IPv6从规模部署走向产业应用,网络“高速公路”全面建成

通信小匠 2022-08-08

ipv6互联网产业邬贺铨

3909 字丨阅读本文需 9 分钟

8月8日消息,今年7月,首届 IPv6 技术应用创新大赛启动会在北京正式召开。大会表示,近年来,工业和信息化部持续开展“IPv6 网络就绪”“IPv6 端到端贯通”“IPv6 流量提升”等系列专项工作,推动我国 IPv6 规模部署实现跨越式发展。我国 IPv6“高速公路”全面建成,信息基础设施 IPv6 服务能力已基本具备。

IPv6 全拼是“Internet Protocol Version 6(互联网协议第 6 版)”。它是互联网工程任务组(IETF)设计的用于替代 IPv4 的下一代 IP 协议,其地址数量号称可以为全世界的每一粒沙子编上一个地址 。目前,我国 IPv6 互联网活跃用户数达 6.93 亿,移动网络 IPv6 流量占比突破 40%。

今年 4 月,中央网信办、国家发展改革委、工业和信息化部联合印发《深入推进 IPv6 规模部署和应用 2022 年工作安排》。

《工作安排》明确了 2022 年工作目标:到 2022 年末,IPv6 活跃用户数达到 7 亿,物联网 IPv6 连接数达到 1.8 亿,固定网络 IPv6 流量占比达到 13%,移动网络 IPv6 流量占比达到 45%。网络和应用基础设施承载能力和服务质量持续提升,IPv6 网络性能指标与 IPv4 相当,部分指标优于 IPv4。数据中心、内容分发网络、云平台和域名解析系统等应用基础设施深度支持 IPv6 服务。新出厂家庭无线路由器全面支持 IPv6,并默认开启 IPv6 地址分配功能。“IPv6+”技术生态体系更加完善,行业融合应用领域持续扩大。县级以上政府门户网站 IPv6 支持率达到 85%,国内主要商业网站及移动互联网应用 IPv6 支持率达到 85%。IPv6 网络安全防护能力大幅提升。

1、IPv6从规模部署走向产业应用

近年来,在产业各方的努力下,我国IPv6规模部署实现跨越式发展,IPv6 “高速公路”全面建成。整体而言,中国IPv6技术与产业发展正在迎接一个新的奇点,2021年7月,中央网信办、发改委、工信部联合印发《关于加快推进IPv6规模部署和应用工作的通知》。同期,工信部与网信办联合印发了《IPv6流量提升三年专项行动计划(2021-2023年)》。

IPv6创新发展“基础在部署,关键在应用”,工信部信息通信发展司司长谢存对IPv6工作提出三点建议,一是夯实基础,提升服务能力,协同推进云、管、端、用等各环节IPv6深化改造;二是深化应用,赋能行业发展,鼓励信息通信行业与金融、教育、医疗、能源等行业更广泛、更深入地开展IPv6协同创新;三是创新突破,完善产业生态,提升产业整体发展水平,加强IPv6技术、标准、产业等多层面的国际合作,实现合作共赢,共同发展。

2、运营商贡献突出力量

IPv6网络高速公路的建成,离不开运营商们的添砖加瓦。

在首届“IPv6技术应用创新大赛”上,中国电信研究院高级技术专家、北京市IPv6重点实验室主任解冲锋表示,中国电信从2003年开始推进IPv6工作,大力推动技术研究,现网试点和规模部署,获得各方好评。“目前中国电信已建成端到端畅通的IPv6高速公路,云网端到端(网络、云、终端等)IPv6改造基本全面完成。”

中国移动研究院基础网络所主任研究员程伟强讲到,中国移动自研IPv6浓度测试工具,推动IPv6端到端升级改造。截至今年6月底,移动网7.72亿IPv6用户流量占比达41.7%,固网1.69亿IPv6用户流量占比达12.6%。

中国联通研究院未来网络研究部总监曹畅则介绍,目前中国联通IPv6+1.0已实现规模部署,有力支撑千行百业数字化转型。据悉,中国联通的创新目标是构建IPv6+的“四梁八柱”,形成算网一体产品与可编程服务能力。2023年IPv6流量占比目标是移动网络45%、固定网络13%。

