中国工程院院士邬贺铨：地址资源优势难成IPv6发展动力，新功能才行
今年4月份，中国突破长期停留在全球IPv6地址拥有量全球第二的状况，超越美国成为全球最大的IPv6地址资源储备国。截止到今年8月底，我国IPv6活跃用户数达到5.5亿，占网民的50%。IPv6为何会发展这么快？未来IPv6的创新机遇会在哪里？10月11日，在“2021年中国IPv6创新发展”大会上，中国工程院院士、推进IPv6规模部署专家委主任邬贺铨对这两个问题做了解答。
IPv6规模部署见成效的原因
今年7月，中央网信办联合国家发展改革委、工业和信息化部印发《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》，明确了未来五年的工作重点，主要包括10个关键改造环节、30项重点任务。主要集中在两大方面，一是深入部署，二是大规模应用。这里面主要是抓住发展IPv6的重点和堵点，针对薄弱环节研究怎么精准地发力。在推动过程中，坚持创新促进融合，特别是以IPv6+作为创新的引领。
目前IPv6活跃用户数到今年8月份是5.5亿，占网民的50%，超过世界平均水平。IPv6地址拥有量已经是全球第一。但从IPv6的流量发展来看，并不很理想，在城域网上IPv6总流量突破20Tbps，占全网总流量5%。4G核心网IPv6的总流量超过10Tbps，占全网总流量比例较高，接近23%。在IPv6自治系统中，通告自治系统AS支持IPv6占比平稳增长，支持IPV6的AS 4602个，支持IPv6 AS占比72%，超过50%的网络完成IPV6改造。
邬贺铨表示，骨干网层面IPv6网络性能与IPv4趋同，端到端IPv6网络质量较IPv4仍有差距。通过监测发现，IPv6网络传输时延、丢包率等性能指标与IPv4相比还有一定差距，IPv6网络时延抖动较大。阿里云、腾讯云、华为云等11个典型CDN企业的IPv6节点改造占比超过86%。
国内主要的11家云服务商的部分区域的云主机IPv6性能测试显示，IPv6性能相比于IPv4，平均性能劣化为7.44%。
在网站和应用IPv6的支持上，政府和央企网站先行。在政府网站上，可通过IPv6访问的网站占比达到80%，省级政府网站占比为93%以上，16家中央重点新闻网站全部支持IPv6访问，137所“双一流”高校网站支持IPv6访问占比83.9%。
典型的商业网站积极推进IPv6升级，国内用户量排名前100位的商业网站及应用，都可以通过IPv6访问，截止到2021年8月，IPv6流量占比排名前五的App是：百度手机助手、去哪儿旅行、百度网盘、讯飞输入网、永恒纪元等，但排名后五的APP与前五还有很大差距。
数字中国建设需要IP网提升六方面能力
IPv6作为下一代互联网关键技术，要面向支撑数字中国建设，打造坚实数字底座。数字中国的需求，包括数字政府、数字社会、数字经济、数字生态的需求。在数字中国里，要推动万物互联，要应对海量数据，要支持产业上网，推动云网融合，为网络提供智能化等。
邬贺铨认为，这些需求使IP网络亟需在六个维度持续提升。一是广连接，要从过去的多跳入云简化到一跳入云；二是超宽带，要从100GE升级到400GE；三是确定性，要尽量减少单跳抖动，我们希望把它压缩到10个微秒级；四是低时延，从过去的尽力而为、基本不保障时间，变为控制在30微秒的量级；五是自动化，网络故障的恢复从需要一天转变为控制在分钟级恢复；六是安全，把发现安全威胁的时间尽可能缩短，从以天为单位计算，到以分钟计算。
在 “十四五”期间，IPv6的创新主要是基于IPv6+来提出，创新涉及TCP/IP标准的所有层次。
要实现广连接、低时延，其中主要的创新是APN6的应用感知；要支撑确定性时延，我们通过FlexE（灵活的以太网）技术实现资源隔离带宽保障；要实现低时延自动化的应用，主要用SRV6进行路径编排，实现一跳入云；要实现超宽带广连接，要用到400GE的技术实现性能保障；要实现自动化，需要使用人工智能的办法随流监测，能识别出运行中信道的性能和故障；要实现网络安全，要织成云网安一体，还要开发基于网安联动的知识图谱。总之，要从原来IPv6+1.0的编程能力，发展到2.0的体验保障能力，再升级到3.0的应用驱动能力。
利用IPv6+开展技术和应用创新
与IPv4地址的IP包头有32位相比，IPv6地址的包头有128位。这也是两者最大的差别。邬贺铨表示，以IPv6+为核心，可以支撑上面六个维度的提升需求。
利用128位包头资源的SRV6，采用分段选路技术，可以跨越传统的城域网到骨干网再到城域网的IP网络传输的选路方式，可以直接建立从一个城域网到另一个城域网的一跳直达的端到端通道。
利用IPv6+扩展头，还可以实现网络路径编辑。在IPv6地址包头中有一个可扩展的包头，它里面能放很多路由地址，我们可以将路由表迭加在一起，跟着IPv6地址和路由的指示，就知道下一跳到哪个节点，每个路由器不需要计算、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，这样的路由还可以根据业务需求，实现低时延、高可靠、高带宽等需求。
在应用感知中，IPv6的IP包头中可以携带很多信息，在前面80比特中，可以表明用户身份、服务质量的需求、传感器的ID等，在后面48个比特中，表述应用的需求信息，包括IP包承载的业务，对带宽、时延的要求，这就能感知业务的类型和需求。使网络可以有针对性地提供服务，更好地节省网络资源。未来IP包的可编程能力还可以进一步扩展，例如SRV6怎么通过应用感知配制网络，这一点可以使运营商通过针对性地支撑，满足流量需求，从而实现流量的变现。
邬贺铨说，通过“十四五”时期IPv6的规模部署和应用，我们希望在政府、能源、教育、医疗、制造等多个环节中推动数字中国的建设，希望通过IPv6+的发展，能够在标准上实现国际领先。中国是互联网的后来者，在互联网的标准上，我们跟美国相比差距很大，但是在IPv6时代应该有了一个不比发达国家晚多少、在同一起跑线开始的机会。光靠地址资源不足以形成IPv6发展动力，所以中国比较早就注意到要开发IPv6新功能。目前中国在IETF中为IPv6+贡献了80%的标准草案，希望在“十四五”期间继续标准领先。
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