我國IPv6發(fā)展現(xiàn)狀與問題分析

摘要：隨著“新基建”的提出，5G、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等信息基礎(chǔ)建設(shè)對加快推進(jìn)IPv6規(guī)模部署提出了更高的要求。如何結(jié)合我國實際網(wǎng)絡(luò)情況，使IPv6網(wǎng)絡(luò)更加“好用”，成為一個新的課題。梳理了IPv6發(fā)展現(xiàn)狀，對目前實際網(wǎng)絡(luò)情況進(jìn)行討論，分析存在的問題和挑戰(zhàn)，并給出相應(yīng)的發(fā)展建議。關(guān)鍵詞：IPv6；規(guī)模部署；服務(wù)質(zhì)量1

引言2017年11月，中共中央辦公廳、國務(wù)院辦公廳聯(lián)合印發(fā)了《推進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議第六版（IPv6）規(guī)模部署行動計劃》（以下簡稱《行動計劃》），明確提出未來5~10年我國基于IPv6的下一代互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的總體目標(biāo)、路線圖、時間表和重點任務(wù)，這是加快推進(jìn)我國IPv6規(guī)模部署、促進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)演進(jìn)升級和健康創(chuàng)新發(fā)展的行動指南[1]?！缎袆佑媱潯钒l(fā)布以來，政府部門、中央企業(yè)、基礎(chǔ)電信企業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)、通信設(shè)備制造企業(yè)、科研機構(gòu)等積極響應(yīng)，紛紛制定具體的落地實施方案和工作計劃，加快IPv6升級改造，使我國IPv6規(guī)模部署工作呈現(xiàn)加速發(fā)展態(tài)勢。據(jù)國家IPv6發(fā)展平臺統(tǒng)計，截止到2019年年底，我國IPv6活躍用戶已經(jīng)接近3億[2]。根據(jù)中國互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)信息中心（CNNIC）第45次《中國互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展?fàn)顩r統(tǒng)計報告》顯示，我國網(wǎng)民規(guī)模為9.04億[3]，IPv6用戶占比已接近30%。2

以IPv6為基礎(chǔ)的下一代互聯(lián)網(wǎng)將為“新基建”夯實基礎(chǔ)2020年4月20日，國家發(fā)展改革委員會首次明確了新型基礎(chǔ)設(shè)施的范圍。新型基礎(chǔ)設(shè)施是以新發(fā)展理念為引領(lǐng)，以技術(shù)創(chuàng)新為驅(qū)動，以信息網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，面向高質(zhì)量發(fā)展需要，提供數(shù)字轉(zhuǎn)型、智能升級、融合創(chuàng)新等服務(wù)的基礎(chǔ)設(shè)施體系[4]。新型基礎(chǔ)設(shè)施主要包括3方面內(nèi)容。一是信息基礎(chǔ)設(shè)施，包括以5G、物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)為代表的通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，以人工智能、云計算、區(qū)塊鏈等為代表的新技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施，以數(shù)據(jù)中心、智能計算中心為代表的算力基礎(chǔ)設(shè)施等。二是融合基礎(chǔ)設(shè)施，主要指深度應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)，支撐傳統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施轉(zhuǎn)型升級，進(jìn)而形成的融合基礎(chǔ)設(shè)施，如智能交通基礎(chǔ)設(shè)施、智慧能源基礎(chǔ)設(shè)施等。三是創(chuàng)新基礎(chǔ)設(shè)施，主要指支撐科學(xué)研究、技術(shù)開發(fā)、產(chǎn)品研制的具有公益屬性的基礎(chǔ)設(shè)施，如重大科技基礎(chǔ)設(shè)施、科教基礎(chǔ)設(shè)施、產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新基礎(chǔ)設(shè)施等。相比傳統(tǒng)基建，科技創(chuàng)新、數(shù)字化、信息網(wǎng)絡(luò)這3個要素是所有關(guān)于新基建認(rèn)知中的最大公約數(shù)，也是中國下一步經(jīng)濟發(fā)展的主要路徑。從人與人之間的連接走向萬物互聯(lián)，所需的元器件整體數(shù)量更多，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)更大，對時延等要求也更高。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)的特性決定了其需要使用大量的IP地址。IPv6使得每一個單元都可以擁有獨立的IP地址，使工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)得以落地。因此，IPv6成為支撐信息基礎(chǔ)設(shè)施的基礎(chǔ)。3

