中美IPv6發(fā)展現(xiàn)狀分析

馬軍鋒 中國信息通信研究院技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)研究所主任工程師

侯樂青 武警青?？傟牼W(wǎng)管中心高級工程師

專家視點

中美IPv6發(fā)展現(xiàn)狀分析

馬軍鋒 中國信息通信研究院技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)研究所主任工程師

侯樂青 武警青?？傟牼W(wǎng)管中心高級工程師

對全球IPv6發(fā)展的整體情況進(jìn)行了分析和研究，重點對比美國、中國IPv6發(fā)展現(xiàn)狀，分析了導(dǎo)致中美IPv6發(fā)展存在較大差異的主要原因，并對我國后續(xù)發(fā)展提出了建議。

下一代互聯(lián)網(wǎng)；IPv6；IPv4

1 引言

1996年1 月，IETF正式發(fā)布RFC1883—互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議第6版（IPv6），標(biāo)志著互聯(lián)網(wǎng)IPv6時代的開始。然而，經(jīng)過20年的發(fā)展，為從根本上解決IPv4地址枯竭問題而制定的IPv6協(xié)議，并沒有得到大規(guī)模的商用部署，其商用化進(jìn)程遠(yuǎn)不及業(yè)界預(yù)期。一方面，由于無類別域間路由技術(shù)和NAT（地址翻譯）技術(shù)的廣泛使用延緩了IPv4地址枯竭的進(jìn)程，而且由于IPv6與IPv4不兼容，給技術(shù)的平滑演進(jìn)增添了一定的困難；另一方面，最根本的原因是IPv6缺少合理的商業(yè)模式，短期來看部署者很難通過技術(shù)升級帶來收益，而且升級本身又是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要打通端到端多個環(huán)節(jié)，同時還要培訓(xùn)運維人員，因此多方原因阻礙了IPv6的商用化進(jìn)程。但是，IPv6作為下一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)演進(jìn)的重要方向始終是產(chǎn)業(yè)界的普遍共識。

2016年11月7 日，互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)委員會（IAB）發(fā)表聲明：建議各標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)組織的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)需完全支持IPv6，不再考慮IPv4；同時，希望IETF在新增或擴展協(xié)議中不要再考慮IPv4協(xié)議的兼容，IETF未來的協(xié)議工作重點在于優(yōu)化和使用IPv6。近幾年，隨著亞太、北美以及歐洲IPv4地址資源池可用地址的枯竭，全球LTE網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模建設(shè)，以及寬帶網(wǎng)絡(luò)光進(jìn)銅退的升級換代，IPv6商用化部署也邁入了一個新的發(fā)展階段。從Google的最新統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，全球IPv6的采用率為13.74%（截止到2016年9月），比1年前的6.99提高了6.75個百分點（年增長率接近100%），更是2013年1%的13.7倍。而隨著移動互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的普及（特別是LTE長時間實時在線業(yè)務(wù)），物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的進(jìn)一步推廣（如NB-IOT、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等），未來對IP地址資源的需求將會呈爆發(fā)式的增長，這會更進(jìn)一步的推動IPv6商用化部署。

2 全球IPv6的發(fā)展現(xiàn)狀

在2011、2012年連續(xù)兩年“IPv6日”活動的推廣下，產(chǎn)業(yè)界各方對IPv6的重視程度顯著增加，全球IPv6的商用部署邁入了一個全新的發(fā)展階段，特別是伴隨著寬帶網(wǎng)絡(luò)和LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)呈現(xiàn)出七大亮點。

（1）各國積極儲備IPv6地址資源

截止到2016年9月底，全球共有超過220個國家和地區(qū)組織申請了IPv6地址，申請量已經(jīng)達(dá)到當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)地址空間的18萬多倍，其中25.4%的地址塊已通告使用。

（2）網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)穩(wěn)步推進(jìn)

全球13個根域名服務(wù)器中已有11個根域名服務(wù)器支持IPv6；1346個頂級域名服務(wù)器中已有1318個支持IPv6，占比達(dá)97.9%。域名服務(wù)器的升級改造為IPv6的全面商用部署奠定了堅實的基礎(chǔ)。

