十三五超前布局下一代互联网 IPv6奠定发展基石
2015年11月发布的《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十三个五年规划的建议》中提出：完善电信普遍服务机制，开展网络提速降费行动，超前布局下一代互联网。那么，下一代互联网是什么？相对于当前普及的这一代互联网，它的优势在哪里？多年来，中国教育和科研计算机网CERNET（China Education and Research Network）一直致力于下一代互联网技术的研究和应用，是我国下一代互联网示范工程 CNGI 中最大的核心网和唯一学术网，也是目前世界上规模最大的采用纯 IPv6 技术的下一代互联网主干网，为我国IPv6的技术应用积累了非常丰硕的成果。在此基础上，我们梳理了下一代互联网核心技术IPv6的发展现状及优势，以期对IPv6的基本发展情况和基础优势做一次普及和宣贯。
一、 下一代互联网技术的核心：IPv6
下一代互联网是指不同于现在互联网的新一代互联网。其主要特征是：采用IPv6协议，使下一代互联网具有非常巨大的地址空间，网络规模将更大，接入网络的终端种类和数量更多，网络应用更广泛。目前，以IPv4协议为核心技术的互联网面临重大的技术挑战，包括地址资源紧缺，网络安全漏洞多，网络服务质量不高，网络性能和带宽无法满足用户需求等等。为了克服这些固有缺陷，IPv6作为下一代互联网协议，其在地址容量、安全性、网络管理、移动性以及服务质量等方面有明显的改进。从IPv4逐步过渡到IPv6，并且以IPv6技术为核心来建设和发展下一代互联网，这已经成为了全球的共识。因此，要了解下一代互联网，首先要了解IPv6。
1、IPv6的定义及优势
IPv6是InternetProtocol Version 6的缩写，其中Internet Protocol译为"互联网协议"。IPv6是IETF（互联网工程任务组，InternetEngineering Task Force）设计的用于替代现行版本IP协议（IPv4）的下一代IP协议。
我们来看一下IPv4与IPv6的主要技术对比：
IPv4 | IPv6 |
地址长度32位 | 地址长度128位 |
IPSec为可选扩展协议 | IPSec成为IPv6的组成部分，对IPSec的支持是必须的 |
数据报头中没有支持Qos的数据流识别项 | 基本报头中的流标识字段提供数据流识别功能，支持不同类型的Qos要求 |
由路由器和发送主机两者来完成分段 | 路由器不再做分段工作，分段仅由发送主机进行 |
报头包括完整性检查 | 报头不包括完整性检查 |
报头包含可选项 | 所有可选内容全部移至扩展报头中 |
ARP使用广播ARP请求祯对IPv4地址进行解析 | 邻居发现报文替代了ARP请求顿 |
IGMP用于管理本地子网成员ICMP路由器发现为可选协议，用于确认最佳默认网关的IPv4地址 | 由MLD报文替代IGMP管理本地子网ICMPv6路由器请求和路由器发布报文为必选协议 |
使用广播地址发送数据流至子网所有节结点 | IPv6不再有广播地址，而是面向链路局部范围内所有节点的组播地址 |
地址配置方式为手工操作或通过DHCP协议 | 地址自动配置 |
在DNS服务其中，IPv4主机名称与地址的映射使用A资源记录类型来建立 | IPv6主机名称与地址的映射使用新的A6资源记录类型来建立 |
IN-ADDR、ARPA域提供IPv4地址到主机名解析服务 | IPv6.INT域提供IPv6的地址到主机名解析服务 |
支持576数据包（可能经过分段） | 支持1280B数据包（不分段） |
由此可见，IPv6最主要的优势主要体现在两方面：
（1）地址空间。在技术上做了很大改进,尤其是地址空间、网络安全等方面。 IPv6的地址长度为128位，其地址的理论数量为2128，以全球60亿人口来计算，一个人能分配的IPv6地址是56713亿亿亿个。说的通俗一点，IPv6地址的数量足以给地球上每一粒沙子分配一个地址。充足的IPv6地址，使任何一个物质都可能成为一个网络终端，从而解决现有互联网无法知道每一个数据来源的不足，使网络更具有安全性。因此，换句话说，IPv6的根本优势是能够建立可信的网络世界，保证互联网络的可持续发展。
