積極探索向IPv6-Only遷移

□ 文 劉錦華 田 輝 趙 鋒

一、引言

近年來，隨著物聯網、工業互聯網和人工智能等產業的飛速發展，全球IP地址需求數量井噴。然而，針對IPv4地址日益枯竭的問題而采取的許多技術和經濟手段都極大地增加了網絡基礎架構的成本和復雜性，給創新帶來了巨大的技術和經濟障礙。2016年11月7日，Internet Architecture Board（IAB）就發表了關于支持IPv6發展的重要聲明：IAB希望IETF能夠在新RFC標準中，停止要求新設備和新的擴展協議兼容IPv4，未來的新協議全部在IPv6基礎上進行優化。全球許多大的經濟體也一致認為，向IPv6全面過渡是當下不斷提升互聯網承載能力和服務水平的不二選擇。目前，歐美等發達國家IPv6部署依然持續保持在高位，穩健推進；印度、越南等發展中國家發展勢頭迅猛。基于2020年3月的APNIC統計數據顯示，全球IPv6部署率已達24.07%，比2019年年初的18.86%上升了約5個百分點，全球IPv6用戶數量已達10億，比2019年同期近乎翻了一番。在IPv6全球部署如火如荼的進程中，印度異軍突起，憑借有力的國家引導，抓緊跨越式發展的歷史機遇，在IPv6用戶數和部署率上都拔得頭籌；美國憑借在互聯網領域雄厚的技術積累和創新精神，引領本國的IPv6部署一路穩健增長；我國在IPv6用戶占比和部署率上稍顯遜色，但綜合考量測試方法、樣本空間、網絡基礎及訪問環境等因素，翻番的增長速度未來可期。

二、美國政府信息基礎設施加速向IPv6-only過渡

2020年3月2日，美國聯邦政府發布了完成向IPv6遷移的最新指南草案，計劃在未來5年內將大多數美國政府網絡和服務過渡到IPv6-only。聯邦政府認為全面過渡到IPv6是確保互聯網技術和服務未來增長和創新的唯一可行性選擇。聯邦政府必須擴大和增強其向IPv6過渡的戰略引導，以跟上并利用行業趨勢，在既有IPv6推進舉措的基礎上，繼續致力于完成向IPv6-only的全面過渡。新政策草案的目標是在所有聯邦信息系統和服務中貫徹完成IPv6業務部署的要求，并幫助各機構部門掃除其在遷移至IPv6-only進程中的障礙。該政策草案對每個聯邦機構均提出了明確的時間節點和指標體系的過渡計劃要求，同時還包括對國土安全部、聯邦總務署等政府部門的推進職責劃分，以及技術規范和測試指南等過渡保障文件的更新擴展與落實要求。

2.1 美國政府長遠布局IPv6

美國聯邦政府一直高度重視I P v6的發展，《Pla n ni ng Guide/Roadmap Toward IPv6 Adoption within the U.S.Government》非常有力地引導和支持了本國的IPv6規模部署。美國作為互聯網技術的發源地和領跑者，自2005年開始Office of Management and Budget（OMB）發布的IPv6過渡計劃系列文件就有力地促進了IPv6的商用化進程。2005年8月2日，OMB發布了《Transition Planning for Internet Protocol Version 6 (IPv6)》，要求聯邦機構各部門于2008年6月30日之前在其骨干網上啟用IPv6，并明確了實施和采購要求；2010年9月28日，OMB又進一步發布了《Transition to IPv6》，要求聯邦機構各部門在公共服務器和與公共服務器通信的內部應用上全面部署IPv6，要求各部門在2012財年年底之前完成面向公共的服務器和諸如Web、E-mail、DNS等服務的IPv6升級，并在2014財年年底之前完成內部應用和企業網的IPv6升級改造，落實聯邦信息系統和服務的IPv6部署計劃。National Institute of Standards and Technology（NIST）對政府網絡的IPv6使用情況進行了持續的監測，根據其測試方法，截止到2020年3月底，政府機構部門對IPv6的DNS基礎架構采用率超過80%，Web服務接近50%。經過政策引導，IPv6支持率顯著提升。

