我國下一代互聯網建設面臨的挑戰與對策部署

摘 要：本文闡明了我國下一代互聯網發展的重要性，分析了我國下一代互聯網發展的基礎以及面臨的挑戰，并介紹了我國電信運營商和互聯網企業的對策和部署。

關鍵詞：IPv6 下一代互聯網 挑戰 對策 部署

【中圖分類號】G202 【文獻標識碼】A

國際互聯網協會將每年的6月6日定為世界IPv6①日，旨在推動IPv6在全球的部署。今年的IPv6日，由中國下一代互聯網示范工程（CNGI）專家委員會主辦的“下一代互聯網發展建設峰會”在北京召開，國家發改委、工業和信息化部、教育部、科技部、中科院領導出席會議并致辭，三大運營商和互聯網相關企事業單位一千多位代表參會，共同探討推進我國“十二五”期間下一代互聯網建設。

互聯網是與國民經濟和社會發展高度相關的重大信息基礎設施，互聯網的發展水平已經成為衡量國家綜合實力的重要標志之一。但是基于IPv4的現有互聯網，用于標識網絡設備和終端設備的網絡地址約有40億個，目前已經基本分配殆盡，2011年2月3日，全球IP地址分配機構IANA（互聯網編號分配機構）的IPv4地址分配完畢，2012年4月15日，亞太地區IP地址分配機構APINC（亞太互聯網信息中心）的IPv4地址基本分配完畢。中國互聯網絡信息中心（CNNIC）2013年1月15日發布的第31次《中國互聯網絡發展狀況統計報告》顯示，截至2012年底我國網民數量達到5.64億，普及率為42.1%，②互聯網已經滲透到國民經濟和社會發展的各個領域。但是由于技術和歷史原因，我國互聯網存在著網絡地址獲取量不足、安全可信度較差、服務質量較低等突出問題。尤其是我國僅擁有3.30億個IPv4地址（不含港澳臺地區），人均約0.24個，遠遠低于美國的4.95個和韓國的2.22個，即使大量使用地址翻譯（NAT）技術，仍不能滿足快速增長的應用需求。基于IPv6的下一代互聯網，地址空間是現有互聯網的1029倍，我國擁有的IPv6地址數量位于第五位，占全球已分配IPv6地址總量的5.64%。截至2012年5月，全球13個域名系統（DNS）根服務器中共有9個添加了有效的AAAA記錄（指向IPv6地址的記錄），全球313個頂級域名服務器中支持IPv6的達到266個，全球活躍的IPv6 BGP路由數為9340條。

推動互聯網由IPv4向IPv6演進過渡，并在此基礎上發展下一代互聯網已經成為世界各國政府的共識，歐洲和美國、日本等發達國家紛紛出臺國家戰略層面的規劃和布局。美國為了繼續保持互聯網的全球領袖地位，在網絡改造、運營、制造、資源儲備等方面加快布局，并以政府網絡為先導帶動IPv6轉換。2012年5月，美國發布政府網絡的新版IPv6發展路線圖，制定2012～2014年工作計劃，確定在2014年實現網絡、業務、DNS服務器、手機終端全部支持IPv6，并完成向IPv6的過渡。同時，將美國政府其他各項行動計劃，如云計算、數據中心、可信連接、DNSSec等與IPv6統籌考慮。歐洲希望改變在互聯網領域落后美國的局面，通過“先移動，后固定”的方式應用IPv6，徹底解決未來移動網絡服務可能面臨的地址空間問題，并憑借在移動通信領域的優勢力爭在未來網絡經濟中與美國并駕齊驅。日本較早開始IPv6技術和應用研究，積極開展物聯網、泛在網絡等應用領域的部署，希望在未來的通信領域縮小與歐美的差距。

