中国，迈向完全互联的IPv6网络

文/宋林健

中国，迈向完全互联的IPv6网络

文/宋林健

中国的IPv6发展到底怎么样？国内外给出的数据都是不到2%，然而实际上中国早已经做好了全面迈向IPv6世界的准备。当打通固网和移动网络的“最后一公里”，克服心理认识上的“最后一公里”，中国IPv6将会全面爆发。2017年很有可能将是中国IPv6发展史上值得铭记的一年。

对中国IPv6发展情况的两种看法

谈到中国的IPv6发展情况，人们可能会有不同的感觉或看法。一方面，中国在IPv6发展方面领先，给人深刻印象。十五年前，中国就将IPv6视为国家战略，设立投资基金并制定政策推动下一代互联网的发展。网络提供商ISP以及互联网内容提供商ICP积极升级其IPv6网络并设立IPv6应用试点。各大高校及设备商的研究人员和工程师在IETF IPv6相关的工作组中都非常活跃。

另一方面，我们大多数终端用户并没有在日常使用互联网时感受到IPv6。互联网接入服务提供商（2级或3级运营商）也没有提供IPv6。根据APNIC IPv6监控统计数据，在中国过去五年内IPv6采用率一直稳定在2%以下，这与全球范围内以及亚太地区IPv6的火热发展之势形成鲜明对比。为什么呢？

在很多场合，当人们提出IPv6发展的问题，诸如问“为什么”、“怎么办”“什么时候”的时，都很难达成一致的意见。网络运营商说因为没有IPv6的内容和服务，所以没有来自用户的IPv6网络需求。内容和服务提供商说就是因为没有IPv6网络，没有用户从IPv6访问，为什么要提供IPv6服务呢？我们就陷入了“先出现鸡还是先出现蛋”的两难困局。

据笔者的观察，缺少IPv6的内容的一个原因是国内用户并不常使用国外已经支持IPv6的英文网站或应用。但是，笔者仍然相信IPv6网络和IPv6内容之间“鸡和蛋”的困境只是暂时现象，它确实存在但不是关键原因。中国其实早已经做好了全部的准备，当“最后一公里”问题解决后，用户量将会全面爆发。

中国IPv6发展的现状

要回答“为什么”，关键是要了解IPv6在中国的现状。对此，APNIC IPv6监控项目提供了一个视角，中国的IPv6采用率在过去五年中始终徘徊在2%以下（如图1所示）。

图1 APNIC IPv6监控显示中国的IPv6用户比例

图2 QQ.COM的IPv6流量比例统计

得益于腾讯公司(QQ.COM)同行的帮助，笔者获得了一份国内的IPv6流量比例图（如图2所示），这是基于QQ.COM统计到的中国境内页面浏览量以及带宽来计算的。与APNIC统计类似，IPv6流量比例也在2%以下，并在一年范围内有些波动。

这里重点介绍一下腾讯QQ.COM在IPv6方面的工作。QQ.COM是腾讯旗下在中国境内用户访问最多的门户网站，根据Alexa排名，QQ.COM的访问量全球排名第8。从2012年开始，腾讯就在以网页为基础的服务模块上开发IPv6。

与国内同行所采用的保守方案不同，腾讯旨在切实采用IPv6用于其生产网络及服务中。如今五年过去了，腾讯50%以上的网页基础服务已经升级到双栈应用，包括QQ.com门户网站（www.qq.com），腾讯微博（t.qq.com），QQ空间（qzone.qq.com）以及开放开发平台(open.qq.com)。日常IPv6峰值流量达到了300Mbps。尽管对于整个流量来说占比还比较小，但是这是一个值得关注的进步，是中国IPv6商用发展史上的里程碑。

腾讯公司在IPv6领域的进展反映出其长期以来在构筑品牌和国际化战略方面所做的努力。对网络基础设施的重视帮助腾讯构筑了相对于同行的竞争优势。

固定网络IPv6发展的“最后一公里”

在中国的IPv6发展过程中, 中国教育和科研计算机网CERNET扮演了先驱和拓荒者的角色， 做出了很大贡献和努力。CNGI-CERNET2 是中国最早最大的服务于教育和科研领域的IPv6网络实验床。它的特色包括拥有一个IPv6-only的核心网络，部署了前沿的IPv6过渡技术如IVI和4over6, 大规模部署了源地址认证技术。现在CNGI-CERNET2连接了超过600所高校，覆盖了600万用户。它还将扩展连接到全国1200所高校。现在中国的对外可见的IPv6用户，网站和应用基本都是基于CNGI-CERNET2的网络和服务（如图3所示）。

