文/宋林健

中國，邁向完全互聯(lián)的IPv6網(wǎng)絡(luò)

文/宋林健

中國的IPv6發(fā)展到底怎么樣？國內(nèi)外給出的數(shù)據(jù)都是不到2%，然而實(shí)際上中國早已經(jīng)做好了全面邁向IPv6世界的準(zhǔn)備。當(dāng)打通固網(wǎng)和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的“最后一公里”，克服心理認(rèn)識上的“最后一公里”，中國IPv6將會(huì)全面爆發(fā)。2017年很有可能將是中國IPv6發(fā)展史上值得銘記的一年。

對中國IPv6發(fā)展情況的兩種看法

談到中國的IPv6發(fā)展情況，人們可能會(huì)有不同的感覺或看法。一方面，中國在IPv6發(fā)展方面領(lǐng)先，給人深刻印象。十五年前，中國就將IPv6視為國家戰(zhàn)略，設(shè)立投資基金并制定政策推動(dòng)下一代互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。網(wǎng)絡(luò)提供商ISP以及互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容提供商ICP積極升級其IPv6網(wǎng)絡(luò)并設(shè)立IPv6應(yīng)用試點(diǎn)。各大高校及設(shè)備商的研究人員和工程師在IETF IPv6相關(guān)的工作組中都非常活躍。

另一方面，我們大多數(shù)終端用戶并沒有在日常使用互聯(lián)網(wǎng)時(shí)感受到IPv6?；ヂ?lián)網(wǎng)接入服務(wù)提供商（2級或3級運(yùn)營商）也沒有提供IPv6。根據(jù)APNIC IPv6監(jiān)控統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，在中國過去五年內(nèi)IPv6采用率一直穩(wěn)定在2%以下，這與全球范圍內(nèi)以及亞太地區(qū)IPv6的火熱發(fā)展之勢形成鮮明對比。為什么呢？

在很多場合，當(dāng)人們提出IPv6發(fā)展的問題，諸如問“為什么”、“怎么辦”“什么時(shí)候”的時(shí)，都很難達(dá)成一致的意見。網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商說因?yàn)闆]有IPv6的內(nèi)容和服務(wù)，所以沒有來自用戶的IPv6網(wǎng)絡(luò)需求。內(nèi)容和服務(wù)提供商說就是因?yàn)闆]有IPv6網(wǎng)絡(luò)，沒有用戶從IPv6訪問，為什么要提供IPv6服務(wù)呢？我們就陷入了“先出現(xiàn)雞還是先出現(xiàn)蛋”的兩難困局。

據(jù)筆者的觀察，缺少IPv6的內(nèi)容的一個(gè)原因是國內(nèi)用戶并不常使用國外已經(jīng)支持IPv6的英文網(wǎng)站或應(yīng)用。但是，筆者仍然相信IPv6網(wǎng)絡(luò)和IPv6內(nèi)容之間“雞和蛋”的困境只是暫時(shí)現(xiàn)象，它確實(shí)存在但不是關(guān)鍵原因。中國其實(shí)早已經(jīng)做好了全部的準(zhǔn)備，當(dāng)“最后一公里”問題解決后，用戶量將會(huì)全面爆發(fā)。

中國IPv6發(fā)展的現(xiàn)狀

要回答“為什么”，關(guān)鍵是要了解IPv6在中國的現(xiàn)狀。對此，APNIC IPv6監(jiān)控項(xiàng)目提供了一個(gè)視角，中國的IPv6采用率在過去五年中始終徘徊在2%以下（如圖1所示）。

圖1 APNIC IPv6監(jiān)控顯示中國的IPv6用戶比例

圖2 QQ.COM的IPv6流量比例統(tǒng)計(jì)

得益于騰訊公司(QQ.COM)同行的幫助，筆者獲得了一份國內(nèi)的IPv6流量比例圖（如圖2所示），這是基于QQ.COM統(tǒng)計(jì)到的中國境內(nèi)頁面瀏覽量以及帶寬來計(jì)算的。與APNIC統(tǒng)計(jì)類似，IPv6流量比例也在2%以下，并在一年范圍內(nèi)有些波動(dòng)。

這里重點(diǎn)介紹一下騰訊QQ.COM在IPv6方面的工作。QQ.COM是騰訊旗下在中國境內(nèi)用戶訪問最多的門戶網(wǎng)站，根據(jù)Alexa排名，QQ.COM的訪問量全球排名第8。從2012年開始，騰訊就在以網(wǎng)頁為基礎(chǔ)的服務(wù)模塊上開發(fā)IPv6。

