中美IPv6發展現狀分析

馬軍鋒 中國信息通信研究院技術與標準研究所主任工程師

侯樂青 武警青海總隊網管中心高級工程師

專家視點

中美IPv6發展現狀分析

馬軍鋒 中國信息通信研究院技術與標準研究所主任工程師

侯樂青 武警青?？傟牼W管中心高級工程師

對全球IPv6發展的整體情況進行了分析和研究，重點對比美國、中國IPv6發展現狀，分析了導致中美IPv6發展存在較大差異的主要原因，并對我國后續發展提出了建議。

下一代互聯網；IPv6；IPv4

1 引言

1996年1 月，IETF正式發布RFC1883—互聯網協議第6版（IPv6），標志著互聯網IPv6時代的開始。然而，經過20年的發展，為從根本上解決IPv4地址枯竭問題而制定的IPv6協議，并沒有得到大規模的商用部署，其商用化進程遠不及業界預期。一方面，由于無類別域間路由技術和NAT（地址翻譯）技術的廣泛使用延緩了IPv4地址枯竭的進程，而且由于IPv6與IPv4不兼容，給技術的平滑演進增添了一定的困難；另一方面，最根本的原因是IPv6缺少合理的商業模式，短期來看部署者很難通過技術升級帶來收益，而且升級本身又是一個復雜的系統工程，需要打通端到端多個環節，同時還要培訓運維人員，因此多方原因阻礙了IPv6的商用化進程。但是，IPv6作為下一代互聯網技術演進的重要方向始終是產業界的普遍共識。

2016年11月7 日，互聯網架構委員會（IAB）發表聲明：建議各標準開發組織的網絡標準需完全支持IPv6，不再考慮IPv4；同時，希望IETF在新增或擴展協議中不要再考慮IPv4協議的兼容，IETF未來的協議工作重點在于優化和使用IPv6。近幾年，隨著亞太、北美以及歐洲IPv4地址資源池可用地址的枯竭，全球LTE網絡的大規模建設，以及寬帶網絡光進銅退的升級換代，IPv6商用化部署也邁入了一個新的發展階段。從Google的最新統計數據來看，全球IPv6的采用率為13.74%（截止到2016年9月），比1年前的6.99提高了6.75個百分點（年增長率接近100%），更是2013年1%的13.7倍。而隨著移動互聯網應用的普及（特別是LTE長時間實時在線業務），物聯網業務的進一步推廣（如NB-IOT、工業互聯網等），未來對IP地址資源的需求將會呈爆發式的增長，這會更進一步的推動IPv6商用化部署。

2 全球IPv6的發展現狀

在2011、2012年連續兩年“IPv6日”活動的推廣下，產業界各方對IPv6的重視程度顯著增加，全球IPv6的商用部署邁入了一個全新的發展階段，特別是伴隨著寬帶網絡和LTE網絡建設呈現出七大亮點。

（1）各國積極儲備IPv6地址資源

截止到2016年9月底，全球共有超過220個國家和地區組織申請了IPv6地址，申請量已經達到當前互聯網地址空間的18萬多倍，其中25.4%的地址塊已通告使用。

（2）網絡基礎設施建設穩步推進

全球13個根域名服務器中已有11個根域名服務器支持IPv6；1346個頂級域名服務器中已有1318個支持IPv6，占比達97.9%。域名服務器的升級改造為IPv6的全面商用部署奠定了堅實的基礎。

（3）商用網絡規模快速增長

目前，全球活躍的IPv6路由條目超過2.9萬條，支持IPv6的自治域超過1.18萬個，已有超過248個運營商永久提供IPv6的接入服務，基本形成覆蓋主要運營商、內容服務提供商和經濟區域的IPv6網絡。按照當前IPv6的發展速度，根據思科預測，到2020年，全球66%的移動設備將具有連接IPv6網絡的能力。