網(wǎng)絡(luò)基本實現(xiàn)IPv6“可用”3.1

基礎(chǔ)電信企業(yè)基本完成網(wǎng)絡(luò)改造3.1.1

LTE網(wǎng)絡(luò)和固定網(wǎng)絡(luò)IPv6升級改造全面完成截至2020年1月，全國已有11.93億LTE用戶、1.99億固定網(wǎng)絡(luò)用戶獲得了IPv6地址。3.1.2

骨干直聯(lián)點實現(xiàn)IPv6互聯(lián)互通2019年，武漢、西安、沈陽、南京、重慶、杭州、貴陽·貴安、福州8個互聯(lián)網(wǎng)骨干直聯(lián)點全部完成了IPv6升級改造，支持互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)間IPv6流量交換，加上2018年完成的北京、上海、廣州、鄭州、成都5個骨干網(wǎng)直聯(lián)點，我國13個骨干網(wǎng)直聯(lián)點全部完成了IPv6改造。3.1.3

基礎(chǔ)電信企業(yè)IDC全面完成IPv6升級改造中國電信、中國移動、中國聯(lián)通等基礎(chǔ)電信企業(yè)已完成全部907個超大型、大型、中小型數(shù)據(jù)中心（IDC）的IPv6改造。3.1.4

內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)資源對IPv6的支持能力持續(xù)提升2020年1月，網(wǎng)宿科技、阿里云、騰訊云、藍(lán)汛、金山云、世紀(jì)互聯(lián)、UCloud、白山云、七牛云、中國移動等主要CDN企業(yè)支持IPv6的節(jié)點數(shù)超過3195個。按照省級行政區(qū)劃計算，IPv6全國覆蓋能力達(dá)到99%以上，IPv6本地覆蓋能力達(dá)到IPv4本地覆蓋能力的85%以上，基本具備IPv6分發(fā)加速能力。3.2

網(wǎng)站及應(yīng)用積極穩(wěn)妥推進(jìn)IPv6升級截止到2020年1月，全國91家省部級以上政府網(wǎng)站和96家央企網(wǎng)站中已有165家網(wǎng)站的首頁可通過IPv6訪問，支持率為88.2%。中國電信、中國移動、中國聯(lián)通發(fā)揮運營商的自身優(yōu)勢，2019年除了完成門戶網(wǎng)站、網(wǎng)上營業(yè)廳IPv6改造外，還分別完成了掌上營業(yè)廳、郵箱等自營業(yè)務(wù)排名前10的移動互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用（APP）的IPv6深度改造。根據(jù)最新監(jiān)測數(shù)據(jù)，基礎(chǔ)電信企業(yè)30款自營移動互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用平均IPv6流量占比超過71%。在用戶量排名前100的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中，實現(xiàn)IPv6全國上線的有41個，上線地區(qū)超過半數(shù)的有12個、小于半數(shù)的有29個、未上線的18個。4

從網(wǎng)絡(luò)“可用”到網(wǎng)絡(luò)“好用”網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量是網(wǎng)絡(luò)“好用”的基礎(chǔ)。IPv6網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量包括端到端網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量和CDN質(zhì)量兩個方面。2020年年初進(jìn)行的IPv6網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量測試結(jié)果顯示，相比2019年，2020年IPv6網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量已經(jīng)有了顯著的改善。4.1

