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田辉:抓住IPv6规模部署的时代契机

发布时间:2021-08-27 14:39:36

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  近日,中央网信办、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》(以下简称《通知》),那么未来五年我国推进IPv6规模部署和应用的目标是什么?有哪些重点任务?当前有哪些堵点?如何解决?
 

  针对此,中国信息通信研究院技术与标准研究所互联网中心主任、推进IPv6规模部署专家委员会副秘书长田辉进行了详细解读。他介绍了当前IPv6规模部署的现状,并分析了IPv6规模部署的难点与堵点。他表示,我国IPv6规模部署应在打通堵点和培育优化上下功夫,增强IPv6应用赋能,打造共建共享的IPv6产业生态。
 

田辉  中国信息通信研究院标准所互联网中心主任、推进 IPv6 规模部署专家委员会副秘书长

 

当前中国IPv6进入引领发展期
 

  从我国IPv6的发展历程来看,可以分为四个阶段。
 

      1.技术储备期(1999年~2007年)
 

  从全球来看,我国IPv6发展起步很早,对IPv6的研究早于欧洲、美国等发达国家,处于全球IPv6发展的第一梯队。

  1999年,国家自然科学基金会启动了“中国高速互联研究试验网络”,这可视为我国IPv6全面发展的里程碑。

  2003年,国家发改委等八部门启动“中国下一代互联网示范工程CNGI”的建设,进一步促进了我国IPv6的早期发展。


       2.产业突破期(2008年~2017年)
 

  2008年,国家发改委牵头组织实施了下一代互联网业务试商用及设备产业化专项。2012年,国家发改委等十二部委启动了中国下一代互联网技术研究、产业化和规模商用专项。这个阶段全球IPv6发展尚不活跃,我国IPv6水平仍处于世界前列,但未进入实质应用阶段。
 

  但从2016年开始,全球IPv6规模部署开始发力,但我国IPv6的发展不进则退。截至2017年年底,我国IPv6规模部署水平严重落后,在全球排名处于第71位。
 

       3.规模应用期(2017年底~2020年)
 

  2017年,两办发布《推进互联网协议第六版(IPv6)规模部署行动计划》(以下简称《行动计划》),中国全面进入IPv6发展快车道。2019年起,《行动计划》进入第二发展阶段,我国IPv6发展取得实质进展,重新回到世界前列。


       4.引领发展期(2021年~)
 

  2021年起,《行动计划》第二阶段结束,进入创新发展阶段。我国实现三个“全球第一”目标,引领下一代网络发展。
 

  业界在2017年时将我国IPv6发展形容为“起个大早,赶个晚集”。分析其原因,有网络的原因,也有应用的原因。
 

  在网络方面,主因在于我国互联网发展落入“NAT陷阱”难以自拔。面对IPv4地址短缺的问题,相关领域的设备研发、网络部署大量采用NAT技术。
 

  在应用方面,互联网应用企业出于短期利益的驱使,缺乏迁移动力,基本不支持IPv6。就这样网络与应用各自为战,互相观望,陷入“鸡生蛋”还是“蛋生鸡”的互相等待中,未形成网络与应用协同发展的良性格局。
 

  在此背景下,党中央、国务院作出重大决策部署,2017年底,两办发布《推进互联网协议第六版(IPv6)规模部署行动计划》,提出加快IPv6规模部署是落实网络强国战略的重要举措。
 

  今年7月,经中央网络安全和信息化委员会同意,中央网信办、国家发展改革委、工业和信息化部又印发《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》,明确了未来五年推进IPv6规模部署和应用工作的重点方向。
 

  综合来看,我国IPv6规模部署的思路是:以应用为突破口,带动基础设施、终端的协同贯通、创新发展。
 

  在发展路径上主要有四个阶段:

  ◇ 2018年,属于追赶阶段。此阶段,我们设定的目标是“可用”,即用户能使用IPv6网络。

  ◇ 2019年~2020年为同步阶段,也即IPv6的“好用”阶段。这阶段,IPv6网络性能与IPv4网络性能趋同。

  ◇ 2021年~2025年,是IPv6对IPv4的超越阶段,此阶段可定位为用户对IPv6的“爱用”,使用IPv6网络成为ICP首选。

  ◇ 2026年~2035年为引领阶段,也即IPv6的“全用”阶段,即用户不再使用IPv4网络。
 

  在推进IPv6规模部署上,国家给出了明确清晰的分工,调动了各个部委的资源,分为云(应用基础设施)、管(网络基础设施)、端(移动和固定终端)、用(典型应用及政企、央媒、央企网站)、监(监测平台)五个方面,贯穿了IPv6规模部署的全阶段,分别由国家相关部委负责。政府部门也积极推进IPv6规模部署,包括工信部、国办、国资委、教育部、财政部等多个部门发布相关部署行动计划。