一、我國高度重視下一代互聯網發展

“十二五”期間，我國將加快推進經濟結構調整和發展方式轉變，加快培育戰略性新興產業，為下一代互聯網提供新的戰略機遇。2011年12月23日，國務院總理溫家寶主持召開常務會議，研究部署加快我國下一代互聯網產業發展問題。會議指出，抓住新形勢下技術變革和產業發展的歷史機遇，在現有互聯網基礎上進行創新，發展地址資源足夠豐富、先進節能、安全可信、具有良好可擴展性和成熟商業模式的下一代互聯網，對于加強信息化建設，全面提高我國互聯網產業發展水平，具有重要意義。2012年5月9日，國務院常務會議研究部署推進信息化發展、保障信息安全工作，提出“加快部署下一代互聯網，重點研發下一代互聯網關鍵芯片、設備、軟件和系統，推動產業化”。

2012年3月27日，國家發改委、工業和信息化部、教育部、科學技術部、中國科學院、中國工程院、國家自然科學基金會研究制定并下發《關于下一代互聯網“十二五”發展建設的意見》，確定了我國發展下一代互聯網的指導思想、基本原則、發展目標、發展路線圖和時間表。

“十二五”時期，我國發展下一代互聯網的路線圖和主要目標為：2013年底前，開展國際互聯網協議第6版網絡小規模商用試點，形成成熟的商業模式和技術演進路線；2014年至2015年，開展大規模部署和商用，實現國際互聯網協議第4版與第6版主流業務互通。在此過程中，形成一批具有較強國際影響力的下一代互聯網研究機構和骨干企業，全面增強互聯網產業對消費、投資、出口和就業的拉動作用，增強對信息產業、高技術服務業、經濟社會發展的輻射帶動作用。重點包括如下五項任務：第一，加強資源共建共享，建設寬帶、融合、安全、泛在的下一代國家信息基礎設施，推動網站系統升級改造；第二，重點研發下一代互聯網關鍵芯片、設備、軟件和系統，加快產業化及現網裝備；第三，推動下一代互聯網商用進程，促進新型業務研發、現網試驗和在線應用，建設基于國際互聯網協議第6版的三網融合基礎業務平臺，加快發展融合類業務應用，支持物聯網、云計算、移動互聯網發展；第四，加強網絡與信息 安全保障，強化網絡地址及域名系統的規劃和管理，全面提升下一代互聯網安全性和可信性；第五，完善技術和產業標準體系，加強關鍵理論和核心技術研究。

目前，互聯網產業鏈各環節已經形成了加快發展下一代互聯網的迫切需求，國內運營商亟需獲取豐富的地址資源，設備制造商亟需尋找新的增長點，服務提供商亟需開發特色服務，用戶迫切需要更先進的網絡設施和更安全優質的業務體驗。國家相關部委相繼出臺了促進下一代互聯網發展的相關政策和規劃。國家發改委副主任張曉強提出，物聯網、云計算、移動互聯網、三網融合等新興交互式應用將大規模發展，“需要更多的網絡地址空間和更堅實的網絡基礎設施”。2012年2月17日，國家發改委辦公廳發布《關于組織實施2012年下一代互聯網技術研發專項、產業化和規模商用專項的通知》。工業和信息化部副部長楊學山指出，下一代互聯網也是我國“經濟社會發展大局和信息化建設大局的關鍵環節和重要內容”，是提高勞動生產效率、轉變發展方式的關鍵。工業和信息化部先后制定了《互聯網行業“十二五”發展規劃》等11個下一代互聯網相關規劃。