（3）商用網(wǎng)絡(luò)規(guī)?？焖僭鲩L

目前，全球活躍的IPv6路由條目超過2.9萬條，支持IPv6的自治域超過1.18萬個，已有超過248個運營商永久提供IPv6的接入服務(wù)，基本形成覆蓋主要運營商、內(nèi)容服務(wù)提供商和經(jīng)濟區(qū)域的IPv6網(wǎng)絡(luò)。按照當(dāng)前IPv6的發(fā)展速度，根據(jù)思科預(yù)測，到2020年，全球66%的移動設(shè)備將具有連接IPv6網(wǎng)絡(luò)的能力。

（4）支持IPv6訪問的內(nèi)容日益豐富

當(dāng)前，全球已注冊的1.95億多個網(wǎng)站域名，其中共有763萬多個域名支持IPv6“AAAA記錄”，占比達(dá)到3.90%。Alex排名前1000的網(wǎng)站，有超過18.1%的網(wǎng)站支持IPv6永久訪問，而且Alex排名前100萬的網(wǎng)站中，支持IPv6的網(wǎng)站數(shù)量顯著增加，共計達(dá)到23.3萬多個。與此同時，越來越多的移動APP應(yīng)用也提供對IPv6的支持。蘋果公司宣布，從2016年6月1日開始，所有提交至蘋果APPStore的應(yīng)用必需要兼容面向硬件識別和網(wǎng)絡(luò)路由的最新互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議——IPv6-Only標(biāo)準(zhǔn)，將進(jìn)一步豐富IPv6的訪問內(nèi)容。

（5）用戶規(guī)模成倍增長

隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴大，用戶規(guī)模也連續(xù)多年成倍增長。目前，全球已有94個國家發(fā)展IPv6用戶，用戶總量超過2.5億。如果按照當(dāng)前的增速發(fā)展，那么在未來的5年里，全球?qū)⒂薪话氲幕ヂ?lián)網(wǎng)用戶會成為IPv6用戶（見表1）。

表1 全球主要發(fā)達(dá)國家IPv6發(fā)展數(shù)據(jù)

（6）移動流量成為主要增長點

用戶的增長、網(wǎng)絡(luò)覆蓋規(guī)模的擴大以及內(nèi)容的豐富，促進(jìn)全球IPv6數(shù)據(jù)流量顯著增長。根據(jù)Akamai公司和阿姆斯特丹數(shù)據(jù)交換中心的監(jiān)測數(shù)據(jù)，在過去的一年里，全球IPv6流量顯著增長，IPv6平均流量達(dá)到45.4G。據(jù)預(yù)測，到2020年，全球34%的網(wǎng)絡(luò)流量將由IPv6產(chǎn)生。

（7）移動終端操作系統(tǒng)對IPv6的支持進(jìn)一步提升

最新的Android和Windows Phone系統(tǒng)包含一個“464xlatCLAT”組件，通過IPv6隧道封裝IPv4報文，發(fā)送到NAT64網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)對IPv4信源的訪問。而iOS9系統(tǒng)是通過向應(yīng)用提供一個“BumpintheAPI”的編程接口，通過IPv6隧道封裝IPv4報文，訪問IPv4的信源。

3 美國IPv6的發(fā)展現(xiàn)狀

美國政府一直高度重視IPv6發(fā)展，2012年發(fā)布《政府IPv6應(yīng)用指南/規(guī)劃路線圖》全面推動IPv6的商用部署。在IPv6發(fā)展初期，美國政府與全球其他國家一樣并不是一番風(fēng)順，同樣面臨很大的阻力，其網(wǎng)絡(luò)規(guī)模、用戶規(guī)模以及可訪問的IPv6內(nèi)容源都比預(yù)期發(fā)展慢。但是，近兩年，隨著網(wǎng)絡(luò)寬帶化改造和LTE網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，美國IPv6商用化進(jìn)程明顯加速，初步形成有利于IPv6發(fā)展的產(chǎn)業(yè)環(huán)境，步入市場驅(qū)動發(fā)展的快車道，主要體現(xiàn)在以下4個方面：