3、IPv6优势明显,能更好满足5G、工业互联网等应用需求

有人把互联网比作一套“快递系统”,其中IP地址类似于“通信地址”,网络上的文字、音频、视频等,都被打包成一个个“包裹”,然后经过“快递系统”的运输,最终送到目的地。而网际协议(IP协议)则是这个“快递系统”的工作流程和制度,它们构成了互联网的基础。

早期的IP协议并不成熟,直到IPv4才开始广泛部署。IPv4地址为32位编码,可产生40多亿个IP地址。但是随着信息技术的飞速发展,基于IPv4的全球互联网面临着网络地址消耗殆尽、服务质量难保证等问题。直到IPv6的出现,地址量达到2的128次方,其海量规模也被形容为“让地球上每颗沙粒都有一个IP地址”。

“当前,全球加速从IPv4向IPv6过渡,到今年6月底,全球IPv6的活跃用户数占网民数的比重已经超过31%。”中国工程院院士、推进IPv6规模部署专家委员会主任邬贺铨介绍,“采用IPv6不只是补充IPv4地址不足,而是更看重IPv6地址空间能力的拓展和创新潜力的开发,以及它与新一代信息技术的全面融合,发挥乘数效应。”

与IPv4相比,IPv6具有多方面的优势,如提高路由器转发数据包速度、提升服务质量、具备更高安全性、可开发大规模实时交互应用等,从而更好满足5G、工业互联网、云网融合、算力网络等应用需求。

在增强网络对业务的感知能力方面,IPv6将应用的需求信息封装在数据分组中,使网络能感知应用及其需求,便于进行流量调度和资源调整。“过去我们的网络只能‘看到’原地址、目的地地址,不知道这个‘包裹’承载什么样的业务。现在,我们直接从IPv6地址里直接感知这个业务。”邬贺铨举例,“比如,企业希望敏感数据在本地处理,但是一般的数据是‘上云’,IPv6可以识别究竟哪些数据在本地处理,哪些数据‘上云’,甚至可以帮助选择合适的‘云’。”

4、进入规模商用阶段,IPv6用户及流量均实现规模增长

我国IPv6起步较早。早在2003年,国家就启动了中国下一代互联网示范工程CNGI,并于2006年开展了现网试验。2008年,我国建成当时世界上规模最大的纯IPv6下一代互联网,并取得了一些领先技术和应用成果。此后产业发展加快,到2014年已有1亿部支持IPv6的终端上市。2017年至今,IPv6进入规模商用阶段,用户及流量均实现规模增长。

我国IPv6的规模部署和应用正处于全面推进之中。2017年11月,中办、国办印发《推进互联网协议第六版(IPv6)规模部署行动计划》,提出“加快推进IPv6规模部署,构建高速率、广普及、全覆盖、智能化的下一代互联网”。“十四五”规划纲要提出,扩容骨干网互联节点,新设一批国际通信出入口,全面推进互联网协议第六版(IPv6)商用部署。

2021年7月,中央网信办等部门印发《关于加快推进互联网协议第六版(IPv6)规模部署和应用工作的通知》提出,到2025年末,全面建成领先的IPv6技术、产业、设施、应用和安全体系,IPv6活跃用户数达到8亿,物联网IPv6连接数达到4亿。移动网络IPv6流量占比达到70%,城域网IPv6流量占比达到20%。

教育网络在国内较早开展了互联网关键技术的探索。1994年建成的中国教育和科研计算机网(CERNET)是我国自行设计和建设的第一个采用TCP/IP协议的全国性计算机互联网络;2004年建成的中国下一代互联网示范工程核心网络——CERNET2即采用纯IPv6技术,标志着我国对互联网关键技术开始探索与研究。

2021年4月,未来互联网试验设施高性能主干网开通,核心节点分布在40所高校。它不仅基于纯IPv6网络,同时可以支持下一代互联网真实源地址验证体系。该体系支持互联网的端系统地址精确定位和溯源,突破了下一代互联网体系结构的安全可信关键核心技术。

清华大学教授、中国教育和科研计算机网网络中心副主任李星说:“未来互联网试验设施是继CERNET、CERNET2之后的第三张大网,也是未来网络的‘试验床’。它更加面向研究、面向未来,为网络强国建设提供科技支撑。”