二、我國下一代互聯網的發展基礎

近年來我國組織實施了下一代互聯網示范工程（CNGI），并通過國際科技重大專項和其他相關科技計劃，在基于IPv6的下一代互聯網理論研究和標準制定、網絡基礎設施建設、關鍵設備研發、技術實驗與應用示范等方面取得了一系列成果，鍛煉培養了一批專業人才，為下一步產業發展打下了良好基礎。中國下一代互聯網示范工程（以下簡稱CNGI）經國務院批準于2003年啟動，由國家發改委、工業和信息化部、教育部、科學技術部、中國科學院、中國工程院、國家自然科學基金委等部委聯合組織實施，是涵蓋下一代互聯網理論與技術研究、科學實驗、設備研發及產業化、網絡建設優化、新型業務運營、關鍵標準制定、重要行業應用、網絡安全防護等領域的重大系統工程。CNGI以政府推動、企業主導、市場選擇、保障信息安全為發展原則，以自主創新與國際合作相結合為發展途徑，以培育和完善下一代互聯網產業鏈為核心任務。CNGI先后支持建設了六個主干網（覆蓋全國22個城市、連接59個核心節點）、兩個國內/國際交換中心（北京和上海）、273個駐地網。2005年至2006年，共設立103個CNGI研究開發、產業化及應用示范項目，其中技術實驗、應用示范和標準研究56個，系統研發及產業化項目47個。2008年底開始組織實施下一代互聯網業務試商用及設備產業化專項，在新型技術業務的應用和試商用、關鍵設備產業化、重要標準規范的研究制定三個領域，重點支持了46個項目，積極推進下一代互聯網向更高層次、更廣領域應用。

CNGI-CERNET已經建成CNGI-CRENET2/6IX互聯交換中心和CNGI高校駐地網等下一代互聯網試驗網基礎設施，基于已經取得的IPv6關鍵技術成果，開展了多種教育和科研重大應用的部署。在100所高校全面推進校園網IPv6技術升級改造。與國內廠商合作，開發了基于IPv6網絡服務平臺、網絡管理與安全檢測系統、IPv6網絡過渡系統、物聯網設備與系統等，共同推進IPv6網絡支撐技術試商用。CERNET2項目取得了良好的效益和應用成果，為我國一大批下一代互聯網科研項目和課題提供了開放性實驗環境，為國產IPv6核心路由器提供了實際使用環境，提高了國產網絡核心設備的競爭力，提高了我國在下一代互聯網研究中的國際地位，培養和儲備了下一代互聯網技術的高層次人才。

三、下一代互聯網發展面臨的挑戰

在安全方面，IPv6自身可能帶來多種安全威脅。IPv6和IPv4傳輸數據包的基本機制沒有改變，IPv4網絡中除IP層以外的其他四層出現的安全攻擊在IPv6中仍然會存在。IPv6地址擴展雖然能夠解決網絡地址的緊缺問題，但是它的規模也為安全檢測帶來難題，如海量地址的查詢變得更加復雜。IPv6協議本身也存在諸多安全隱患，例如：攻擊者可能利用IPv6分組的擴展頭部，通過自制惡意數據包來攻擊路由器和主機，無狀態地址自動分配可能使非授權用戶更容易接入和使用網絡等。IPv4向IPv6過渡時期中，IPv4與IPv6間的非對稱性、過渡形式的多樣性等，安全防護將面臨更復雜的形勢。目前我國正處于IPv6網絡的推廣階段，尚未真正大規模商業化部署，大量未知威脅尚未暴露。我國網絡安全基礎設施、重要行業對IPv6的安全防護能力不足，無法應對下一代互聯網大規模推廣應用帶來的安全問題，產業化不足，無法滿足安全防護需求。

IPv6網絡的發展仍然缺少商業需求，可以預見在未來很長一段時間內IPv4將與IPv6共存。目前國內外已經提出多種過渡技術方案，但是需要在這些方案中做出選擇和協調。國內的互聯網企業在演進過渡中也面臨很多挑戰，例如現有很多業務系統不支持IPv6，需要花費大量的人力進行開發、升級和測試工作。