（4）支持IPv6訪問的內容日益豐富

當前，全球已注冊的1.95億多個網站域名，其中共有763萬多個域名支持IPv6“AAAA記錄”，占比達到3.90%。Alex排名前1000的網站，有超過18.1%的網站支持IPv6永久訪問，而且Alex排名前100萬的網站中，支持IPv6的網站數量顯著增加，共計達到23.3萬多個。與此同時，越來越多的移動APP應用也提供對IPv6的支持。蘋果公司宣布，從2016年6月1日開始，所有提交至蘋果APPStore的應用必需要兼容面向硬件識別和網絡路由的最新互聯網協議——IPv6-Only標準，將進一步豐富IPv6的訪問內容。

（5）用戶規模成倍增長

隨著網絡規模的不斷擴大，用戶規模也連續多年成倍增長。目前，全球已有94個國家發展IPv6用戶，用戶總量超過2.5億。如果按照當前的增速發展，那么在未來的5年里，全球將有近一半的互聯網用戶會成為IPv6用戶（見表1）。

表1 全球主要發達國家IPv6發展數據

（6）移動流量成為主要增長點

用戶的增長、網絡覆蓋規模的擴大以及內容的豐富，促進全球IPv6數據流量顯著增長。根據Akamai公司和阿姆斯特丹數據交換中心的監測數據，在過去的一年里，全球IPv6流量顯著增長，IPv6平均流量達到45.4G。據預測，到2020年，全球34%的網絡流量將由IPv6產生。

（7）移動終端操作系統對IPv6的支持進一步提升

最新的Android和Windows Phone系統包含一個“464xlatCLAT”組件，通過IPv6隧道封裝IPv4報文，發送到NAT64網關實現對IPv4信源的訪問。而iOS9系統是通過向應用提供一個“BumpintheAPI”的編程接口，通過IPv6隧道封裝IPv4報文，訪問IPv4的信源。

3 美國IPv6的發展現狀

美國政府一直高度重視IPv6發展，2012年發布《政府IPv6應用指南/規劃路線圖》全面推動IPv6的商用部署。在IPv6發展初期，美國政府與全球其他國家一樣并不是一番風順，同樣面臨很大的阻力，其網絡規模、用戶規模以及可訪問的IPv6內容源都比預期發展慢。但是，近兩年，隨著網絡寬帶化改造和LTE網絡的建設，美國IPv6商用化進程明顯加速，初步形成有利于IPv6發展的產業環境，步入市場驅動發展的快車道，主要體現在以下4個方面：

（1）IPv6地址申請量位居全球第一

作為全球擁有最多IPv4地址資源的國家，很清楚地址資源的戰略意義，積極儲備IPv6地址資源，已申請相當于IPv4地址空間4.25萬倍的IPv6網絡地址空間，其中31.87%的IPv6地址已經在網絡中通告使用。

（2）IPv6網絡覆蓋規模比例超過40%

美國四大移動運營商在LTE網絡建設中同步要求全面支持IPv6，其中AT&T Wireless、Sprint和VerizonWirelessLTE網絡支持IPv4/IPv6雙棧，T-MobileUSALTE網絡支持IPv6-Only單棧。在寬帶網絡方面，AT&T、Comcast以及GoogleFiber網絡都已支持IPv6，其中AT&T和Comcast的IPv6用戶訪問量分別占到58.21%和46.75%。

（3）主流ICP內容服務商全面支持IPv6

目前，美國主流的商業網站包括Facebook、Google、Tritter、Youtube、Linkin等全面支持IPv6，特別是Facebook數據中心內部已部署IPv6-Only的網絡，90%的流量通過IPv6承載，通過IPv6網絡訪問Facebook的流量已經超過IPv4網絡。另外，蘋果應用商店要求APP必須支持IPv6-Only標準協議的規定也會推動在移動互聯網領域提供更多的IPv6應用。

（4）IPv6用戶比例突破30%，達到9000多萬，其中Verizon Wireless和T-Mobile USAIPv6用戶數均超過70%；AT&TIPv6用戶數超過50%。