 

IPv6规模部署成效显著
 

  总体上看,我国IPv6规模部署工作呈现加速发展态势:
 

  1.IPv6活跃用户数显著增加,已分配IPv6地址的用户数快速增长。
 

  根据对30款典型互联网应用实时采样和监测的数据显示,截至2021年5月,我国IPv6活跃用户数已达5.28亿,约占中国网民的53.39%,初步完成《行动计划》中制定的“截至2020年我国IPv6活跃用户数超过5亿、互联网用户占比超过50%”的目标,IPv6良性发展环境日臻完善。
 

  2.IPv6流量快速增长,但在总流量中的占比有待提升。
 

  截至2021年3月,城域网IPv6流入流量为8671Gbps,占比为3.37%;LTE核心网IPv6流入流量7506Gbps,占比13.67%,在全球处于平均水平。
 

  3.IPv6地址拥有量能满足当前发展需求,且拥有较丰富的储备。
 

  截至2021年上半年,我国已申请IPv6地址资源总量达到59030(/32),地址资源位居全球第一。同时,IPv6自治系统(AS)数量平稳提升。截至2021年上半年,我国支持IPv6 AS达到388个,支持IPv6 AS占比58.08%。
 

  4.网络基础设施全面开通IPv6,骨干网络IPv6网络性质与IPv4网络性质趋同。
 

  目前,30省的333地市LTE网络全部完成IPv6改造,互联网骨干网、承载网全部支持IPv6,城域网全面完成IPv6改造,14个骨干网络直联点实现IPv6互联互通,开通网间带宽14.6Tbps。虽然骨干网络IPv6网络性质与IPv4网络性质趋同,但是端到端质量仍存在明显差距,IPv6网络性能和应用需求矛盾依然突出。
 

  5.数据中心改造进度超前,内容分发网络和云服务改造持续提升。
 

  数据中心(IDC)基础电信企业率先完成IPv6改造,三大基础电信企业的超大型、大型、中小型IDC已基本完成IPv6改造。截至2021年5月,已经完成全部907个IDC IPv6改造,838个IDC接入国家IPv6发展监测平台。
 

  内容分发网络(CDN)具备在全国范围内提供服务的能力,11家TOP CDN企业全国范围支持IPv6能力覆盖,完成IPv6改造CDN节点数4504个,占比93.56%;11家TOP云服务企业完成全部20款重点云服务改造,云服务可用域、可用机型IPv6可用性仍需提升。
 

  6.LTE终端瓶颈制约已经消除,家庭无线路由器支持度有待提速。
 

  移动终端IPv6支持度良好,在国内市场占比靠前的10个品牌移动终端均已支持IPv6,基础电信企业采集的手机、家庭网关终端均支持IPv6。但在固定终端IPv6支持度还存在问题,尤其是家庭无线路由器,成为目前实现IPv6端到端打通的瓶颈。
 

  7.政府和央企网站发挥示范引领作用,新闻媒体网站改造提速。
 

  其中,政府和央企网站先行,新闻网站IPv6支持率大幅提升。当前,85家国务院部门网站中,有70家支持IPv6访问,占比为82.35%;32家省级地方政府网站中,有31家支持IPv6访问,占比为96.88%;97家中央企业门户网站,有71家支持IPv6访问,占比73.20%;16家中央重点新闻网站,有16家支持IPv6访问,占比100%;137所“双一流”高校网站中,共有131家支持IPv6访问,占比95.62%。
 

  8.商业网站及应用改造明显加速,改造广度和深度有待提升。
 

  典型商业网站积极推进IPv6升级,有序引导用户转化,截至2020年5月,TOP 100商业网站及应用全面支持IPv6访问,平均IPv6流量占比为38.45%(移动终端侧数据),平均IPv6活跃占比为56.13%。
 

IPv6发展存在三大堵点
 

  经过几年的行动,我国IPv6规模部署取得了积极的成效。但总体来看,我国IPv6活跃用户占比、流量占比与国际领先国家相比还有一定的差距。
 

  IPv6规模部署还存在一些问题,如固定终端的“最后一公里”需要打通,IPv6应用改造的广度和深度还需加强,IPv6改造的推动力需由政府推动转向内生驱动,IPv6的网络价值以及为千行百业的赋能作用还未发挥,IPv6所推动的技术产业生态体系还需培育与优化。
 