端到端網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量4.1.1

測試方法測試采取“埋點”的方法，測試端到端的網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)，主要包括連接成功率和時延，連接成功率可以體現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)是否真正完成了改造，而時延則反映了整個網(wǎng)絡(luò)的性能。4.1.2

測試結(jié)果在全國范圍隨機抽取10個省市，對某頭部互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用進(jìn)行測試，結(jié)果顯示：大部分省市IPv6連接成功率要高于IPv4，且IPv6時延低于IPv4，具體參見表1。表1

三家運營商不同地區(qū)IPv4與IPv6時延對比表從表1可以看出，10個省市中，除了山東電信、湖南聯(lián)通外，IPv6的時延均低于IPv4的時延。可以說，這10個重點省市的IPv6網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量已經(jīng)和IPv4網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量趨同，達(dá)到網(wǎng)絡(luò)“好用”的標(biāo)準(zhǔn)。4.2

CDN質(zhì)量4.2.1

測試方法CDN測試采用第三方基調(diào)網(wǎng)絡(luò)測試系統(tǒng)對各運營商的網(wǎng)絡(luò)狀況進(jìn)行檢測，并通過全國不同地理位置分布的監(jiān)測節(jié)點來模擬真實的用戶訪問。由于監(jiān)測節(jié)點為私募機器，該機器會因網(wǎng)絡(luò)出口或網(wǎng)絡(luò)帶寬等問題影響測試性能。各區(qū)域添加的測試點數(shù)將結(jié)合客戶需求及該區(qū)域節(jié)點的實際情況，由基調(diào)系統(tǒng)隨機抽取。最終數(shù)據(jù)是綜合中國大陸5個LASTMILE測試區(qū)域隨機測出的結(jié)果，由幾個核心綜合指標(biāo)構(gòu)成。該指標(biāo)體系能從不同技術(shù)緯度定量反映網(wǎng)站的服務(wù)質(zhì)量，可以更有針對性地幫助提高網(wǎng)站性能。（1）性能指標(biāo)：平均響應(yīng)時間，該值越小，則響應(yīng)時間越短。（2）可靠性指標(biāo)：訪問成功率，該值越高，則可靠性越強。（3）DNS時間：通過域名解析服務(wù)（DNS），將指定的域名解析成IP地址的消耗時間。（4）建立連接時間：IE瀏覽器和Web服務(wù)器建立TCP/IP連接的消耗時間。（5）首包時間：從IE瀏覽器發(fā)送HTTP請求結(jié)束，到收到Web服務(wù)器返回的第一個數(shù)據(jù)包的消耗時間。（6）內(nèi)容下載時間：監(jiān)測一個頁面時，從頁面角度來看，IE瀏覽器接收Web服務(wù)器返回的非第一個數(shù)據(jù)包的消耗時間。4.2.2

測試結(jié)果測試結(jié)果參見表2、表3。表2

測試性能數(shù)據(jù)表表3

總體參數(shù)對比情況4.2.3

測試數(shù)據(jù)測試地區(qū)分布參見表4；表5為測試結(jié)果。表4

測試地區(qū)分布表5

測試結(jié)果5

存在的問題和挑戰(zhàn)IPv6已得到行業(yè)的廣泛重視，但從“可用”到“好用”，再從“好用”到“愛用”，仍然存在很多問題和挑戰(zhàn)。5.1

活躍用戶增長幅度與流量占比不匹配目前，我國已有2億左右的IPv6活躍用戶，但I(xiàn)Pv6流量占比仍偏低，LTE網(wǎng)絡(luò)IPv6流量僅為IPv4的5%左右，城域網(wǎng)流量占比不足3%。正常來說，在改造和放量期，活躍用戶占比與流量占比偏差不應(yīng)超過50%；全量后，該偏差不應(yīng)超過30%。5.2

