年10期

IPv6在中国

最近，中国开发出世界首台IPv6移动路由器“BJTU-IPv6无线/移动路由器”的消息被各大媒体转载。这台由北京交通大学开发，教育部鉴定的路由器是在传统路由器的基础上，兼容IPv4和IPv6协议，同时支持移动IPv6技术，无线连接技术，移动路由协议。

新华社在报道这条消息时采用了这样的标题：“中国研制出世界首台IPV6无线路由器”，而由中科院院士组成的鉴定委员会的评价是：“BJTU－IPV6无线／移动路由器在无线／移动IP网络技术核心领域，攻克了关键的新一代网络的路由技术和安全技术，具有自主知识产权，填补了国内外在这一领域的空白，达到国际领先水平，具有良好的推广前景。”

同“BJTU－IPv6无线/移动路由器”同时通过鉴定的还有：国家863重大项目“高性能IPv6路由协议栈软件”，此项目由北京交通大学IP网络实验室、北京佳讯飞鸿公司和解放军信息工程学院联合开发。

这并不是IPv6在中国唯一的重要消息。今年3月19日，中国第一个下一代互联网主干网——CERNET2(第二代中国教育和科研计算机网)试验网在京宣布开通。该网络采用IPv6，以2.5G-10G比特／秒的传输速率连接了全国200余所高校，是目前世界上所知规模最大的采用纯IPv6技术的下一代互联网主干网络。

CERNET2同时还是由国务院正式批准，国家发改委、科技部、信息产业部、国务院信息化工作办公室、教育部、中国科学院、中国工程院、国家自然基金会等8部委联合牵头的“中国下一代互联网示范工程” CNGI（China Next Generation Internet）计划实施中第一个开通的核心主干网。在去年8月，由CNGI示范网络核心网络承建单位招标中，电信运营商中国电信、中国网通、中国移动、中国联通、中国铁通也是中标者，将参与建设。

中国电信总工办高级经理冯明在9月3日的CNGI高层论坛上介绍，中国电信是在广义下一代网络的基础上看待NGI，也就是说下一代网络不但包括比现在更快的数据通讯网络，还包括语音通讯的NGN（电话网络中的下一代网络）、网格计算、3G/4G宽带无线接入、宽带接入以及下一代光网络的内容和特点，中国电信给IPv6的定位是“实现无处不在网络应用的重要后台支撑技术”。未来两年，中国电信在IPv6上的主要工作是建设CNGI示范网、业务研究试验和现网演进。中国电信在长沙电信分公司建立的城域试验网早已开通。在现网过渡方面，中国电信要求现存和新建的骨干基础设施兼容IPv6，国内主要城市将具备IPv6业务提供能力，网络过渡的重点将转向城域网。其他如中国网通、中国移动、中国联通对IPv6的实质性支持，与中国电信并无本质的差别。

对IPv6在中国的迅猛推广，全球IPv6论坛主席Latif Ladid先生说：中国会在2006成为世界上互联网用户最多的国家，IPv6杀手级应用会最先出现在中国。

IPv6的缘起

IPv6的全称是网际互联协议第六版。在这之前，互联网和企业网普遍采用的是IPv4，也就是网际互联协议的第四版本。但是IPv4设计之初并不是用于今天的目的。对今天IPv4最主要的缺陷之一，地址短缺，当年IPv4的设计者也像当年的千年虫一样，没有想到IPv4能有今天的广泛用途，在整个通讯产业中居于如此基础的地位。

IPv4的地址空间准确的说是232，总共有40亿个左右。然而IPv4的地址空间分配极不平衡，北美共分得了总共地址的70％以上，而中国有8000万网民，却仅仅分配了3000万个IP地址，中国的互联网应用不得不大量采用NAT（网络地址转换）技术，但是NAT破坏了IP网络的端到端通讯能力。蓬勃兴起的移动通讯，尤其是正在加紧部署的3G需要更多的IP地址，中国3亿移动用户依靠严重不足的3000万IPv4地址，地址的紧缺显然已经限制了发展。而IPv6的地址空间有2128之多，形象的说，给世界上所有人的每根头发都分配一个独立的IP地址，也远远用不完。

根据IETF的预测，到2005年IPv4地址将分配完毕，美国所以在IPv6上积极性不高，就是因为美国借地址分配的便利，实际上占用了大量的地址空间，人均地址数在10个以上。但是包括日本、韩国在内的亚洲和欧洲，IPv4地址的不足已成定局。这也是欧洲、日本、韩国、中国等国家和地区在IPv6上与美国步调不一的关键原因。