国内电信运营商也在积极推进IPv6工作,有序开展技术研究、现网试点和规模部署。目前,中国电信已建成端到端畅通的IPv6“高速公路”,云网端到端IPv6改造基本全面完成。截至今年6月底,中国移动的移动网络IPv6地址分配数量达到7.72亿,固定宽带IPv6地址分配数量达到1.69亿。中国联通也不断深化网络基础设施IPv6改造,新建千兆光网、5G网络同步部署IPv6。

在中国电信研究院高级技术专家解冲锋看来,IPv6广阔的地址空间,将成为网络各个元素之间相互连接的基本触点,为万物互联创造了基础条件。随着IPv6与云计算、大数据等技术的深入融合,传统基础设施将实现集成化的全面升级。IPv6新的协议特性,将为创新的基础架构带来更大发展空间。

5、从IPv6到“IPv6+”

在上海交通大学医学院附属瑞金医院,医疗物流机器人进行跨区域、跨楼层运输,它和调度后台服务器之间的通信高度依赖网络。5G时延已达毫秒级别,配合处理效率更高的IPv6网络,有效减少因网络漫游和切换带来的通信延迟,实现实时高速通信。目前,“IPv6+5G”医疗物流机器人已在该医院推广使用。

随着我国建成世界上规模最大的5G网络,IPv6也得到了同步发展,“IPv6+5G”正在赋能各行业数字化转型。邬贺铨表示,当前,以“IPv6+”为代表的技术创新体系正在蓬勃发展,IPv6与5G、人工智能和云计算等融合创新不断推进。“IPv6+”的出现,有望实现网络智能化升级和业务优化,为未来网络创造新的发展空间。

专家介绍,“IPv6+”是在IPv6的基础上,添加了创新功能。既包括以IPv6分段路由、网络切片、随流检测、新型组播和应用感知网络等协议为代表的协议创新,又包括以网络分析、自动调优、网络自愈等网络智能化为代表的技术创新。

华为数据通信解决方案设计部部长文慧智说:“IPv6连接设备数量不断增加,我们努力在设备节能的基础上,通过网络协议技术、路径算法以及智能控制,进一步降低能耗。泛在物联方面,我们希望从万物互联对网络的需求出发,实现终端更快更安全接入、网络智能连接,为行业提供更好的网络基础。”

在连接的质量方面,“IPv6+”也有不少创新蓝海。文慧智举例,工业控制正向无人化、集中化、实时控制方向发展,对网络的确定性、可靠性提出更高的要求。IPv6在构建确定性网络方面具有优势。一是能让更多的设备连接起来;二是通过确定性IP技术,能够真正实现远程控制;三是保障工业控制的可靠性。

广泛而紧密的产学研用协同创新,也是我国IPv6发展的一个亮点。早在2003年中国下一代互联网示范工程CNGI启动时,产学研用各方紧密协作,实施了示范网络建设、技术研发、应用示范、设备研发及产业化等一系列项目。2010年,清华大学与中国电信成立了下一代互联网技术与应用联合实验室,开展IPv6的网络架构及关键技术研究工作,在技术、标准等方面取得了丰硕成果。

李星认为,国内高校发挥科研优势,围绕IPv6关键核心技术加强集中攻关,在真实源地址认证、下一代互联网过渡技术等方面取得了突破。产学研用各方通过建立联合实验室、开展项目合作、举办赛事等方式,促进了IPv6与各行各业融合发展、激发产业创新,全面支撑各行业数字化转型。

6、未来可期,IPv6+释放价值

中国工程院院士邬贺铨提出,要提升对IPv6发展与能力的认识,多措并举重点发力,推动我国IPv6规模部署和应用走向深入。而其中最关键的一步,就是从IPv6到IPv6+创新。

配合算力中心化进程,IPv6+可以实现极限体验的高品质网络,从而让数据中心更好释放算力。而在算力调度方面,IPv6+可以更加灵活安全地进行算力传输;在接入侧,IPv6+还可以满足大量设备的IP化,实现算力的准确调用,满足工业场景的网络需求筑造产业智能化的发展底座。

目前,IPv6+已经在千行百业落地,支持了一系列数字化转型、升级。IPv6+在超大带宽、泛在联接、确定体验、通感一体、智能原生和可信网络等领域的持续创新,将是未来更多数字化、智能化升级的开启。

来源:通信信息报社,齐鲁壹点,IT之家

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