一个直观的想法是将CNGI-CERNET2的IPv6成功经验复制到中国的商业互联网提供商（ISP）。但是商业网络的IPv6升级比校园网升级要困难很多。据笔者所知，多年来中国电信主导了中国商业网络的很多IPv6尝试和推广活动，他们遇到的问题和挑战比较典型，其他运营商也会遇到。

中国电信于2009年专门成立了办公室和工作小组推进中国电信的网络向IPv6演进。早期主要的工作围绕着制定技术路线，探索IPv6过渡的方案和实验验证。其中联合了包括清华大学，天地互连，以及华为、中兴等设备商。

图3 CNGI-CERNET2校园网络的日常流量

经过IPv6试点验证之后，中国电信开始升级它的两个核心骨干网： ChinaNet（163）和CN2. 现在所有省级的网络链路都已经支持IPv6。 超过220个城域网络已经升级成双栈。95%的 BRAS和MSE设备已经支持IPv6。笔者最近了解到，中国电信的IPv6网络覆盖到的用户已经达到9千万。

然而, 对固网来说，现在主要的问题在于到用户的“最后一公里”。在很久之前每家电信公司就开始实施严格的网络设备采购需求，强制要求设备都支持IPv6,比如IPv6 Ready Logo的测试认证就能满足这一要求。但是一些客户端的CPE设备却大都不支持IPv6，如家庭网关，家庭路由器，Wi-Fi热点和一些家庭使用的智能设备。

当IPv6网络还处于萌芽期的时候，就很难要求设备商和用户去要求这些设备具有IPv6能力和认证。而国外已经支持IPv6的成熟的CPE设备企业因为客户还没有IPv6需求，所以他们还未在中国将他们支持IPv6功能的网关设备投放市场，所以这个成为了制约固网用户采用IPv6的瓶颈。

移动网络IPv6发展的“最后一公里”

过去一年移动网络带动的IPv6流量飙升，成为了全球IPv6流量增长的主要动力，比如印度移动公司Reliance Jio.

中国的移动网络IPv6状况怎么样呢？根据公开的报告和演讲介绍，中国电信和中国移动都将4G LTE看成推动IPv6升级的好机会。他们很早就启动了LTE/VoLTE的网络规划和建设，用以全功能支持IPv6。 由于IPhone和安卓手机已经支持了IPv6。相比固网，移动网络更容易用端到端的方式，将IPv6功能整合到LTE EPC系统中，就不存在固网中的“最后一公里”的问题。

根据一项本地报告显示，2016年底中国电信已经发展了1千万活跃移动用户，中国移动已经发展了7千万用户，即全部的 VoLTE用户默认采用IPv6使用语音网络。

为了测试IPv6是否可以用于LTE终端用户，笔者召集一群人开展测试。他们有4G LTE手机并且生活在诸如北京、上海、深圳，南京和长沙这些不同的城市。测试很简单，就是回答以下问题：

1. 你的手机是否从手机服务提供商接收到一个IPv6地址；

2. 你是否能访问境内和境外的IPv6网站。

为了回答第一个问题，人们只需要打开他们的手机察看本机状态信息（iPhone手机好像是隐藏了这些信息）。图4是笔者的手机信息界面, 使用北京移动4G LTE网络，位置是在北京市经济技术开发区。

图4 LTE手机里IP地址信息

为回答第二个问题，用户需要用其手机访问两个网站。

2.1 ipv6.sjtu.edu.cn，是个位于上海交通大学的CNGI-CERNET2校园网内的IPv6网站。如果你可以打开这个网站并找到在本页面顶端的IPv6地址，那么恭喜你, 你已经连入了中国境内的IPv6网络。

2.2 ipv6-test.com，中国境外的网站用于测试IPv4及IPv6连接。如果你可以打开这个网站并且能在测试的第二部分打开IPv6地址，那么恭喜你，你已经连接到全球IPv6网络了。

笔者手机测试结果显示笔者能上中国境内的IPv6网，但是无法连接中国境外的IPv6网。

笔者收到25个测试样本。20个样本在测试1中失败，没有获得IPv6地址。一个样本通过测试1但是在测试2中失败，即不能访问外网，处于孤岛中。另外两个北京移动用户案例，一个南京电信用户以及一个长沙电信用户说他们通过了第1个问题及测试2.1，但测试2.2没有通过。没有一个通过所有测试。