家庭無線路由器的支持率低限制了大流量的功能家庭無線路由器IPv6支持率偏低，已經(jīng)成為整個IPv6規(guī)模發(fā)展的最大瓶頸。網(wǎng)絡(luò)接入的“最后一公里”無法支持IPv6，無法帶動視頻、游戲這些大流量的提升。為了解決此問題，工業(yè)和信息化部在2020年的工作計劃中明確要求，家庭無線路由器廠商不僅要對存量終端進(jìn)行升級，還要對新上市的終端默認(rèn)支持IPv6功能。5.3

安全挑戰(zhàn)相對于IPv4網(wǎng)絡(luò)，IPv6在組網(wǎng)架構(gòu)、服務(wù)提供方式上有較大的變化，這些變化也對IPv6的安全提出了更大的挑戰(zhàn)。例如，在云產(chǎn)品中，原來用于IPv4的許多安全解決方案可能不再適用于IPv6，此外也涉及到網(wǎng)絡(luò)、業(yè)務(wù)和用戶數(shù)據(jù)、用戶隱私管理和控制等方面的安全問題。5.4

產(chǎn)業(yè)生態(tài)尚需培育多年來，由于IPv4地址短缺，我國互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展一直深陷“網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換（NAT）”技術(shù)泥潭中。很多企業(yè)出于自身成本利益的考慮，對切換至IPv6持觀望態(tài)度，相關(guān)廠商在IPv6領(lǐng)域中獨自摸索。產(chǎn)業(yè)生態(tài)尚未成熟，業(yè)界對IPv6未來發(fā)展的理解不盡相同。IPv6的最終目的是促進(jìn)各行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，全面支持“新基建”，所以其不僅需要全面構(gòu)建面向垂直行業(yè)個性需求的多元化平臺，還需要進(jìn)行廣泛的跨界合作。6

發(fā)展建議6.1

加強家庭無線路由器的IPv6支持家庭無線路由器的IPv6支持兩個方面：一是路由器要和上游運營商提供的智能家庭網(wǎng)關(guān)匹配，為用戶提供IPv6接入能力；另一方面，可以通過自動推送固件的方式升級，避免繁瑣的設(shè)置。目前，對于家庭無線路由器如何支持IPv6并沒有統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)范，企業(yè)都是各自為戰(zhàn)。建議相關(guān)部門盡快出臺技術(shù)規(guī)范，以標(biāo)準(zhǔn)化為手段引導(dǎo)和促進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈的高效合作。標(biāo)準(zhǔn)化是一個系統(tǒng)工程，需要權(quán)威機構(gòu)進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃，為標(biāo)準(zhǔn)的制定提供指導(dǎo)思路；對已經(jīng)應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)，及時進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，確?；ゲ僮餍院瓦B續(xù)性。6.2

完善IPv6相關(guān)安全機制網(wǎng)絡(luò)與信息安全是推進(jìn)IPv6健康發(fā)展的前提，有效的安全機制可以避免IPv6引入對運營商基本網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)的不良影響，從技術(shù)和管理上切實保障安全，掃除互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的顧慮。“新基建”的提出，對安全和可靠性提出了更高的要求，需要迅速完善相關(guān)的安全產(chǎn)品，保障其安全性。6.3

構(gòu)建開放共贏的產(chǎn)業(yè)生態(tài)IPv6不僅是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的創(chuàng)新，同時也是商業(yè)模式的創(chuàng)新。5G、物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)除了技術(shù)與場景、網(wǎng)絡(luò)與應(yīng)用的融合，還有生態(tài)的合作。構(gòu)建產(chǎn)業(yè)生態(tài)需要更開放的合作研究和更廣泛的行業(yè)實踐，只有在產(chǎn)業(yè)鏈的共同努力推進(jìn)下，才會促進(jìn)IPv6的更快發(fā)展。為了推動IPv6的規(guī)模部署與發(fā)展，應(yīng)該不斷完善融合政策體系，為運營商和行業(yè)的合作渠道或載體提供便利，構(gòu)建共