與國內(nèi)同行所采用的保守方案不同，騰訊旨在切實(shí)采用IPv6用于其生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)及服務(wù)中。如今五年過去了，騰訊50%以上的網(wǎng)頁基礎(chǔ)服務(wù)已經(jīng)升級到雙棧應(yīng)用，包括QQ.com門戶網(wǎng)站（www.qq.com），騰訊微博（t.qq.com），QQ空間（qzone.qq.com）以及開放開發(fā)平臺(tái)(open.qq.com)。日常IPv6峰值流量達(dá)到了300Mbps。盡管對于整個(gè)流量來說占比還比較小，但是這是一個(gè)值得關(guān)注的進(jìn)步，是中國IPv6商用發(fā)展史上的里程碑。

騰訊公司在IPv6領(lǐng)域的進(jìn)展反映出其長期以來在構(gòu)筑品牌和國際化戰(zhàn)略方面所做的努力。對網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的重視幫助騰訊構(gòu)筑了相對于同行的競爭優(yōu)勢。

固定網(wǎng)絡(luò)IPv6發(fā)展的“最后一公里”

在中國的IPv6發(fā)展過程中, 中國教育和科研計(jì)算機(jī)網(wǎng)CERNET扮演了先驅(qū)和拓荒者的角色， 做出了很大貢獻(xiàn)和努力。CNGI-CERNET2 是中國最早最大的服務(wù)于教育和科研領(lǐng)域的IPv6網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)床。它的特色包括擁有一個(gè)IPv6-only的核心網(wǎng)絡(luò)，部署了前沿的IPv6過渡技術(shù)如IVI和4over6, 大規(guī)模部署了源地址認(rèn)證技術(shù)。現(xiàn)在CNGI-CERNET2連接了超過600所高校，覆蓋了600萬用戶。它還將擴(kuò)展連接到全國1200所高?！，F(xiàn)在中國的對外可見的IPv6用戶，網(wǎng)站和應(yīng)用基本都是基于CNGI-CERNET2的網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)（如圖3所示）。

一個(gè)直觀的想法是將CNGI-CERNET2的IPv6成功經(jīng)驗(yàn)復(fù)制到中國的商業(yè)互聯(lián)網(wǎng)提供商（ISP）。但是商業(yè)網(wǎng)絡(luò)的IPv6升級比校園網(wǎng)升級要困難很多。據(jù)筆者所知，多年來中國電信主導(dǎo)了中國商業(yè)網(wǎng)絡(luò)的很多IPv6嘗試和推廣活動(dòng)，他們遇到的問題和挑戰(zhàn)比較典型，其他運(yùn)營商也會(huì)遇到。

中國電信于2009年專門成立了辦公室和工作小組推進(jìn)中國電信的網(wǎng)絡(luò)向IPv6演進(jìn)。早期主要的工作圍繞著制定技術(shù)路線，探索IPv6過渡的方案和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。其中聯(lián)合了包括清華大學(xué)，天地互連，以及華為、中興等設(shè)備商。

圖3 CNGI-CERNET2校園網(wǎng)絡(luò)的日常流量

經(jīng)過IPv6試點(diǎn)驗(yàn)證之后，中國電信開始升級它的兩個(gè)核心骨干網(wǎng)： ChinaNet（163）和CN2. 現(xiàn)在所有省級的網(wǎng)絡(luò)鏈路都已經(jīng)支持IPv6。 超過220個(gè)城域網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)升級成雙棧。95%的 BRAS和MSE設(shè)備已經(jīng)支持IPv6。筆者最近了解到，中國電信的IPv6網(wǎng)絡(luò)覆蓋到的用戶已經(jīng)達(dá)到9千萬。

然而, 對固網(wǎng)來說，現(xiàn)在主要的問題在于到用戶的“最后一公里”。在很久之前每家電信公司就開始實(shí)施嚴(yán)格的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備采購需求，強(qiáng)制要求設(shè)備都支持IPv6,比如IPv6 Ready Logo的測試認(rèn)證就能滿足這一要求。但是一些客戶端的CPE設(shè)備卻大都不支持IPv6，如家庭網(wǎng)關(guān)，家庭路由器，Wi-Fi熱點(diǎn)和一些家庭使用的智能設(shè)備。

當(dāng)IPv6網(wǎng)絡(luò)還處于萌芽期的時(shí)候，就很難要求設(shè)備商和用戶去要求這些設(shè)備具有IPv6能力和認(rèn)證。而國外已經(jīng)支持IPv6的成熟的CPE設(shè)備企業(yè)因?yàn)榭蛻暨€沒有IPv6需求，所以他們還未在中國將他們支持IPv6功能的網(wǎng)關(guān)設(shè)備投放市場，所以這個(gè)成為了制約固網(wǎng)用戶采用IPv6的瓶頸。

移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)IPv6發(fā)展的“最后一公里”

過去一年移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)帶動(dòng)的IPv6流量飆升，成為了全球IPv6流量增長的主要?jiǎng)恿?，比如印度移?dòng)公司Reliance Jio.