在1995年提交IPv6协议草案时，地址空间是要解决的主要问题之一。今天IPv6的好处并不是这么简单。IPv6发展到今天，在安全、服务质量保障、自动配置功能以及对移动服务的支持、多播、数据吞吐等方面具有明显的优势。

IPv4设计的初衷是建立一种分组交换网络，使美国在遭受攻击时，可以不依赖一个或几个网络中心保持通讯畅通。在这种设计思路下，最早用于国防用途的IPv4是一个封闭的分组交换网络，而不是象现在一样工作在公共网络上。因此协议设计之初并没有考虑在网络层添加安全措施。IPv6汲取了这个教训，在新的扩展包头中，加入了认证报头用来确认发送者和接受者的身份。在IPv6的互联网世界，“没人知道上网的是条狗”这句名言不再有效。而加密的安全载荷也可以保证数据的机密性和一致性。

IPv4协议的另一个主要缺陷是该协议不是一个可靠的协议，而是一种尽最大努力传送的协议。数据包在涌塞后会被丢弃，同一个服务的不同数据包可能在网络上通过不同的传送路径，这就可能带来服务时间延迟，这对语音、视频等服务而言是不可接受的。随着核心网络带宽的极大丰富，光网络传送可靠性得到数量级的提高，现在利用分组网络传送语音和视频变成了现实。这也促成了QoS（服务质量保证）的兴起。QoS的含义是将数据包根据服务类型进行分级，优先级高的数据包优先通过，从而既保证了时间敏感服务的时延要求，又兼有分组网络对网络的有效利用。IPv6在数据报头里标记了数据包的服务等级和流标记，这样相同的数据包可以通过相同的网络路径按照相同的优先级传送。这就让IPv6网络真正有可能融合数据网、语音网甚至视频传送，为下一代网络的业务丰富性提供了可能。安全性和QoS也是3G/4G、NGN将IPv6作为承载网的主要原因之一。

而IPv6的自动配置功能几乎是为移动通讯量身定制。在2G时代，移动通讯主要是解决语音通讯，有数据链路层的通讯足矣。但是3G的优势正如《经济学人》所描述的那样：3G手机不但有语音通讯，还是一个移动计算机，一个数据服务终端，一个移动的电视接收机、一个视频会议中心，甚至是一个信用卡，总之希望3G手机成为生活中不可缺少的一部分。3G之与2G的最大卖点就在于对宽带数据通讯的支持。但是一个3G的基站有效范围局限在几公里以内，移动时就免不了在几个基站间漫游，这就要求其IP地址具有自动配置功能，保证移动终端位置发生变化时能及时更新IP地址并保证这个变动能够及时通知通讯的参与方。欧洲的IPv6实验，也是希望首先在3G通讯中得到比较好的利用。也因为如此，制定下一代移动通信标准国际组织3GPP将IPv6作为基础协议。

正如中国电信给IPv6的定位一样，IPv6在下一代网络中将居于非常重要的基础地位。用Latif Ladid先生的话说，就是普通人也许不会知道IPv6，但是他们随时都可以感受到IPv6的好处。

当然实际的情况并不总如技术分析一样激动人心，中国电信冯明的看法基本上就是业界的共识：IPv6在技术上的优势毋庸置疑，不过现在在业务和应用驱动方面是一个明显的软肋。而推动业务创新和应用驱动，只能通过建立实验网的办法来摸索，通过业务开发来形成新的产业链。

IPv6无力改变产业链

包括中科院院士在内，有不少人对中国即将建立起世界最大的IPv6实验网激动不已。激动的理由是充分的，上一次中国遭遇互联网时，落后于美国30年。从设备供应到应用，统统得向美国人学习。今天中国在IPv6上有望成为阶段性的领先者，而且是在IPv6这样重要的基础技术上，难怪会充满了憧憬和想象。

支持IPv6的发展，在产业链上有三个相互关联的环节：设备供应商、運营商和增值服务商。由于IPv6在下一代网络中的基础地位，通讯、计算机和消费电子的融合趋势，产业链的三个环节显得错综复杂。

从设备供应商角度看，原来的电信设备供应商局面不会有太大的变化。对数据通讯而言，思科无疑是其中最强大的代表之一。其实早从IPv6协议的制订开始，就能看到思科的影子。2001年，思科就公布了全面支持IPv6的IOS（思科著名的互联网操作系统），并在顶级路由器12000系列中实现，2003年思科全线产品开始支持IPv6，现在思科路由器对IPv6的支持已经是基于硬件转发。甚至如中国的华为，也在今年宣布了全线路由器、NGN、3G和光通讯产品对IPv6的全线支持。