  堵点一:端到端网络性能和服务能力尚需改善
 

  在骨干网层面,我们通过对全网的ICMP ping测试,结果显示IPv6网络质量与IPv4趋同,性能差保持在10%以内,一些地区IPv6的性能甚至优于IPv4的性能。
 

  但是在端到端层面,IPv6网络质量较IPv4网络质量仍有差距,部分地区的IPv6网络指标较差,IPv6网络传输时延和丢包率等性能指标与IPv4网络相比仍存在不稳定性。
 

  然而,在加速IPv6端到端应用性能提升方面涉及对接运营商、CDN、云平台、应用多个环节,问题难以定位,协同解决难度大。
 

  堵点二:互联网应用改造广度与深度有待提高
 

  今年上半年,TOP 100 App的互联网应用IPv6流量占比测试结果显示:平均IPv6流量占比不足40%,6月平均占比为38.45%,其中52个APP测试结果低于平均值。
 

  互联网应用IPv6流量占比偏低的原因主要是改造深度不足,未带动整体流量规模提升。具体表现在:
 

  一是深度链接支持率低。目前网站及应用大多是IPv6首页可达,更深层次的链接还未支持IPv6访问,其中联网应用改造在网站层面最大的冋题是当前政府及央企网站的应用改造是利用转换设备及机制来实现,相对而言,互联网企业的改造更充分。
 

  二是核心内容支持度少。视频、直播、游戏等大流量集中的应用,核心内容支持IPv6访问较少。
 

  堵点三:终端支持IPv6“最后一公里”还需进一步打通
 

  目前有约超90%的家庭通过家庭路由器连接Wi-Fi上网,但是存量家庭网关、家庭路由器的替换涉及用户个人行为,难以控制。
 

  其中,基础电信企业约有1.5亿的存量家庭网关(光猫)无法远程升级,需随着业务发展逐步替换;家庭路由器对IPv6协议栈的支持程度相对较差,双栈性能差距明显,部分虽然支持IPv6,但并未默认打开,存在用户不会配置的问题。
 

“十四五”时期的IPv6发展
 

  “十四五”时期是加快数字化发展、建设网络强国和数字中国的重要战略机遇期,为全面深入推进IPv6规模部署和应用,加快促进互联网演进升级,国家相关部门印发《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》(以下简称《通知》)。《通知》以“深入部署”与“大规模应用”为核心,强调部署与应用之间相互协同促进。
 

  总体来看,《通知》继承了《行动计划》前期发展成效,突出应用,兼顾部署;抓住关键,重点突破。从关键矛盾出发,聚焦疏通发展中的“堵点”,瞄准薄弱环节,精准发力,补齐短板。
 

  围绕10个关键改造环节,提出了30项重点任务,明确了未来五年推进IPv6规模部署和应用工作的重点方向;采用总体规划、层次推进、分步而治的方式,提出“两步走”战略安排。有几点需要关注:
 

       1.从指导思想来看
 

  《通知》以全面推进IPv6技术创新与融合应用为主线,以提升应用广度深度为主攻方向。实现“三个转变”,即从能用到好用、从数量到质量、从外部推动向内生驱动的转变。
 

       2.从基本原则来看
 

  《通知》包括四个方面:

  ◇ 政府引导,市场驱动。加强顶层规划、统筹协调、政策支持、环境营造、标准引领和督促落实,大力推进IPv6融合创新应用;

  ◇ 创新赋能,应用落地。积极支持IPv6技术创新、应用创新、服务创新、管理创新,充分释放IPv6技术潜能和优势,持续激发内生动力,夯实产业生态基础,大幅提升IPv6应用广度和深度;

  ◇ 问题导向,分类施策。聚焦解决关键环节不畅、应用程度不深、终端支持不足等问题,加强分类指导、示范引领、验证测试、监测通报,精准协同发力,突破瓶颈问题,全面提升发展水平;

  ◇ 系统推进,保障安全。加强前瞻性布局、全局性谋划、整体性推进,更好地发挥中央、地方和各方面积极性,形成工作合力,系统推进IPv6技术、产业、网络、终端、应用、安全建设,实现协调并进。
 

       3.从主要目标来看
 

  《通知》与《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》紧密结合,在定性与定量层面提出了具体的发展目标。
 