中國的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)IPv6狀況怎么樣呢？根據(jù)公開的報(bào)告和演講介紹，中國電信和中國移動(dòng)都將4G LTE看成推動(dòng)IPv6升級的好機(jī)會(huì)。他們很早就啟動(dòng)了LTE/VoLTE的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和建設(shè)，用以全功能支持IPv6。 由于IPhone和安卓手機(jī)已經(jīng)支持了IPv6。相比固網(wǎng)，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)更容易用端到端的方式，將IPv6功能整合到LTE EPC系統(tǒng)中，就不存在固網(wǎng)中的“最后一公里”的問題。

根據(jù)一項(xiàng)本地報(bào)告顯示，2016年底中國電信已經(jīng)發(fā)展了1千萬活躍移動(dòng)用戶，中國移動(dòng)已經(jīng)發(fā)展了7千萬用戶，即全部的 VoLTE用戶默認(rèn)采用IPv6使用語音網(wǎng)絡(luò)。

為了測試IPv6是否可以用于LTE終端用戶，筆者召集一群人開展測試。他們有4G LTE手機(jī)并且生活在諸如北京、上海、深圳，南京和長沙這些不同的城市。測試很簡單，就是回答以下問題：

1. 你的手機(jī)是否從手機(jī)服務(wù)提供商接收到一個(gè)IPv6地址；

2. 你是否能訪問境內(nèi)和境外的IPv6網(wǎng)站。

為了回答第一個(gè)問題，人們只需要打開他們的手機(jī)察看本機(jī)狀態(tài)信息（iPhone手機(jī)好像是隱藏了這些信息）。圖4是筆者的手機(jī)信息界面, 使用北京移動(dòng)4G LTE網(wǎng)絡(luò)，位置是在北京市經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)。

圖4 LTE手機(jī)里IP地址信息

為回答第二個(gè)問題，用戶需要用其手機(jī)訪問兩個(gè)網(wǎng)站。

2.1 ipv6.sjtu.edu.cn，是個(gè)位于上海交通大學(xué)的CNGI-CERNET2校園網(wǎng)內(nèi)的IPv6網(wǎng)站。如果你可以打開這個(gè)網(wǎng)站并找到在本頁面頂端的IPv6地址，那么恭喜你, 你已經(jīng)連入了中國境內(nèi)的IPv6網(wǎng)絡(luò)。

2.2 ipv6-test.com，中國境外的網(wǎng)站用于測試IPv4及IPv6連接。如果你可以打開這個(gè)網(wǎng)站并且能在測試的第二部分打開IPv6地址，那么恭喜你，你已經(jīng)連接到全球IPv6網(wǎng)絡(luò)了。

筆者手機(jī)測試結(jié)果顯示筆者能上中國境內(nèi)的IPv6網(wǎng)，但是無法連接中國境外的IPv6網(wǎng)。

筆者收到25個(gè)測試樣本。20個(gè)樣本在測試1中失敗，沒有獲得IPv6地址。一個(gè)樣本通過測試1但是在測試2中失敗，即不能訪問外網(wǎng)，處于孤島中。另外兩個(gè)北京移動(dòng)用戶案例，一個(gè)南京電信用戶以及一個(gè)長沙電信用戶說他們通過了第1個(gè)問題及測試2.1，但測試2.2沒有通過。沒有一個(gè)通過所有測試。

在與中國電信及中國移動(dòng)同事溝通之后，結(jié)果顯示現(xiàn)在商業(yè)IPv6網(wǎng)絡(luò)并沒有完全對外開放。在一些地方只是IPv6孤島。所以筆者將之形容成移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的“最后一公里”。除了“最后一公里”的問題，中國不同ISP的IPv6網(wǎng)絡(luò)并沒有實(shí)現(xiàn)完全的互連，還存在孤島和網(wǎng)絡(luò)碎片化的情況。IPv6網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)狀讓一些運(yùn)營者和質(zhì)疑IPv6的人誤以為IPv6性能不如IPv4，因此躊躇不前。其實(shí)國外IPv6的性能已經(jīng)超過IPv4。

克服心理認(rèn)識上的“最后一公里”

筆者有幸見證了中國IPv6的發(fā)展，中國IPv6領(lǐng)域的同仁們并不僅僅是走個(gè)過場，他們一直在很努力地工作。事實(shí)上，筆者認(rèn)為他們是世上最有天賦并且意志堅(jiān)定的一群人。但是除了上述文章提到的一些情況，在實(shí)現(xiàn)完全連接IPv6網(wǎng)絡(luò)的道路上，我們還需要跨過心里認(rèn)識上的“最后一公里”。那就是不少人對IPv6仍然缺乏決心和信心。筆者看到主要有三個(gè)干擾因素：