四、我國電信運營商和互聯網企業的對策及部署

根據網絡技術發展趨勢和發展下一代互聯網的歷史機遇，國內電信運營商很早就開始布局下一代互聯網的規劃研究，并制定了“十二五”以及更長時期下一代互聯網的發展計劃。

中國電信自2001年起在下一代互聯網領域開展研究及技術儲備，圍繞網絡、業務和終端，在演進策略、技術研發、設備測試、現網實驗等方面做了大量的探索和積累，其發展里程可以分為四個階段：2001～2002年，技術試驗階段；2003～2006年，CNGI網絡建設階段；2010～2011年，現網實驗階段；2012年開始，承接國家商用試點階段。面對試商用的需求，中國電信已經開展了全方位的準備。中國電信與清華大學于2009年成立聯合實驗室，共同研發關鍵技術，推動標準化與產業化。推動網絡設備和終端設備的成熟，發布IP網絡各項設備的技術規范，開展現網實驗驗證，積極參與終端廠家合作，推動其支持雙棧等過渡技術，并積極推動CP/SP向IPv6遷移，為中小CP/SP提供低成本的遷移方案，探索基于IPv6的物聯網應用和行業應用，支撐了上海世博會和深圳大運會等重大項目，所開展的這些工作為下一代互聯網的演進奠定了基礎。

中國電信下一代互聯網的推進計劃主要包括四個方面內容：架構演進、技術創新、網絡升級、推廣應用。下一代高智能網絡架構具有應用層開放、可管可控、網絡資源云化、邊緣智能的特點。在網絡過渡技術創新方面，中國電信以雙棧技術為基礎，結合DS-lite、LAFT 4over6等IPv6接入過渡技術，實現用戶向IPv6的平滑升級，并制定符合現網業務的設備規范，積極與產業鏈各方合作推進設備成熟。終端技術創新方面，推進芯片產業支持IPv6的同時，在Android平臺實現不依賴基帶芯片的IPv6功能，固網家庭網關要求支持雙棧、DS-lite、LAFT 4over6等過渡技術及自動化配置。為了承接國家下一代互聯網專項工作，中國電信擴大現場實驗規模，升級網絡，為用戶和CP/SP提供IPv6網絡環境，升級改造CP/SP集中的重點城市大型IDC網絡環境，全面開展骨干網雙棧化改造，京滬穗部分城域網開啟雙棧并引入DS-lite等過渡技術。

中國移動的移動用戶超過6億，IPv4地址嚴重不足。LTE具有永久在線特性，用戶開機至少需要一個IP地址，發展LTE和移動互聯網將消耗數十億地址，推進向IPv6演進是發展移動互聯網的需要。中國移動主要在三個方面推進IPv6：大范圍開展現網IPv6試點，在11個省市啟動了IPv6試點，首次實現IPv6TD-SCDMA終端接入現網；推進TD-SCDMA/TD-LTE產業IPv6發展，尤其是聯合廠商推出支持IPv6的TD-SCDMA和LTE芯片，促進終端和設備成熟；積極參與國際標準化組織IETF和3GPP工作并取得突破，發布3GPP首個IPv6指導性標準規范，在IETF發起LWIG工作組并擔任主席。結合國家發展下一代互聯網戰略，計劃在2013年發展300萬IPv6用戶，到2015年實現全網升級到IPv6，尤其重視移動互聯網產業鏈中終端IPv6芯片和系統的成熟。

中國聯通全面參與了CNGI核心網、駐地網以及研發和應用示范項目，承擔了大量下一代互聯網體系架構、寬帶業務和應用項目，推動IPv6的發展，并制定了在2013年實現不少于300萬IPv6寬帶接入用戶的目標。

在下一代互聯網應用方面，騰訊公司提出了調研、試點、準備、實施的四步走IPv6演進策略，目前已經完成IDC的技術測試和驗證，搭建了IPv6的試點運營平臺，支持各業務的進駐，同時已經完成主域名www.qq.com的IPv6支持工作，運營支撐系統也開始支持IPv6。以服務于智能電網建設為目標，國家電網公司計劃建設實驗網絡，兩個試點網絡，三個典型示范應用，覆蓋七個省市示范單位，最終實現IPv6在智能電網中的推廣應用。

（作者單位：清華大學計算機科學與技術系）

（本文編輯：莫玉玲）