2.2 構建路線圖時間表

在OMB先前發布的政策中曾探討過聯邦政府機構部門在未來一段時間內運行雙棧（IPv4和IPv6）的方案，但由于雙棧協議帶來的復雜性、運營高成本和潛在威脅等問題越來越突出，技術先鋒紛紛開始向IPv6-only遷移。同時，隨著聯邦機構在面向公眾的系統上進行IPv6的部署，已有越來越多的IPv6用戶訪問，且隨著信息技術繼續向移動平臺和無線網絡發展，IPv6的訪問量可能會增長。為了緊跟并有效利用網絡技術的飛速發展，在前期IPv6持續推進的基礎上，OMB政策草案明確提出了一系列推進項目，要求聯邦各機構部門能夠按照如下要求逐步完成IPv6過渡計劃。

（1）在最終政策頒布后的45天內，組建本機構部門的IPv6團隊開展工作。

（2）在最終政策頒布后的180天內，在網上發布包含路線圖的IPv6政策，以確保所有新部署的聯邦系統在2023財年之前全部啟用IPv6，并通過升級為IPv6-only更換或淘汰舊系統來逐步停用IPv4。

（3）到2021財年末，完成并向OMB報告至少一項IPv6-only試驗。

（4）在2021財年末之前制定一個IPv6實施計劃，以實現到2023財年末聯邦網絡中至少20%的IP資產實現IPv6-only；到2024年至少達到50%；到2025年至少達到80%。

2.3 全方位保障IPv6順利過渡

為保護聯邦政府的IPv6技術投資并確保采購中IPv6功能的品質和完整性，順利向IPv6單棧過渡，NIST將不斷對USGv6 Program進行更新和擴展。USGv6 Profile不但會將最新的IETFIPv6相關標準規范納入其中，還會特別涵蓋IPv6安全技術以及支持物聯網、基于云的共享服務、5G和軟件定義虛擬化網絡等美國國家創新活動所需的網絡能力，以保證將來可以順利過渡到IPv6單棧運營。同時，不斷更新的USGv6 Test Program也將確保供政府信息系統使用的商業產品的一致性和互操作性，相關測試會繼續由認可的第三方測試實驗室實施，并最大程度與現有的產業界測試計劃兼容。OMB政策草案要求各政府機構部門采用USGv6 Profile和USGv6 Test Program作為其基本采購策略，依照USGv6 Test Program規定進行商業產品基本的一致性和互操作性測試，在此基礎上，可以根據實際情況更進一步進行USGv6 Test Program未涵蓋的系統集成和性能等方面內容的測試。此外，為保障聯邦政府IPv6網絡的安全性，各機構部門還應遵循NIST的800-119《IPv6安全部署指南》等聯邦指南和行業領先的實踐指南，確保所有支持企業安全服務的系統具備IPv6功能，且能夠在IPv6-only的環境中運行。除技術保障外，OMB政策草案也明確了各政府相關部門的職責范圍，建立統籌協調機制，以高效推進政府機構信息系統和服務的IPv6順利升級過渡。

三、全面轉向IPv6-only逐漸成為業內共識

IPv6-only并非“新事物”，早在2012年4月，愛立信公司就提交了RFC6586“Experiences from an IPv6-Only Network”，分享了將少量用戶遷移到IPv6-only網絡的經驗，肯定了部署IPv6-only網絡的可行性。美國政府在2020年初發布加速向IPv6-only網絡遷移的草案，旗幟鮮明地支持加快IPv6-only部署，全球IPv6發展正處于歷史轉折點。

4G、5G網絡和智能手機的普及，移動無線網絡迅速成為IPv6主流市場，美國、印度、歐洲等許多移動運營商中IPv6部署率超過80%，T-Mobile USA等網絡運營商甚至在其移動網絡中逐漸關閉了IPv4，IPv4逐步退出已成必然。根據World IPv6 Launch 2020年4月運營商IPv6部署率統計，美國T-Mobile IPv6部署率為94.58%、Sprint Wireless為83.9 9%，印度RELIANCE JIO為87.76%、法國Free為8 5.10%、比利時VOO為80.05%、德國Deutsche Telekom AG為70.03%。

