吴建平:IPv6是未来互联网的主要创新平台

“IPv6解决了IPv4互联网的扩展性瓶颈，给未来互联网体系结构解决重大技术挑战提供了一个新的创新平台。IPv6下一代互联网也将是未来社会信息基础设施的重要组成部分和未来互联网的主要创新平台。”

推进IPv6规模部署专家委员会副主任、CERNET专家委员会主任、中国工程院院士、清华大学教授吴建平在8月28日举行的“2020中国IPv6发展论坛”上如此表示。

吴建平院士在论坛上作了《IPv6下一代互联网体系结构的机遇和挑战》的主题报告。他指出：互联网的关键核心技术是互联网体系结构，计算机体系结构（CPU）、软件操作系统（OS）和互联网体系结构已成为数字世界三大基础性关键核心技术。

体系结构是互联网关键核心技术

吴建平表示，二十世纪后期，人类有两项最伟大的战略工程，一个是美国的星球大战计划，引发了人们对太空的探索。另一个就是互联网计划，互联网的诞生及发展逐渐营造出一个虚拟空间。这两个计划深刻地影响着我们今天和未来的社会。

他表示，互联网的关键核心技术是互联网体系结构，旨在研究互联网各部分功能组成及其相互关系。其中，网络层对下使用各种通信手段，对上支持各种应用，承上启下，保证全网通达，是体系结构的核心。

互联网体系结构包含三个基本要素：传送格式、转发方式及路由控制。传送格式由IPv4向IPv6演进，无连接分组交换的转发方式保证互联网的高效传输。在传送格式和转发方式相对稳定的情况下，推进路由控制不断满足通信和应用发展需求（复杂多变量）以达到全网最优，成为了互联网研究的重大科学难题。

互联网体系结构已被历史证明具有强大的力量，主要体现在如下几个方面：

🔵 它不是为任何特殊应用而设计的网络，只传递数据包；可以运行在任何通信技术之上；

🔵 允许在网络边缘创新一一不为增加任何新的应用和服务而改变网络；

🔵 足够可扩展；

🔵 为新协议、新技术和新应用开放。

互联网体系结构面临重大技术挑战

吴建平指出，互联网体系结构在发展中不断演进和创新。未来互联网体系结构面临着扩展性、安全性、实时性、移动性和高性能等重大技术挑战。其中，应用需求最迫切、用户体验最明显的三大挑战是扩展性、安全性、实时性。每一项技术挑战都引出复杂的科学问题。

扩展性背后的科学问题是超大空间的高效路由寻址。网络空间扩展为编址和路由带来新的挑战。

安全性背后的科学问题是开放网络的跨域可信访问。互联网安全问题难以解决的根本原因，是互联网缺乏可知、可溯源的基本信任体系。

互联网安全技术研究有两种途径：一种是传统思路“有病治病”，也就是“补漏洞”，对出现的安全攻击，以“打补丁”的方式解决单一问题；而另一种新思路是“增强体质”，另辟蹊径，从体系结构上解决安全可信。

实时性背后的科学问题是竞争资源的实时传输控制。互联网缺乏实时性保证，许多应用会受到限制。工业控制、虚拟现实、车联网、远程医疗等重要行业和领域需要网络实时性保障。

体系结构研究竞争愈发激烈

据介绍，发达国家非常重视对互联网体系结构的研究，比如美国总统科技顾问委员会2013年建议报告及欧盟的“ICT in Horizon 2020”报告都提到了对互联网体系结构的投入。

美国国家科学基金会NSF长期支持互联网体系结构研究，其在1986年资助了采用互联网体系结构的NSFNET。互联网成功后，NSF仍每五年资助新项目。

包括2000年资助NewArch项目(Future-Generation Internet Architecture)。

2005年资助FIND(Future Internet Design)和GENI(Global Environment for Networking Innovations)项目。

2010年资助NDN(Named Data Networking)、Mobility First、Nebula及XIA(eXpressive Internet Architecture)这4个未来互联网体系结构项目。

2015年资助FIA(Future Internet Architectures)和SaTC(Secureand Trustworthy Cyberspace)项目。

进入2020年，NSF正研究互联网体系结构下一步资助。互联网体系结构研究从未停止，竞争越来越激烈。

推动互联网技术发展的国际组织是IETF(The Internet Engineering Task Force)。该机构最高领导层为IAB(Internet Architecture Board)即互联网体系结构工作组，其使命是保证互联网平稳的发展。

截至2018年6月，IETF已完成8439项RFC(Request For Comments)，其中，由中国牵头的有101项。这说明，中国在互联网标准制定方面刚刚起步。

IPv6为互联网体系结构提供创新平台

吴建平表示，互联网体系结构是网络空间的“卡脖子”关键核心技术。

🔵 一方面，互联网体系结构存在设计缺陷，为互联网安全性带来挑战；

🔵 另一方面，我国在网络关键核心技术上受制于人，尚未掌握“命门”。

IPv6为解决全球性重大安全问题以及我国掌握“命门”提供新的技术平台。

吴建平回溯了IPv6提出和设计的过程：

🔵 1990年，IETF开始IPv6行动，收到21个建议；

🔵 1992年，7个建议被讨论，成立了IPng工作组；

🔵 1993年，3个比较好的建议发表在IEEENetwork上，进一步讨论，修改、结合后，形成IPv6；

🔵 1996年，IETF正式批准第一个IPv6标准RFC1883。

🔵 2016年11月，IETF最高领导层IAB(Internet Architecture Board)发表关于IPv6发展的重要声明。声明表示，希望IETF能够在新RFC标准中，停止要求新设备和新的扩展协议兼容IPv4，未来的新协议全部在IPv6基础上进行优化。

相比IPv4，IPv6主要的变化包括：首先是地址变长，由32位变成128位；其次是包头简化，IP包头由13个域减少为7个域，提高了路由器处理速度。此外，IPv6增加了组播支持，增加了对自动配置的支持，具有更高的安全性，最重要的是，允许扩充。

IPv6解决了IPv4互联网的扩展性瓶颈，给未来互联网体系结构解决这些重大技术挑战提供了一个新的创新平台。

我国从1998年开始IPv6研究，至今已有20多年。当国际上对IPv6还没有充分重视的时候，中国已经走在前面。中国下一代互联网示范工程CNGI在2008年完成第一期目标，建成全球最大的纯IPv6示范网络；此外，攻克了一批关键技术，开发了一批重大应用。

我国IPv6发展虽中间有过停滞状态，但在我国政府的大力推动下，IPv6近来发展非常迅速。尤其是2017年两办发布了IPv6规模部署行动计划，进一步明确了发展下一代互联网的必要性、主要目标、重点任务和保障措施，要求“从互联网应用、网络基础设施、应用基础设施、网络安全、关键前沿技术等五大领域深化IPv6发展。”2020年是行动计划第二阶段的收官之年，将会迎来新的突破。

我国推动IPv6大规模部署，对拓展网络空间和解决网络安全是一个重大的发展机会，给体系结构的创新带来了难得的历史机遇。“IPv6下一代互联网将是未来社会信息基础设施的重要组成部分和未来互联网的主要创新平台。”吴建平院士表示。

(本文根据中国工程院院士、清华大学教授吴建平在2020中国IPv6发展论坛上的讲话整理)

来源：《中国教育网络》杂志（10月刊）

整理：项阳

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