（2）网络安全。从技术上来说，下一代互联网可在网络对象接入时，对其进行识别并且访问授权，这种数据加密的做法，增强了网络对象身份认同的机制，同时也提高了数据的完整性。从网络体系结构上来说，IPv6技术能保证网络上信息的真实性和可追溯性，使网络服务更加安全可靠且具有信服力。可见，IPv6 协议比IPv4的安全性有所改进，IPv4中常见的一些攻击方式, 例如网络侦查、 报头攻击、ICMP攻击、 碎片攻击、ARP 欺骗、 病毒及蠕虫等, 在IPv6网络中将难以奏效。
2、IPv6将成为互联网产业发展的基础
下一代互联网技术将以IPv6为核心，成为产业发展的基础。
互联网发展对地址提出了更大的需求。随着移动终端的广泛应用，微信、移动支付、OTT业务等移动互联网应用增加，对WIFI、无线局域网的需求暴增。这些应用，涉及安全防护、信息资源管理等方面的问题，需要大量的地址支持。同时，云计算、物联网飞速发展，也需要大量地址支持。比如云计算服务，服务器虚拟化后，一台物理机可以虚拟出很多虚拟服务器，如果虚拟服务器用的是私有地址，用户通过互联网访问就很麻烦，所以必须通过共有地址才能提供云计算服务。再比如物联网，如果想把所有电子产品、家用电器接到互联网，就必须为每一个物件分配一个IP地址。
但是，目前IPv4地址耗尽，网民人数不断攀升。全球IPv4地址的理论数量为40亿个，在2011年已经分配完毕，IPv4已经耗竭。以中国为例，中国分得的IPv4地址总数为3.35亿，但网民的人数超过了6.67亿人，平均两个人在共用一个IP地址。根据CNNIC最新的互联网发展报告，从2011年开始，中国的IPv4地址数量一直没有增加。
而IPv6能够有效解决地址资源问题，网络安全性和服务质量也大大提升。可见，IPv6取代IPv4，是以最有效的途径来解决当下的问题，将成为互联网产业持续发展的基础。
二、 我国IPv6的部署与发展
我国是IPv6研究工作启动较早的国家之一，我国政府对IPv6在我国的发展也高度重视。从我国IPv6的发展来看，可分为三个阶段：
第一阶段，从2003年到2010年，是技术试验和商用阶段。该阶段进行了IPv6的学术研究，搭建实验床，启动了中国下一代互联网示范工程CNGI，率先在很多高校开展了IPv6试商用，进行了技术、人才、产业的探索和培育，是IPv6技术标准化的过程，为大规模商用做准备。
第二阶段，从2011年到2015年，是大规模商用阶段。该阶段各个电信运营商开始大规模的部署，要求设备升级，IPv6技术的进一步标准化。该阶段主要通过政府引导实现IPv4向IPv6的过渡，呈现IPv4网络和IPv6网络共存的特点，新建网络须是IPv6网络，且可以和IPv4网络互联互通。
第三阶段，按照国家规划，从2016年开始，我国将进入全面普及IPv6的阶段。目前，我国IPv6正在按照规划路径顺利推进中。为引导我国IPv6发展，从2013年开始，国家陆续启动了北京、上海、南京等15个下一代互联网示范城市建设项目和长沙、株洲、湘潭下一代互联网示范城市群建设项目，这些城市即将完成IPv6网络的建设，IPv6大规模商用的目标已基本实现。随着国家"十三五规划"明确要求"超前布局下一代互联网"，2016年普及IPv6已经势在必行。
三、 总结：全面部署IPv6是互联网发展大势所趋
当前，IPv6在全世界已进入了实际部署阶段，截止2015年1月，从IPv6渗透率来看，部分国家已超过15%，比如比利时为32%，德国14%，卢森堡12%，瑞士10%，而中国仍不到1%。从用户数量来看，全世界的IPv6用户数达到了2亿，美国仍是全世界IPv6用户最多的国家，达到了3千万，紧随其后的是德国、日本和中国，中国目前的IPv6用户数是690万左右，大多数集中在教育网。
逐渐停止IPv4，全面部署IPv6，是全球下一代互联网发展的趋势。中国已具备超前布局以IPv6地址协议为基础的下一代互联网的实力，相信，中国IPv6的普及发展将很快如期而至。
文件来源：市场管理部