首先，一些保守觀念仍然存在，認(rèn)為IPv6不安全,或?qū)ΜF(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營管理是個(gè)威脅?；ヂ?lián)網(wǎng)協(xié)會(huì)ISOC曾經(jīng)整理過一個(gè)關(guān)于IPv6安全的謬見的系列專欄，對IPv6安全常見的問題和誤解進(jìn)行了澄清。筆者認(rèn)為需要更多的IPv6常識普及和倡導(dǎo)活動(dòng)，并介紹更多的國內(nèi)外IPv6運(yùn)行和管理的成功實(shí)踐。

其次，IPv6長期以來被描繪和定位成網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新和下一代互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)。這種定位會(huì)激發(fā)人們探索IPv6過渡問題技術(shù)和解決方案的熱情。對學(xué)術(shù)討論和研究來說很好，但是當(dāng)人們面對多達(dá)十余項(xiàng)IPv6過渡協(xié)議和工具的時(shí)候，自然的會(huì)認(rèn)為IPv6過渡很復(fù)雜，現(xiàn)階段還缺乏清晰統(tǒng)一的技術(shù)路線，因而躊躇不前。據(jù)筆者觀察，這種狀況在五年前確實(shí)給網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營者和設(shè)備制造商帶來了一些困擾?，F(xiàn)在業(yè)界達(dá)成的共識是盡力推動(dòng)IPv4/IPv6雙棧化，鼓勵(lì)I(lǐng)Pv6-only的運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)和實(shí)際部署。

最后，不少人認(rèn)為IPv6是著眼于未來，而不是現(xiàn)在就用。當(dāng)新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和熱詞出現(xiàn)時(shí)，如軟件定義網(wǎng)絡(luò)SDN、網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化NFV、非IP解決方案如名字?jǐn)?shù)據(jù)/內(nèi)容中心網(wǎng)絡(luò)等NDN/CCN，人們會(huì)自然而然地產(chǎn)生猶豫情緒，同時(shí)想知道是否會(huì)有另一個(gè)顛覆性創(chuàng)新技術(shù)可以替代現(xiàn)有的TCP/ IP為基礎(chǔ)的互聯(lián)網(wǎng)。

中國IPv6的市場需求在逐漸蘇醒

盡管還有障礙，但是筆者對中國IPv6接下來的發(fā)展非常樂觀。好消息是全球IPv6流量比例在持續(xù)上升（Google的測量數(shù)據(jù)顯示為18%），印度及越南IPv6方面發(fā)生的變化以及最佳實(shí)踐案例，激勵(lì)中國的IPv6從業(yè)者快速推進(jìn)的決心。中國的互聯(lián)網(wǎng)仍然在蓬勃發(fā)展。IoT和產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)也是未來一段時(shí)間內(nèi)中國發(fā)展IPv6的利好條件。

2017年伊始，筆者就發(fā)現(xiàn)中國越來越多的企業(yè)開始開展IPv6倡議活動(dòng)。IPv6技術(shù)方案已經(jīng)成熟，IPv6的市場需求在逐漸蘇醒。

賽爾新技術(shù)是賽爾網(wǎng)絡(luò)的子公司，兩年前該公司就開始嘗試將賽爾的IPv6成熟經(jīng)驗(yàn)帶到商業(yè)網(wǎng)絡(luò)市場?，F(xiàn)在正在與主要的用戶接入網(wǎng)絡(luò)提供商方正帶寬和鵬博士合作，為客戶提供定制化的IPv6 CPE設(shè)備解決方案。另一個(gè)例子就是大的云供應(yīng)商，如亞馬遜/AWS已經(jīng)建立了與CNGI-6IX對等的IPv6 BGP。蘋果以及微軟/Azure今年晚些時(shí)候也很可能會(huì)跟進(jìn)部署。

大家已經(jīng)逐漸在這一方面達(dá)成一致并下定決心。有消息稱，中國ISP會(huì)于今年對全球IPv6互聯(lián)網(wǎng)完全開放其IPv6網(wǎng)絡(luò)。如果成真，2017年將會(huì)是中國IPv6發(fā)展史上值得銘記的歷史性時(shí)刻。

（作者單位為北京天地互連信息技術(shù)有限公司）

致謝注：本文原文發(fā)表于APNIC博客，經(jīng)作者授權(quán)翻譯整理后發(fā)表于此。本文的完成得益于與中國IPv6圈的各位同仁的交流和提供的信息，特別感謝參與本文的審核校驗(yàn)的同仁：中國電信的解沖鋒博士，北京郵電大學(xué)的馬嚴(yán)教授，中國移動(dòng)研究院的黃璐。