（1）IPv6地址申請量位居全球第一

作為全球擁有最多IPv4地址資源的國家，很清楚地址資源的戰(zhàn)略意義，積極儲備IPv6地址資源，已申請相當(dāng)于IPv4地址空間4.25萬倍的IPv6網(wǎng)絡(luò)地址空間，其中31.87%的IPv6地址已經(jīng)在網(wǎng)絡(luò)中通告使用。

（2）IPv6網(wǎng)絡(luò)覆蓋規(guī)模比例超過40%

美國四大移動運營商在LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中同步要求全面支持IPv6，其中AT&T Wireless、Sprint和VerizonWirelessLTE網(wǎng)絡(luò)支持IPv4/IPv6雙棧，T-MobileUSALTE網(wǎng)絡(luò)支持IPv6-Only單棧。在寬帶網(wǎng)絡(luò)方面，AT&T、Comcast以及GoogleFiber網(wǎng)絡(luò)都已支持IPv6，其中AT&T和Comcast的IPv6用戶訪問量分別占到58.21%和46.75%。

（3）主流ICP內(nèi)容服務(wù)商全面支持IPv6

目前，美國主流的商業(yè)網(wǎng)站包括Facebook、Google、Tritter、Youtube、Linkin等全面支持IPv6，特別是Facebook數(shù)據(jù)中心內(nèi)部已部署IPv6-Only的網(wǎng)絡(luò)，90%的流量通過IPv6承載，通過IPv6網(wǎng)絡(luò)訪問Facebook的流量已經(jīng)超過IPv4網(wǎng)絡(luò)。另外，蘋果應(yīng)用商店要求APP必須支持IPv6-Only標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的規(guī)定也會推動在移動互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域提供更多的IPv6應(yīng)用。

（4）IPv6用戶比例突破30%，達(dá)到9000多萬，其中Verizon Wireless和T-Mobile USAIPv6用戶數(shù)均超過70%；AT&TIPv6用戶數(shù)超過50%。

總的來說，通過近幾年的快速發(fā)展，美國在IPv6商用化部署進(jìn)程中已形成終端、網(wǎng)絡(luò)和內(nèi)容協(xié)同發(fā)展的良好局面，步入IPv6發(fā)展的市場化快車道。

4 我國IPv6的發(fā)展現(xiàn)狀

一直以來，我國政府高度重視下一代互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，早在2003年，由發(fā)改委、工信部、科技部等部委聯(lián)合啟動CNGI國家戰(zhàn)略項目，推動基于IPv6的下一代互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。2012年，CNGI領(lǐng)導(dǎo)小組7部委聯(lián)合發(fā)布了《關(guān)于下一代互聯(lián)網(wǎng)“十二五”發(fā)展建設(shè)的意見》，明確了今后一個時期我國發(fā)展下一代互聯(lián)網(wǎng)的路線圖和時間表，標(biāo)志著我國下一代互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展邁入了一個新的階段。發(fā)改委、工信部等相關(guān)部委先后組織實施“下一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)業(yè)化和規(guī)模商用專項”和“下一代互聯(lián)網(wǎng)信息安全專項”，開展“國家下一代互聯(lián)網(wǎng)示范城市”建設(shè)工作，以及發(fā)布《關(guān)于全面推進(jìn)IPV6在LTE網(wǎng)絡(luò)中部署應(yīng)用的實施意見》，全面推動IPv6下一代互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)。

通過實施CNGI工程，我國在基于IPv6的下一代互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)理論研究、關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)及設(shè)備產(chǎn)業(yè)化、技術(shù)試驗、應(yīng)用示范等方面，取得了重要進(jìn)展，這些為我國下一代互聯(lián)網(wǎng)的規(guī)模商用和加快發(fā)展奠定了良好基礎(chǔ)。但是從全球發(fā)展來看，當(dāng)前我國IPv6的商用部署進(jìn)展已落后于美國、歐盟等國家，整體發(fā)展水平體現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）IPv6地址申請量位居全球第二

我國已申請相當(dāng)于IPv4地址空間2.1萬倍的IPv6網(wǎng)絡(luò)地址空間，但其中僅有0.57%的IPv6地址已在網(wǎng)絡(luò)中通告使用。

（2）運營商IPv6網(wǎng)絡(luò)規(guī)模相對于IPv4網(wǎng)絡(luò)占比還非常低，而且尚未與國際IPv6網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)

