中國工程院院士鄔賀銓：地址資源優(yōu)勢難成IPv6發(fā)展動力，新功能才行

今年4月份，中國突破長期停留在全球IPv6地址擁有量全球第二的狀況，超越美國成為全球最大的IPv6地址資源儲備國。截止到今年8月底，我國IPv6活躍用戶數(shù)達(dá)到5.5億，占網(wǎng)民的50%。IPv6為何會發(fā)展這么快？未來IPv6的創(chuàng)新機(jī)遇會在哪里？10月11日，在“2021年中國IPv6創(chuàng)新發(fā)展”大會上，中國工程院院士、推進(jìn)IPv6規(guī)模部署專家委主任鄔賀銓對這兩個問題做了解答。

IPv6規(guī)模部署見成效的原因

今年7月，中央網(wǎng)信辦聯(lián)合國家發(fā)展改革委、工業(yè)和信息化部印發(fā)《關(guān)于加快推進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議第六版(IPv6)規(guī)模部署和應(yīng)用工作的通知》，明確了未來五年的工作重點(diǎn)，主要包括10個關(guān)鍵改造環(huán)節(jié)、30項(xiàng)重點(diǎn)任務(wù)。主要集中在兩大方面，一是深入部署，二是大規(guī)模應(yīng)用。這里面主要是抓住發(fā)展IPv6的重點(diǎn)和堵點(diǎn)，針對薄弱環(huán)節(jié)研究怎么精準(zhǔn)地發(fā)力。在推動過程中，堅(jiān)持創(chuàng)新促進(jìn)融合，特別是以IPv6+作為創(chuàng)新的引領(lǐng)。

目前IPv6活躍用戶數(shù)到今年8月份是5.5億，占網(wǎng)民的50%，超過世界平均水平。IPv6地址擁有量已經(jīng)是全球第一。但從IPv6的流量發(fā)展來看，并不很理想，在城域網(wǎng)上IPv6總流量突破20Tbps，占全網(wǎng)總流量5%。4G核心網(wǎng)IPv6的總流量超過10Tbps，占全網(wǎng)總流量比例較高，接近23%。在IPv6自治系統(tǒng)中，通告自治系統(tǒng)AS支持IPv6占比平穩(wěn)增長，支持IPV6的AS 4602個，支持IPv6 AS占比72%，超過50%的網(wǎng)絡(luò)完成IPV6改造。

鄔賀銓表示，骨干網(wǎng)層面IPv6網(wǎng)絡(luò)性能與IPv4趨同，端到端IPv6網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量較IPv4仍有差距。通過監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，IPv6網(wǎng)絡(luò)傳輸時延、丟包率等性能指標(biāo)與IPv4相比還有一定差距，IPv6網(wǎng)絡(luò)時延抖動較大。阿里云、騰訊云、華為云等11個典型CDN企業(yè)的IPv6節(jié)點(diǎn)改造占比超過86%。

國內(nèi)主要的11家云服務(wù)商的部分區(qū)域的云主機(jī)IPv6性能測試顯示，IPv6性能相比于IPv4，平均性能劣化為7.44%。

在網(wǎng)站和應(yīng)用IPv6的支持上，政府和央企網(wǎng)站先行。在政府網(wǎng)站上，可通過IPv6訪問的網(wǎng)站占比達(dá)到80%，省級政府網(wǎng)站占比為93%以上，16家中央重點(diǎn)新聞網(wǎng)站全部支持IPv6訪問，137所“雙一流”高校網(wǎng)站支持IPv6訪問占比83.9%。

典型的商業(yè)網(wǎng)站積極推進(jìn)IPv6升級，國內(nèi)用戶量排名前100位的商業(yè)網(wǎng)站及應(yīng)用，都可以通過IPv6訪問，截止到2021年8月，IPv6流量占比排名前五的App是：百度手機(jī)助手、去哪兒旅行、百度網(wǎng)盤、訊飛輸入網(wǎng)、永恒紀(jì)元等，但排名后五的APP與前五還有很大差距。

數(shù)字中國建設(shè)需要IP網(wǎng)提升六方面能力

IPv6作為下一代互聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)，要面向支撐數(shù)字中國建設(shè)，打造堅(jiān)實(shí)數(shù)字底座。數(shù)字中國的需求，包括數(shù)字政府、數(shù)字社會、數(shù)字經(jīng)濟(jì)、數(shù)字生態(tài)的需求。在數(shù)字中國里，要推動萬物互聯(lián)，要應(yīng)對海量數(shù)據(jù)，要支持產(chǎn)業(yè)上網(wǎng)，推動云網(wǎng)融合，為網(wǎng)絡(luò)提供智能化等。