  在定性层面,一是要求三年形成大改观。在2023年实现基本建成先进自主的IPv6技术、产业、设施、应用和安全体系,形成市场驱动、协同互促的良性发展格局。
 

  二是要求五年形成不可逆转之势。在2025年全面建成领先的IPv6技术、产业、设施、应用和安全体系,我国IPv6网络规模、用户规模、流量规模位居世界第一位,成为全球“IPv6+”技术和产业创新的重要推动力量,网络信息技术自主创新能力显著增强。
 

  三是要求2030年完成向IPv6单栈的演进过渡,IPv6与经济社会各行业各部门全面深度融合应用。
 

  在定量层面,针对包括规模、流量、终端、应用、创新等关键要素给出了具体的时间节点发展指标,明确提出“IPv6+”创新应用项目试点建设。
 

       4.从重点任务来看
 

  ◇ 强化网络承载能力,建设性能先进的网络基础设施体系;

  ◇ 优化应用服务性能,建设性能先进的应用基础设施体系;

  ◇ 提升终端支持能力,突破终端瓶颈问题;

  ◇ 拓展行业融合应用,行业领域建设全面覆盖的应用体系;

  ◇ 加快政务应用改造,在政务领域建设全面覆盖的应用体系;

  ◇ 深化商业应用部署,补齐应用短板,提升IPv6应用深度和广度;

  ◇ 培育创新产业生态,建设生态良好的产业体系,打造创新发展新优势;

  ◇ 加强关键技术研发,建设开放创新的技术体系;

  ◇ 推动标准规范制定,加强标准引领,建设系统完备的标准体系;

  ◇ 强化安全保障能力,建设先进自主的安全体系。
 

       5.从保障措施来看
 

  一是加强组织领导。加强各地区、各部门的组织领导,压实工作责任,制定具体工作方案并推进任务落实;中央网信办、国家发展改革委、工业和信息化部等部门需健全统筹协调机制,加强统筹协调、整体推进和督促落实,制定实施IPv6发展年度工作计划,压实推进各项目标任务落实。
 

  二是完善政策支持。完善政策措施,优化发展环境,统筹资金,加大支持力度,以新基建项目支持IPv6专项;在基础电信企业业绩考核中,支持和鼓励企业积极开展IPv6相关工作;强化政企联动、多方参与,实现技术、产业、网络、应用协同推进。
 

  三是开展监测通报。优化IPv6发展监测指标体系,加强IPv6发展指标研究;完善国家IPv6发展监测平台,扩展监测范围,提高IPv6发展情况监测能力,全面掌握并及时发布IPv6发展数据;完善IPv6部署应用监测通报制度,定期开展部门、地方、企业、行业IPv6发展情况监测与通报,督促落实进度。
 

  四是组织试点示范。在重点企业、重点行业、重点部门、重点区域和城市,组织开展IPv6全链条、全业务、全场景部署和应用试点,通过边总结、边推广,以点促面的形式,整体提升IPv6规模部署和应用水平。
 

  五是加强宣传推广。加大IPv6发展成果宣传力度,营造全社会共同参与推进IPv6规模部署和应用的良好氛围;组织IPv6行业交流活动,搭建行业合作平台联盟方阵;定期发布重点企业、重点行业、重点区域优秀案例,发挥示范引领作用;举办IPv6技术应用创新大赛,推动下一代互联网人才培养。
 

  六是深化国际合作。积极参与联合国等多边框架工作,充分利用各类国际合作平台,开展IPv6部署应用国际交流合作。
 

鼓励基于IPv6的创新应用
 

  当前,中国经济进入数字化转型时期,产业互联网、工业互联网、车联网、VR/AR、智慧城市、智能制造、远程医疗等应用场景对网络便捷开通、更低时延、更大带宽、差异服务连接能力提出更高的要求,也对今天的IPv6网络技术和应用技术实现从“能用”到“好用”的数字化转型提出更多期待。
 

  在国家战略和内生需求的双轮驱动下,我国作为互联网后发国家,应以IPv6规模部署为契机,积极开展网络新技术、新应用的实验验证和应用示范,提升我国在互联网领域的技术话语权,推动基于IPv6的下一代互联网创新。
 

  对此,推进IPv6规模部署专家委成立“IPv6+”创新推进组,鼓励产业各界共推IPv6+创新。“IPv6+”就是要更快、更优、更稳、更省,其发展愿景是打造新基建高质量底座,赋能数字经济,优化现代基础设施技术体系,赋能现代化基础设施承载能力,支撑现代化基础设施产业体系,实现从万物互联到万物智联。
 

  (本文来源:中国教育和科研计算机网,内容根据中国信息通信研究院标准所互联网中心主任、推进IPv6规模部署专家委员会副秘书长田辉的报告整理)

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