国际视野下的IPv6应用进展

摘 要： 详细介绍IPv6协议在美国、欧洲、日本、中国的应用进展情况，分别从官方政策、学术科研、市场应用的角度作说明，并对IPv6的应用前景作简要分析。

关键词： IPv6；互联网；地址；应用

中图分类号：TP79 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2012）0210036－02

0 引言

IPv4作为当今互联网技术的主流协议，从1981年至今已使用30余年了。IPv4采用32位地址长度，地址总数只有43亿，有限的网络地址已逐渐成为制约互联网可持续发展的瓶颈。2011年2月，全球IP地址的顶级管理部门ICANA（国际互联网名称与编号分配机构）宣布将最后5个A分配给RIR（五大区域地址分配机构），标志着全球IPv4地址总库完全耗尽；2011年4月，APNIC（亚太互联网络信息中心）宣布亚太地区IPv4地址也已分配完毕，最后一个A只用于IPv6过渡；而RIR的分库，也将在2011-2015相继耗尽，全球IPv4地址将真正地枯竭。这将使全球在互联网基础上拓展的物流网、移动互联网等新兴业务，因为没有网络地址可用而无法继续开拓新的业务。

为了解决IPv4地址数量有限、先天不足的问题，早在上个世纪90年代中期，IETF（国际互联网工程任务组，国际互联网标准发展机构）就设计了技术成熟的网络地址升级版本IPv6，以逐步取代IPv4网络地址。IPv6的地址长度为128位，理论上看IPv6的地址容量是IPv4的8×10^28倍，几乎可以将人们身边的每一件物品都编上IP地址。此外IPv6还具有路由器转发数据包的速度更高，服务质量QoS更好，网络（尤其是局域网）管理更方便和快捷，安全性更可靠，更适合多媒体应用等特点，因此IPv6的应用得到了世界许多国家的重视。

1 IPv6在美国

美国是IPv6的发源地，但是IPv6设计之初并没有得到其国内运营商的青睐。主要原因是美国占有了全球70%以上的IPv4的地址，以IPv4为基础的互联网成就了美国新经济，为其带来了丰厚的利润。因此美国企业对IP地址没有迫切的需求，对IPv6的应用缺少动力。

IPv6应用优越的特性首先得到了美国军方的重视。在美国国防部的支持下，由Nav6TF（北美IPv6特别工作组）领导，美国的一些大学和科研机构合作开展了“Moonv6计划”。“Moonv6计划”对有关IPv6的产品进行了基于实验室的测试，并检查、分析有关测试参数，帮助产业界更好地理解IPv6的发展情况，为进一步推广IPv6的实际应用打下了基础。2003年6月9日，美国国防部发表了了一份备忘录，决定在整个部门中部署IPv6，计划到2008年实现IPv4到IPv6的完全过渡。为了实现这一目标，美国国防部还制定了一系列政策，力求在信息技术和国家安全体系层面，促进IPv4 到IPv6的过渡。

近年来，美国政府也日益重视IPv6的应用。2010年9月，奥巴马政府了推广IPv6应用的时间进度表，要求在2012年底前完成网站升级，网络服务（如web、email、DNS、ISP等）要支持IPv6，公众互联网及企业网相关的应用软件要在2014年底前完成升级；而且要求IT设备供应商在参与美国政府采购项目时，其产品要满足USGv6文件技术要求并通过IPv6相关测试。

由于政府行为具有的明确的政策导向作用，美国相关的商业公司逐步调整战略跟进政府的步调，Google网站在2009年3月，Facebook网站从2010年初开始支持开始支持IPv6，美国最大有线电视运营商Comcast宣布用户可以从2010年4月份起根据需要自行选择使用IPv6服务。美国一次最新调查显示，84%的组织已经取得IPv6地址或考虑申请，而只有16%的用户没有任何部署IPv6的计划。通过一系列国家行动和措施，原本相对落后的美国IPv6正在实现全面起飞。

2 IPv6在欧洲

虽然欧洲在IPv4地址方面不像亚洲那样紧缺，但是欧洲领导层意识到要在互联网发展方面取得优势，必须要大力发展IPv6。考虑到欧洲在全球移动通信方面处于领先地位，欧洲制定了“先移动，后固定”的IPv6发展战略，力图通过2.5G和3G的部署，在移动IPv6方面领先一步，使欧洲在未来互联网发展中与美国齐头并进。

为了推动IPv6的发展，欧洲设立了许多研究IPv6的项目，例如6INIT、ANDROID、Euro6IX、6NET等，通过这些项目，证明了IPv6的优越性和可行性，为最终在用户和运营商中普及IPv6打下了基础。