國內(nèi)三大運營商的骨干網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)能夠支持IPv6，同時在產(chǎn)業(yè)化專項試點城市完成了接入網(wǎng)、城域網(wǎng)、IDC數(shù)據(jù)中心以及業(yè)務(wù)支撐系統(tǒng)的改造，并且對部分自營業(yè)務(wù)完成升級改造，但總體網(wǎng)絡(luò)覆蓋規(guī)模還比較低。而且由于終端和互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用對IPv6的支持不足，在實際運營中網(wǎng)絡(luò)并未開啟IPv6功能。近兩年，隨著VoLTE業(yè)務(wù)的部署，特別是中國移動建成IPv6-Only的網(wǎng)絡(luò)承載VoLTE業(yè)務(wù)，將會極大促進(jìn)支持IPv6的移動終端和IPv6移動用戶數(shù)的顯著增長。

（3）絕大部分主流網(wǎng)站和移動APP不支持IPv6

目前，國內(nèi)網(wǎng)站及客戶端移動APP應(yīng)用支持IPv6的數(shù)量還非常少，即使部分網(wǎng)站支持IPv6，也需要通過IPv6獨立域名訪問，對用戶而言是有感的，大多數(shù)用戶也不會去訪問。

（4）IPv6寬帶用戶數(shù)量還比較少

目前，我國IPv6寬帶用戶主要集中在Cernet2校園網(wǎng)中，運營商網(wǎng)絡(luò)中的IPv6寬帶用戶非常少。盡管中國移動VoLTE用戶已超過3000萬，但主要是承載話音業(yè)務(wù)，互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)還是通過IPv4承載。

（5）IPv6網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品具備國際競爭優(yōu)勢，產(chǎn)品類型豐富

目前，通信類網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品基本上已覆蓋原有IPv4產(chǎn)品，而且與國際基本同步，并在CNGI示范網(wǎng)絡(luò)中得到實際部署驗證。

縱觀我國IPv6的發(fā)展歷程，實際上起步早，也具有良好的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，但是一直未形成市場驅(qū)動的良性發(fā)展態(tài)勢，主要還是以政府主導(dǎo)和推動為主，IPv6網(wǎng)絡(luò)規(guī)模、用戶規(guī)模以及內(nèi)容源等都與歐美發(fā)達(dá)國家存在較大差距。此外，由于我國IPv6的運營商骨干網(wǎng)還未與國際對接，所以一定程度上也不利于我國融入到全球IPv6發(fā)展的大潮中。隨著當(dāng)前國際產(chǎn)業(yè)環(huán)境的變化，特別是一直困擾國內(nèi)IPv6發(fā)展的芯片、操作系統(tǒng)以及商用中間件等對IPv6支持能力的提升（主要得益于美國IPv6的大規(guī)模部署），將為IPv6的快速發(fā)展掃除障礙。

5 中美IPv6發(fā)展的對比分析

我國IPv6的發(fā)展起步并不比美國晚，早期還略領(lǐng)先于美國的發(fā)展，但是近兩年，美國IPv6的發(fā)展已遠(yuǎn)超我國，并且已經(jīng)初步形成市場驅(qū)動的良性發(fā)展態(tài)勢，通過比較分析主要存在以下幾方面的原因：

（1）技術(shù)路徑的依賴

我國運營商由于缺少IPv4地址資源，所以在現(xiàn)網(wǎng)中大規(guī)模使用NAT技術(shù)，已形成成熟的運維體系，因此再向IPv6演進(jìn)的過程中，就會依賴NAT技術(shù)路徑，選用NAT444的演進(jìn)路徑，在一定程度上會阻礙IPv6的發(fā)展。而美國運營商由于IPv4地址充足，沒有對NAT技術(shù)的依賴，所以在選擇技術(shù)路徑時更傾向于雙?；蛘呤荌Pv6-Only。從長遠(yuǎn)來看，采用NAT由于需要部署NAT穿越設(shè)備會增加業(yè)務(wù)的部署復(fù)雜度，特別是對于時延敏感的業(yè)務(wù)，由于需要多級NAT節(jié)點的處理，會增加時延；另一方面，維護(hù)兩套協(xié)議棧IPv4、IPv6，也會進(jìn)一步增加運維的復(fù)雜度。