从本质上来讲，IPv6虽然有很多技术创新，但是并不能改变电信设备竞争点，传统设备供应商在IPv4上积累的优势仍然会发挥巨大的作用。中国、日本部分在IPv6上先期投入的厂商虽然能够缩短与领先设备供应商在IPv6上的差距，甚至还能局部、阶段领先，但是并不可能根本改变竞争格局。考虑到现在的主流设备供应商在IPv4上形成的专利积累，新厂商要想颠覆市场格局的可能性就更小。

对电信运营商而言，IPv6是一个提供承载更多业务的网络基础。IPv6带给运营商的最大冲击，可能就是数据、语音、视频业务的融合。这样中国移动和中国联通完全可以更容易的开展数据接入服务，实际上也早就开始开展数据接入服务了。业界盛传电信改革的“四合二”方案，也是看到了移动通讯对固定网业务的蚕食，要打破移动和固定网的人为区隔。目前城域网在开展新业务方面做了很多尝试，也是运营商寄与厚望的领域，宽带接入、视频点播、视频会议、网络监控、远程教育等等。但是从目前的经验看，这些服务与传统接入服务的区别，就在于QoS，说到底还是一种数据接入而已。新业务的大量产生并成为新增长点，最后还是要看增值服务商的发展情况，这并不是IPv6能改变的。

近两年消费电子的兴起，可能是增值服务最大的开发领域。手机游戏、音乐下载、移动视频等等已经初现端倪。当消费电子和宽带无线结合，和点对点的IPv6结合，将建立一个全新的电子生活。电影《小鬼当家》中儿子和父亲的视频专线，很快就会出现在普通家庭的普通生活。在日本甚至有这样的研究，给汽车的雨刷、发动机、轮胎分别装上IP地址，今天看起来用IP网络代替汽车网络的方案可能显得比较疯狂，但是难说若干年后这不是一个天才的创意。一家路由器开发商CEO建议SONY公司不要开发任何不支持IPv6的产品，而SONY也真的修改其著名游戏机PS2，让它支持IPv6。日本的日立虽然是世界上第一个发布基于硬件转发IPv6路由器的公司，但是日立在路由器产品上的发展并不充分，产品线离组建一个端到端运营网还差了很远。日本发展IPv6，不是挑战欧美电信设备供应商，而IP汽车、消费电子才是背后的真正因素。但是显然，IPv6对这些产业格局影响甚微。

至于运营商和增值服务商的关系，发生在手机短信上的故事已经证明，增值服务和新兴业务无力改变电信运营商的自然垄断地位。电信运营商也不可能催生出一个垄断的增值服务商来挑战自己。增值业务在IPv6上有无穷的想象空间，增值服务商却无力改变自己依附运营商的命运。

IPv6对设备供应商、运营商和增值服务商都有影响，但是这种影响既无力改变整个产业链的结构，也不能改变具体某个环节的竞争格局。中国研究机构、运营商和主流设备供应商对IPv6的态度差异，也缘由于此。而美国商业应用对IPv6的淡漠，最核心的原因也在于此。

IPv6的中国意义

不过凡事总有例外，这个例外就是美国国防部。

2003年6月，美国国防部发表了一份IPv6的备忘录。根据这份备忘录，国防部将在2008年全面实现IPv6，IPv4届时将退出。美国国防部突然加速IPv6的部署步调，主要的原因是想保持美军在信息技术方面的优势。届时，不只每个士兵有自己的IP地址，包括士兵装备的枪支武器、汽车等设备都具有自己的IP地址，并可以形成点对点的通讯。美国国防部为此开出了全球IPv6最大的一笔预算——300亿美元。

13亿人口、3亿移动用户、8000万网民，只有3000万IP地址，中国不可能真的等到IP地址耗尽，严重影响中国网络通讯发展的时候再来谋划，IPv6实际上是中国的必然选择。美国国防部考虑保持其在信息技术方面的绝对领先地位，中国也不能让IPv4的地址拖了信息化的后腿。

实际上CNGI的发起，最早也是由院士们上书，国务院批准，政府出资，八部委联动。对IPv6的基础性地位，国家也有清醒的认识。从这个意义上来说，IPv6并没有直接改变产业链，但是作为最基础的技术标准，IPv6实际上把一切都改变了。

创建了全球最大实验网的中国，能否建立一个IPv6的电子生活，这才是IPv6最大的想象空间。

日本IPv6的发展历程

● 1996-1998年, IPv6研发和标准化制

定（主要由WIDE完成）；

● 1998-1999年,产品和专业技术

的研发；

● 2000-2001年,专业运营技术的开发；

● 2001年-至今，开展商业服务，国际合作与共同发展。

中国IPv6发展大事记

1998年中国教育科研网（CERNET）建立IPv6试验床