總的來說，通過近幾年的快速發展，美國在IPv6商用化部署進程中已形成終端、網絡和內容協同發展的良好局面，步入IPv6發展的市場化快車道。

4 我國IPv6的發展現狀

一直以來，我國政府高度重視下一代互聯網產業的發展，早在2003年，由發改委、工信部、科技部等部委聯合啟動CNGI國家戰略項目，推動基于IPv6的下一代互聯網產業發展。2012年，CNGI領導小組7部委聯合發布了《關于下一代互聯網“十二五”發展建設的意見》，明確了今后一個時期我國發展下一代互聯網的路線圖和時間表，標志著我國下一代互聯網產業發展邁入了一個新的階段。發改委、工信部等相關部委先后組織實施“下一代互聯網技術研發、產業化和規模商用專項”和“下一代互聯網信息安全專項”，開展“國家下一代互聯網示范城市”建設工作，以及發布《關于全面推進IPV6在LTE網絡中部署應用的實施意見》，全面推動IPv6下一代互聯網建設。

通過實施CNGI工程，我國在基于IPv6的下一代互聯網基礎理論研究、關鍵技術研發及設備產業化、技術試驗、應用示范等方面，取得了重要進展，這些為我國下一代互聯網的規模商用和加快發展奠定了良好基礎。但是從全球發展來看，當前我國IPv6的商用部署進展已落后于美國、歐盟等國家，整體發展水平體現在以下幾個方面：

（1）IPv6地址申請量位居全球第二

我國已申請相當于IPv4地址空間2.1萬倍的IPv6網絡地址空間，但其中僅有0.57%的IPv6地址已在網絡中通告使用。

（2）運營商IPv6網絡規模相對于IPv4網絡占比還非常低，而且尚未與國際IPv6網絡互聯

國內三大運營商的骨干網絡已經能夠支持IPv6，同時在產業化專項試點城市完成了接入網、城域網、IDC數據中心以及業務支撐系統的改造，并且對部分自營業務完成升級改造，但總體網絡覆蓋規模還比較低。而且由于終端和互聯網應用對IPv6的支持不足，在實際運營中網絡并未開啟IPv6功能。近兩年，隨著VoLTE業務的部署，特別是中國移動建成IPv6-Only的網絡承載VoLTE業務，將會極大促進支持IPv6的移動終端和IPv6移動用戶數的顯著增長。

（3）絕大部分主流網站和移動APP不支持IPv6

目前，國內網站及客戶端移動APP應用支持IPv6的數量還非常少，即使部分網站支持IPv6，也需要通過IPv6獨立域名訪問，對用戶而言是有感的，大多數用戶也不會去訪問。

（4）IPv6寬帶用戶數量還比較少

目前，我國IPv6寬帶用戶主要集中在Cernet2校園網中，運營商網絡中的IPv6寬帶用戶非常少。盡管中國移動VoLTE用戶已超過3000萬，但主要是承載話音業務，互聯網業務還是通過IPv4承載。

（5）IPv6網絡產品具備國際競爭優勢，產品類型豐富

目前，通信類網絡產品基本上已覆蓋原有IPv4產品，而且與國際基本同步，并在CNGI示范網絡中得到實際部署驗證。

縱觀我國IPv6的發展歷程，實際上起步早，也具有良好的產業基礎，但是一直未形成市場驅動的良性發展態勢，主要還是以政府主導和推動為主，IPv6網絡規模、用戶規模以及內容源等都與歐美發達國家存在較大差距。此外，由于我國IPv6的運營商骨干網還未與國際對接，所以一定程度上也不利于我國融入到全球IPv6發展的大潮中。隨著當前國際產業環境的變化，特別是一直困擾國內IPv6發展的芯片、操作系統以及商用中間件等對IPv6支持能力的提升（主要得益于美國IPv6的大規模部署），將為IPv6的快速發展掃除障礙。

5 中美IPv6發展的對比分析

我國IPv6的發展起步并不比美國晚，早期還略領先于美國的發展，但是近兩年，美國IPv6的發展已遠超我國，并且已經初步形成市場驅動的良性發展態勢，通過比較分析主要存在以下幾方面的原因：