欧洲各大厂商也很重视IPv6的应用，并投入力量进行相关研发，目前多数网络设备商都宣称他们已开发了能应用IPv6的路由器、多层交换机等产品。诺基亚、爱立信、BT等公司是研究IPv6应用的先行者、佼佼者，诺基亚早在90年代就开始从事IPv6标准化和开发活动，率先宣布其全部产品支持IPv6；爱立信则与BT等公司合作，在全球首次利用手机进行了IPv6通信试验，证明了利用IPv6在移动网上进行端到端通信的可行性。瑞典最大的电信公司Telia推出了IPv6商用网络服务，成为欧洲首家IPv6业务运营商。

3 IPv6在日本

日本是世界上公认的电子工业强国，但是到了上世纪末和本世纪初，由于认识和决策上的失误，日本在互联网和移动通信领域的竞争一度落后于欧美。日本政府、企业自然不甘心放弃这块市场，决心在新世纪重点发展3G和IPv6，欲以这两个技术为突破口，重新夺回在IT业的领先地位。日本是世界上第一个将发展IPv6应用上升到国家战略的国家，2001年3月日本政府推出e-Japan重点计划，提出到2005年要完成互联网向IPv6的过渡，届时所有信息设备必须支持IPv6，同时还要投入巨资支持IPv6，全面优化IPv6网络环境，让所有的家电产品都能上网，所有的家庭都与光纤网连接，力图使日本成为世界上网络普及率最高、信息化最先进的国家之一。

日本政府高度重视IPv6研发交流和应用普及工作，先后牵头成立了互联网及广域IP网的产学研联合研究开发组织WIDE和IPv6普及及高度化推进协会，前者现已发展成一个国际性IPv6研究组织。官产学研合作的结果是选择了适合本土的技术路线和标准，制定了合适的IPv4到IPv6的过渡模型，推动了IPv6的商业化普及应用，促进了IPv6产业化的形成。

在日本政府一系列优惠、低息、无息贷款的大力支持下，众多企业纷纷加入到IPv6的应用中来。以日本最大的运营商NTT（日本电信电话株式会社）为例，该公司对IPv6十分重视，早在1996年就开始了IPv6的研究，1999年12月开始IPv6隧道连接服务实验，推出试验服务，2001年与美国Verio公司共同构筑全球IPv6骨干网，开始在北美提供商业服务，2004年面向全球推出IPv6商业服务。目前，日本已形成了由IPv6运营商、设备商、信息家电开发商、信息家电网络开发商、移动商务提供商、网络构造系统提供商和终端用户组成的完整产业链。据IETF公布的各国IPv6导入现况显示，目前日本是世界上IPv4向IPv6转换最快，IPv6发展水平最高的国家。

4 IPv6在中国

由于历史的原因，我国在IPv4的发展中处于落后状态，中国是全球网民数最多的国家，但国内电信运营商拥有的IPv4地址不足2亿，还不到美国IPv4地址拥有量（15亿）的七分之一，中国在发展IPv6上更为迫切。IPv6提供了一个改变旧规则，重新划定起跑线的机会，使中国与其他国家站在了同一条起跑线上。对中国而言，应用IPv6可以在未来信息技术领域中争取主动权，因而具有重要的战略意义。

中国政府和科学界对于IPv6技术的态度是“积极跟踪、把握机遇、稳妥推进”，在必要的时候进行网上实验。1998年6月，国家教育科研网加入了全球IPv6的实验网6Bone，并于同年12月成为其骨干成员。中国网络企业、科研机构也积极与诺基亚、贝尔实验室合作，在IPv6领域开展了许多开拓性研究，在关键设备、IPv4与IPv6网络转换、IPv6 DNS根服务器等关键技术问题上取得了突破。

中国政府高度重视IPv6的研发和应用。2003年，将IPv6作为关键技术的中国国家战略项目中国下一代互联网CNGI示范项目正式启动，项目涉及我国政府部委、五大基础电信运营商。到了2008年12月，全球最大的纯IPv6网络CNGI宣告建成，它包括6个核心网络，22个城市，59个节点，2个交换中心，273个驻地网。依托CNGI，我国在网络过渡、安全机制等领域取得了创新性成果，还建立了较为完善的IPv6技术标准体系，有些标准还被国际组织采纳，例如CNGI最大的核心网CERNET2的两项标准草案已获国际互联网标准化组织批准，成为我国首个自行起草的国际互联网核心标准。

在IPv6产业化方面，我国形成了较为完整的研发及产业化体系，体系涵盖了核心网络设备、软件到应用系统等多个领域。以IPv6核心路由器为代表的关键技术实现了历史性突破，并在设备产业化方面初成规模。这使我国掌握了下一代互联网发展的主动权，为参与全球下一代互联网产业竞争奠定了坚实基础。