根據APNIC 2020年3月統計，全球IPv6部署率持續提升，已有多個國家和地區的IPv6部署率超過50%。北美和歐洲發達國家保持了一貫的高水平部署率，比利時IPv6部署率為57.87%，比2019年年初的51.85%上升了約6個百分點，位列第四；美國IPv6部署率為57.40%，比2019年初的46.98%上升了約10個百分點，位列第五；加之德國、法國和日本等國家，一起成為起步早、推進穩健的典范。印度、馬來西亞等國家和地區，歷經高速發展期躋身世界前十位，印度IPv6部署率達到61.06%，比2019年年初的46.17%上升了約15個百分點，首次超過比利時和美國。中國部署率為15.04%，位列43位，比2019年年初的6.92%上升了約8個百分點，前進4位。

支持IPv6-only的技術和標準日漸成熟。如何與IPv4的用戶和網絡互通是IPv6-only的關鍵問題之一，目前主要方法是將IPv4流量作為IPv6網絡的一項服務來承載，即IPv4 as a Service（IPv4aaS）。IETF為此做了大量的標準化工作，業內也提出了多種技術方案。特別是在美國T-Mobile等IPv6運營商的積極實踐下，464XLAT技術得到廣泛應用。

基于對降低成本、降低復雜性、提高安全性以及消除網絡信息系統創新的障礙等訴求，整個產業界IPv6發展迅猛，并積極推進向IPv6-only網絡和應用遷移。從2016年6月1日開始，Apple公司要求所有提交到App Store的應用程序都必須支持IPv6-only；2017年2月，美國思科公司宣布，率先將加州圣何塞市的23號樓（內部稱為“IPv6島”）轉換為IPv6-only網絡；Facebook報告稱其正在關閉數據中心內的IPv4；Microsoft也開啟了向IPv6-only網絡發展的計劃。

IPv6歷經多年發展，從用戶、運營商、設備廠商、技術標準以及安全經驗等各個方面，均已具備了向IPv6-only遷移的基礎。在當前IPv4地址匱乏、雙棧網絡運營復雜、新需求新技術不斷涌現的背景下，美國政府旗幟鮮明地提出向IPv6-only遷移并不足為奇，全面轉向IPv6-only可謂大勢所趨。

四、我國IPv6部署迎來“新基建”發展機遇

2020年3月，中共中央政治局常務委員會會議提出，加快5G網絡、數據中心等新型基礎設施建設（簡稱“新基建”）進度。2020年4月20日，國家發展改革委員會進一步明確指出新型基礎設施的主要類型包括：信息基礎設施、融合基礎設施，以及創新基礎設施。

新型基礎設施建設很多時候需要新建所承載業務的互聯網基礎網絡，對承載網絡提出的地址資源豐富、安全可信、可控可管、可創新發展等需求是傳統IPv4網絡無法滿足的，IPv6將迎來重大的發展機遇。同時，從國內外IPv6的發展歷程來看，4G移動通信、有線電視寬帶接入等技術升級換代以及新的網絡建設時，往往是規模引入和部署IPv6的最好時機，技術可行，經濟高效，有力支撐了業務發展，輕松實現“雙贏”。我國推進IPv6規模部署應該緊抓“新基建”的發展機遇，發揮創新優勢，服務“新基建”的同時，實現對我國互聯網基礎設施的全面升級更新。一方面按照工業和信息化部的部署，積極貫徹落實2020年IPv6端到端貫通能力提升專項行動，夯實IPv6網絡、終端、應用、安全和用戶基礎；同時，根據“新基建”的業務需求，主動創新，高起點部署I Pv6，以點帶面，加速向IPv6-only遷移。