（1）技術路徑的依賴

我國運營商由于缺少IPv4地址資源，所以在現網中大規模使用NAT技術，已形成成熟的運維體系，因此再向IPv6演進的過程中，就會依賴NAT技術路徑，選用NAT444的演進路徑，在一定程度上會阻礙IPv6的發展。而美國運營商由于IPv4地址充足，沒有對NAT技術的依賴，所以在選擇技術路徑時更傾向于雙?；蛘呤荌Pv6-Only。從長遠來看，采用NAT由于需要部署NAT穿越設備會增加業務的部署復雜度，特別是對于時延敏感的業務，由于需要多級NAT節點的處理，會增加時延；另一方面，維護兩套協議棧IPv4、IPv6，也會進一步增加運維的復雜度。

（2）產業生態的掌控力

我國在ICT領域的產業優勢是系統集成能力，而對于一些基礎關鍵技術還存在明顯的短板，如芯片、操作系統、數據庫以及一些商用中間件等，因此在早期由于WindowsXP系統以及移動智能終端的通信芯片、Andriod/iOS操作系統不支持IPv6，成為IPv6規模發展的瓶頸。近幾年，隨著美國大規模商用部署IPv6，整個產業生態環境有了很大的改善，芯片、操作系統等對IPv6支持有了很大改善，特別是移動終端對IPv6支持能力顯著提升，推動IPv6用戶的規模發展。

（3）產業鏈協同發展

我國IPv6發展還未打破“雞生蛋，蛋生雞”的怪圈，在引入IPv6新技術方面，互聯網公司普遍缺少主動升級改造的積極性，認為網絡不具備IPv6能力，沒有成規模的IPv6用戶，而且采用NAT技術可以解決地址不足的問題，所以從短期經濟效益來看，不足以推動向IPv6的升級演進。因此，我國沒有形成產業鏈協同發展的局面。而反觀美國，運營商、互聯網公司、設備商等產業各環節協同推進，已初步形成了協同發展的良好局面。

（4）政府推進力度

2012年，美國政府發布IPv6行動計劃中，國防部和政府部門設備采購中明確要求支持IPv6。而國內在這方面并沒有強制的要求，目前還是通過政府資助專項項目的形式推進。

6 結束語

當然，發展下一代互聯網是一個長期、復雜的過程，是一項系統工程，涉及技術、網絡、應用、用戶、終端以及政策環境等多方面，其影響因素也是復雜的、多方面的?！笆濉睍r期，我國政府仍高度重視下一代互聯網的發展，在規劃綱要中明確“超前布局下一代互聯網，全面向互聯網協議第6版（IPv6）演進升級”，同時在《國家信息化發展戰略綱要》也明確“加快下一代互聯網大規模部署和商用”。因此，在當前全球IPv6快速發展的新時期，我國發展下一代互聯網，一方面要積極發揮市場驅動作用，另一方面也需要政府通過營造良好環境，加大投入，充分調動社會各方資源，打破產業發展的臨界點。要積極引導運營商、互聯網公司、終端制造商等產業鏈各環節協調推進，共同解決下一代互聯網網絡建設、演進過渡、業務遷移、標準制定、技術研發、設備制造等重大問題。

[1]http∶//bgp.potaroo.net/iso3166/v6cc.html.

[2]http∶//bgp.he.net/ipv6-progress-report.cgi.

[3]http∶//www.cisco.com/c/en/us/solutions/collateral/serviceprovider/visual-networking-index-vni/mobile-white-paper-c11-520862.html.

[4]http∶//www.worldipv6launch.org/measurements/.

AnalysisonIPv6development in China andAmerica

MAJunfeng，HOULeqing

This paper describes the situation of global IPv6 deployment in recent years, emphasizes on comparing IPv6deployment between in USAand in China, analysis the major reasons leading to the big difference in IPv6 deployment, andthen puts forward suggestions for the further IPv6 deployment in our country.

next generation internet；IPv6；IPv4

2016-11-20）