在IPv6业务应用方面，我国电信运营商已经迈出了向IPv6演进的步伐，例如中国电信开展了IPv6试点工程，对IPTV、视频监控等加载业务进行验证，2011年5月，中国电信还开通了纯IPv6网址的中国电信官网。2008年，我国开通了基于IPv6的奥运官方网站，掀开了国际下一代互联网进驻奥运会的序幕；2010年，上海世博会采用IPv6技术作为网络应用支撑，基于IPv6的视频监控系统提升了安保和监控效率，IPv6、FTTH和蓝光高清的结合应用则为用户带来了更清晰的视觉体验；2011年，深圳大运会实现了所有场馆的IPv6全覆盖，基于IPv6开发的应用系统如IPv6RFID识别、智能化大运村、无线宽带即拍即传、移动多媒体多语种信息服务等让世界各国的来宾享受到了最先进的信息化服务，创造了高效舒适、安全便利、环保经济的比赛生活交流环境。

2011年12月，国务院常务会议对加快发展我国下一代互联网产业做出部署，提出要在2013年年底前开展IPv6网络小规模商用试点，形成成熟的商业模式和技术演进路线，并在2014年至2015年开展大规模部署和商用，实现IPv4与IPv6互通。这次会议明确了我国发展下一代互联网的路线图，制定的规划也将加速我国IPv6及下一代互联网产业的发展步伐，提升我国在一系列新兴互联网产业中的国际竞争力。

5 应用IPv6面临的机遇与挑战

5.1 应用IPv6是互联网发展的必然趋势

IPv4协议本身提供的网络地址是有限的，随着IPv4地址的耗尽，各国势必要加大基于IPv6的下一代互联网研究和应用，IPv6提供的海量地址空间可以有效解决IPv4地址资源不足的问题。

IPv4地址分配极不均衡，例如整个中国IPv4地址的拥有量还不及美国斯坦福大学一所大学拥有的IPv4地址数量多，IPv6为世界各国提供了重新分配IP地址资源的机会。

随着物联网、云计算、移动互联网的发展，网络地址的需求量越来越大，据推算我国未来5年IP地址需求量将达345亿，目前我国拥有的IPv4地址数量与发展需求极为不相称，IPv6取代IPv4只是时间上的问题。

IPv6协议本身尽管也存在许多不足，但到目前为止，还没有找到比它更成熟、更有影响力的协议，IPv6是目前解决IPv4地址枯竭问题的最佳选择，同时IPv6也为许多国家提供了信息领域技术赶超的机会。

5.2 制约IPv6普及的种种因素

尽管IPv6代表着网络应用的方向，但是受限于技术、市场、产业、政策等种种因素，从整体上看，目前IPv6应用还是停留在教育、科研领域，没有实现大规模的商用。

从技术上看，IPv6本身协议还有不尽完善的地方，主要是IPv6当初设计时没有很好地考虑与IPv4的兼容。IETF已开发出三种IPv4与IPv6的互通机制：双栈、隧道和翻译。双栈和隧道在网络层面解决IPv4与IPv6共存的问题，翻译机制则在业务层面解决业务之间的互通问题，但从应用的实际效果看，这三种技术均存在问题有待改进，都不能实现IPv4与IPv6的真正互通。

从市场上看，IPv6的用户还没有达到一定的规模。以我国为例，在已经拥有IPv4网络的情况下，IPv6的良性发展起点估计为800万左右，用户群只有达到了这个规模，才能吸引ICP前来淘金，而目前我国IPv6用户几乎全部集中于科研、教育领域，运营商在没有看准IPv6能否带来经济收益之前，不可能进行大规模投资。

另外从产品上看，IPv6应用还未形成成熟的产业链，许多IPv6产品尤其相关软件产品开发风格还未能跳出IPv4产品设计的思维定势；从政策上看，部分国家的政府对IPv6的发展还没有给予充分的重视和支持，决策上滞后于IPv6发展的形势。

6 结语

IPv6是下一代互联网的发展起点，其意义不仅在于解决IPv4时代地址枯竭的问题，同时IPv6还将成为其他技术发展的基础，支撑物联网、云计算、移动互联网等新兴产业的发展，IPv6也为世界各国提供了抢占未来信息社会技术制高点的契机。当然IPv6并非十全十美，IPv6应用的完善也并非一朝一夕之功，但只要政府、科研机构、企业、社会各方高度重视，并付诸行动，IPv6应用必将为互联网的持续和长久发展作出贡献。

参考文献：

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[2]包东智，IPv6及其在我国发展策略建议[J].当代通信，2003，Z1.

[3]夏战国、顾军，IPv6的国际现状[J].金融电子化，2004.7.

[4]雷震洲，IPv6与日本[J].世界电信，2002.4.

[5]雷震洲，IPv6与欧洲[J].世界电信，2002.7.

作者简介：

李强（1978-），男，汉族，硕士研究生，研究方向：移动通信技术、信号处理。