鄔賀銓認(rèn)為，這些需求使IP網(wǎng)絡(luò)亟需在六個維度持續(xù)提升。一是廣連接，要從過去的多跳入云簡化到一跳入云；二是超寬帶，要從100GE升級到400GE；三是確定性，要盡量減少單跳抖動，我們希望把它壓縮到10個微秒級；四是低時延，從過去的盡力而為、基本不保障時間，變?yōu)榭刂圃?0微秒的量級；五是自動化，網(wǎng)絡(luò)故障的恢復(fù)從需要一天轉(zhuǎn)變?yōu)榭刂圃诜昼娂壔謴?fù)；六是安全，把發(fā)現(xiàn)安全威脅的時間盡可能縮短，從以天為單位計(jì)算，到以分鐘計(jì)算。

在 “十四五”期間，IPv6的創(chuàng)新主要是基于IPv6+來提出，創(chuàng)新涉及TCP/IP標(biāo)準(zhǔn)的所有層次。

要實(shí)現(xiàn)廣連接、低時延，其中主要的創(chuàng)新是APN6的應(yīng)用感知；要支撐確定性時延，我們通過FlexE（靈活的以太網(wǎng)）技術(shù)實(shí)現(xiàn)資源隔離帶寬保障；要實(shí)現(xiàn)低時延自動化的應(yīng)用，主要用SRV6進(jìn)行路徑編排，實(shí)現(xiàn)一跳入云；要實(shí)現(xiàn)超寬帶廣連接，要用到400GE的技術(shù)實(shí)現(xiàn)性能保障；要實(shí)現(xiàn)自動化，需要使用人工智能的辦法隨流監(jiān)測，能識別出運(yùn)行中信道的性能和故障；要實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全，要織成云網(wǎng)安一體，還要開發(fā)基于網(wǎng)安聯(lián)動的知識圖譜?？傊?，要從原來IPv6+1.0的編程能力，發(fā)展到2.0的體驗(yàn)保障能力，再升級到3.0的應(yīng)用驅(qū)動能力。

利用IPv6+開展技術(shù)和應(yīng)用創(chuàng)新

與IPv4地址的IP包頭有32位相比，IPv6地址的包頭有128位。這也是兩者最大的差別。鄔賀銓表示，以IPv6+為核心，可以支撐上面六個維度的提升需求。

利用128位包頭資源的SRV6，采用分段選路技術(shù)，可以跨越傳統(tǒng)的城域網(wǎng)到骨干網(wǎng)再到城域網(wǎng)的IP網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)倪x路方式，可以直接建立從一個城域網(wǎng)到另一個城域網(wǎng)的一跳直達(dá)的端到端通道。

利用IPv6+擴(kuò)展頭，還可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)路徑編輯。在IPv6地址包頭中有一個可擴(kuò)展的包頭，它里面能放很多路由地址，我們可以將路由表迭加在一起，跟著IPv6地址和路由的指示，就知道下一跳到哪個節(jié)點(diǎn)，每個路由器不需要計(jì)算、不需要思考、不需要看IP包的目的地是哪里，可以很快地建立端到端的路由，這樣的路由還可以根據(jù)業(yè)務(wù)需求，實(shí)現(xiàn)低時延、高可靠、高帶寬等需求。

在應(yīng)用感知中，IPv6的IP包頭中可以攜帶很多信息，在前面80比特中，可以表明用戶身份、服務(wù)質(zhì)量的需求、傳感器的ID等，在后面48個比特中，表述應(yīng)用的需求信息，包括IP包承載的業(yè)務(wù)，對帶寬、時延的要求，這就能感知業(yè)務(wù)的類型和需求。使網(wǎng)絡(luò)可以有針對性地提供服務(wù)，更好地節(jié)省網(wǎng)絡(luò)資源。未來IP包的可編程能力還可以進(jìn)一步擴(kuò)展，例如SRV6怎么通過應(yīng)用感知配制網(wǎng)絡(luò)，這一點(diǎn)可以使運(yùn)營商通過針對性地支撐，滿足流量需求，從而實(shí)現(xiàn)流量的變現(xiàn)。

鄔賀銓說，通過“十四五”時期IPv6的規(guī)模部署和應(yīng)用，我們希望在政府、能源、教育、醫(yī)療、制造等多個環(huán)節(jié)中推動數(shù)字中國的建設(shè)，希望通過IPv6+的發(fā)展，能夠在標(biāo)準(zhǔn)上實(shí)現(xiàn)國際領(lǐng)先。中國是互聯(lián)網(wǎng)的后來者，在互聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)上，我們跟美國相比差距很大，但是在IPv6時代應(yīng)該有了一個不比發(fā)達(dá)國家晚多少、在同一起跑線開始的機(jī)會。光靠地址資源不足以形成IPv6發(fā)展動力，所以中國比較早就注意到要開發(fā)IPv6新功能。目前中國在IETF中為IPv6+貢獻(xiàn)了80%的標(biāo)準(zhǔn)草案，希望在“十四五”期間繼續(xù)標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)先。

作者丨劉晶

編輯丨連曉東

美編丨馬利亞