五、政策建議

我國自推進IPv6規模部署行動計劃發布以來，圍繞中央指導性文件，工業和信息化部和其他部委和行業指導單位也陸續出臺了一系列相關實施文件和政策文件，通過政策引領、平臺督導、產業協同、技術支撐和宣傳推廣等針對性工作，我國的IPv6規模部署工作推進扎實，成效顯著。在我國規模部署取得階段性進展，挑戰與機遇并存的新形勢下，基于IPv6端到端貫通能力的提升，把握新型基礎設施建設有利時機，促進我國IPv6持續健康良性發展平穩過渡，建議如下：

（1）明確目標，加快向IPv6-only過渡步伐。從IPv6全球部署情況及美國政府2020年年初釋放的信號來看，IPv6已成為各國政府及產業界的共同選擇。加之移動互聯網及物聯網的蓬勃發展，面對激增的連接數量，同時還要兼顧節約成本、降低復雜性、提高安全性以及消除網絡信息系統創新障礙等需求，IPv6-only儼然大勢所趨。在當前我國IPv6端到端貫通能力穩步提升的基礎上，盡快著手制定IPv6-only過渡路線圖和時間表，加快向IPv6-only過渡步伐。

（2）在“新基建”及政府采購等項目中，明確IPv6-only支撐能力，并制定相應的測試標準，委托第三方開展IPv6-only能力測試。據以往經驗來看，抓住技術升級換代和網絡設備更新的機會，可以更為經濟高效地推動IPv6規模部署。在5G和物聯網等技術日臻成熟，信息安全需求愈發迫切之際，抓緊5G網絡、大數據中心、人工智能以及工業互聯網等新型基礎設施建設的最佳時機，在網絡建設中積極進行IPv6-only技術部署，同步制定IPv6-only測試標準，開展第三方能力測試，確保新建IT資產的IPv6-only能力，無疑是推動我國向IPv6-only順利過渡的明智之舉。

（3）鼓勵圍繞IPv6-only的技術創新和應用創新。設立專門的科技創新計劃或重點研發專項，以支持圍繞IPv6-only的技術創新和應用創新的課題研究，有效支撐物聯網、云計算、5G、軟件定義網絡、虛擬現實等重大應用創新，解決安全性、可擴展性和服務質量保證能力等長期困擾傳統互聯網的問題，有效引導創新資源向以IPv6-only為基礎的新一代信息網絡基礎設施聚集，營造開放、先進、創新的應用氛圍。

（4）制定專項鼓勵政策，助力用戶加速IPv6-only遷移。在IPv6端到端能力貫通的基礎上，進一步鼓勵IDC、CDN、云服務平臺、企業網以及IPv6具有先天技術優勢的電商及視頻類網站等業務積極向IPv6-only遷移，并對企業在資費、稅收等方面給予適當優惠政策，既降低了企業的運營成本，又順利提早占領技術升級先機。在網絡接入方面，繼續豐富IPv6-only產品，在全國范圍內為有需求的政企客戶提供IPv6-only業務，并予以資費優惠，鼓勵用戶逐步向IPv6-only遷移。

六、結束語

總體來看，地址匱乏的羈絆、NAT及雙棧投資管理的沉重負擔、物聯網等產業蓬勃發展的吸引，均極大地促進了各國政府及產業界對IPv6的積極布局，全球IPv6發展逐步進入快車道。美國聯邦政府選擇在這一時間節點頒布完成向IPv6遷移的草案，既是出于對之前本國IPv6促進政策示范成果的積極肯定，也是對全球大的經濟體IPv6發展形勢以及技術發展趨勢的清晰判斷。OMB政策草案的頒布釋放了向IPv6-only過渡的明確信號，輔以詳細的時間節點、指標體系以及技術指引和政府職責，加強了整個過渡指南的實操性。目前，該OMB政策草案還在處于對征求意見的梳理階段，但是向IPv6全面過渡的整體趨勢將不會發生變化，全球向IPv6-only邁進的步伐也將逐漸加快。我國推進IPv6規模部署需要緊抓“新基建”的發展機遇，在深入貫徹落實專項行動，扎實提升IPv6端到端貫通能力的同時，基于“新基建”業務需求，主動創新，以點帶面，積極探索加速向IPv6-only遷移。■