（2）產(chǎn)業(yè)生態(tài)的掌控力

我國在ICT領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢是系統(tǒng)集成能力，而對于一些基礎(chǔ)關(guān)鍵技術(shù)還存在明顯的短板，如芯片、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫以及一些商用中間件等，因此在早期由于WindowsXP系統(tǒng)以及移動智能終端的通信芯片、Andriod/iOS操作系統(tǒng)不支持IPv6，成為IPv6規(guī)模發(fā)展的瓶頸。近幾年，隨著美國大規(guī)模商用部署IPv6，整個產(chǎn)業(yè)生態(tài)環(huán)境有了很大的改善，芯片、操作系統(tǒng)等對IPv6支持有了很大改善，特別是移動終端對IPv6支持能力顯著提升，推動IPv6用戶的規(guī)模發(fā)展。

（3）產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展

我國IPv6發(fā)展還未打破“雞生蛋，蛋生雞”的怪圈，在引入IPv6新技術(shù)方面，互聯(lián)網(wǎng)公司普遍缺少主動升級改造的積極性，認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)不具備IPv6能力，沒有成規(guī)模的IPv6用戶，而且采用NAT技術(shù)可以解決地址不足的問題，所以從短期經(jīng)濟效益來看，不足以推動向IPv6的升級演進(jìn)。因此，我國沒有形成產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展的局面。而反觀美國，運營商、互聯(lián)網(wǎng)公司、設(shè)備商等產(chǎn)業(yè)各環(huán)節(jié)協(xié)同推進(jìn)，已初步形成了協(xié)同發(fā)展的良好局面。

（4）政府推進(jìn)力度

2012年，美國政府發(fā)布IPv6行動計劃中，國防部和政府部門設(shè)備采購中明確要求支持IPv6。而國內(nèi)在這方面并沒有強制的要求，目前還是通過政府資助專項項目的形式推進(jìn)。

6 結(jié)束語

當(dāng)然，發(fā)展下一代互聯(lián)網(wǎng)是一個長期、復(fù)雜的過程，是一項系統(tǒng)工程，涉及技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用、用戶、終端以及政策環(huán)境等多方面，其影響因素也是復(fù)雜的、多方面的。“十三五”時期，我國政府仍高度重視下一代互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，在規(guī)劃綱要中明確“超前布局下一代互聯(lián)網(wǎng)，全面向互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議第6版（IPv6）演進(jìn)升級”，同時在《國家信息化發(fā)展戰(zhàn)略綱要》也明確“加快下一代互聯(lián)網(wǎng)大規(guī)模部署和商用”。因此，在當(dāng)前全球IPv6快速發(fā)展的新時期，我國發(fā)展下一代互聯(lián)網(wǎng)，一方面要積極發(fā)揮市場驅(qū)動作用，另一方面也需要政府通過營造良好環(huán)境，加大投入，充分調(diào)動社會各方資源，打破產(chǎn)業(yè)發(fā)展的臨界點。要積極引導(dǎo)運營商、互聯(lián)網(wǎng)公司、終端制造商等產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)協(xié)調(diào)推進(jìn)，共同解決下一代互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、演進(jìn)過渡、業(yè)務(wù)遷移、標(biāo)準(zhǔn)制定、技術(shù)研發(fā)、設(shè)備制造等重大問題。

[1]http∶//bgp.potaroo.net/iso3166/v6cc.html.

[2]http∶//bgp.he.net/ipv6-progress-report.cgi.

[3]http∶//www.cisco.com/c/en/us/solutions/collateral/serviceprovider/visual-networking-index-vni/mobile-white-paper-c11-520862.html.

[4]http∶//www.worldipv6launch.org/measurements/.

AnalysisonIPv6development in China andAmerica

MAJunfeng，HOULeqing

This paper describes the situation of global IPv6 deployment in recent years, emphasizes on comparing IPv6deployment between in USAand in China, analysis the major reasons leading to the big difference in IPv6 deployment, andthen puts forward suggestions for the further IPv6 deployment in our country.

next generation internet；IPv6；IPv4

2016-11-20）