在与中国电信及中国移动同事沟通之后，结果显示现在商业IPv6网络并没有完全对外开放。在一些地方只是IPv6孤岛。所以笔者将之形容成移动网络的“最后一公里”。除了“最后一公里”的问题，中国不同ISP的IPv6网络并没有实现完全的互连，还存在孤岛和网络碎片化的情况。IPv6网络的现状让一些运营者和质疑IPv6的人误以为IPv6性能不如IPv4，因此踌躇不前。其实国外IPv6的性能已经超过IPv4。

克服心理认识上的“最后一公里”

笔者有幸见证了中国IPv6的发展，中国IPv6领域的同仁们并不仅仅是走个过场，他们一直在很努力地工作。事实上，笔者认为他们是世上最有天赋并且意志坚定的一群人。但是除了上述文章提到的一些情况，在实现完全连接IPv6网络的道路上，我们还需要跨过心里认识上的“最后一公里”。那就是不少人对IPv6仍然缺乏决心和信心。笔者看到主要有三个干扰因素：

首先，一些保守观念仍然存在，认为IPv6不安全,或对现有的网络运营管理是个威胁。互联网协会ISOC曾经整理过一个关于IPv6安全的谬见的系列专栏，对IPv6安全常见的问题和误解进行了澄清。笔者认为需要更多的IPv6常识普及和倡导活动，并介绍更多的国内外IPv6运行和管理的成功实践。

其次，IPv6长期以来被描绘和定位成网络创新和下一代互联网的关键技术。这种定位会激发人们探索IPv6过渡问题技术和解决方案的热情。对学术讨论和研究来说很好，但是当人们面对多达十余项IPv6过渡协议和工具的时候，自然的会认为IPv6过渡很复杂，现阶段还缺乏清晰统一的技术路线，因而踌躇不前。据笔者观察，这种状况在五年前确实给网络运营者和设备制造商带来了一些困扰。现在业界达成的共识是尽力推动IPv4/IPv6双栈化，鼓励IPv6-only的运营经验和实际部署。

最后，不少人认为IPv6是着眼于未来，而不是现在就用。当新的网络技术和热词出现时，如软件定义网络SDN、网络功能虚拟化NFV、非IP解决方案如名字数据/内容中心网络等NDN/CCN，人们会自然而然地产生犹豫情绪，同时想知道是否会有另一个颠覆性创新技术可以替代现有的TCP/ IP为基础的互联网。

中国IPv6的市场需求在逐渐苏醒

尽管还有障碍，但是笔者对中国IPv6接下来的发展非常乐观。好消息是全球IPv6流量比例在持续上升（Google的测量数据显示为18%），印度及越南IPv6方面发生的变化以及最佳实践案例，激励中国的IPv6从业者快速推进的决心。中国的互联网仍然在蓬勃发展。IoT和产业互联网也是未来一段时间内中国发展IPv6的利好条件。

2017年伊始，笔者就发现中国越来越多的企业开始开展IPv6倡议活动。IPv6技术方案已经成熟，IPv6的市场需求在逐渐苏醒。

赛尔新技术是赛尔网络的子公司，两年前该公司就开始尝试将赛尔的IPv6成熟经验带到商业网络市场。现在正在与主要的用户接入网络提供商方正带宽和鹏博士合作，为客户提供定制化的IPv6 CPE设备解决方案。另一个例子就是大的云供应商，如亚马逊/AWS已经建立了与CNGI-6IX对等的IPv6 BGP。苹果以及微软/Azure今年晚些时候也很可能会跟进部署。

大家已经逐渐在这一方面达成一致并下定决心。有消息称，中国ISP会于今年对全球IPv6互联网完全开放其IPv6网络。如果成真，2017年将会是中国IPv6发展史上值得铭记的历史性时刻。

（作者单位为北京天地互连信息技术有限公司）

致谢注：本文原文发表于APNIC博客，经作者授权翻译整理后发表于此。本文的完成得益于与中国IPv6圈的各位同仁的交流和提供的信息，特别感谢参与本文的审核校验的同仁：中国电信的解冲锋博士，北京邮电大学的马严教授，中国移动研究院的黄璐。