IPv6+網絡創新體系發展布局

田輝 關旭迎 鄔賀銓

摘要：在中國互聯網協議第6 版（IPv6）規模部署全面實施的背景下，提出了 IPv6+網絡創新體系的發展目標，厘清了其概念的內涵與外沿，形成關鍵技術規劃布局，并據此構建面向2030年的 IPv6+網絡創新體系發展路徑。研究表明，中國應布局網絡編程、網絡層切片、網絡確定性、網絡隨路測量、新型組播、網絡自治以及可信安全等關鍵技術研究，推動核心設備、系統以及解決方案研發來引導產業發展，實施面向基礎電信網絡、行業信息網絡的試點示范，加快 IPv6+國家/國際標準體系的構建。

關鍵詞： IPv6+;網絡創新體系;技術布局;發展路徑;標準體系

Abstract： China's Internet Protocal Version 6（ IPv6） has achieved large-scale deployment . The development goal of the IPv6+ network inno?vationsystem? is put forward， the connotation and external edge of the concept? is clarified， the planning of? key technologies? has been formed， and the development path of the IPv6+ network innovation system for 2030 is constructed accordingly . The research of key tech?nologies including network programming， network slicing， certainty network， with-road measurement， new multicast routing， network au?tonomy， and credible safety network is arranged . The research and development of core products， systems， and solutions are promoted to guide industrial development， and the pilot project and demonstrations for basic telecommunications networks and industrial information net? works are implemented， which accelerates the construction of an IPv6 national/international standard system .

Keywords： IPv6+; network innovation system; technical layout; development path; standard system

互聯網是國民經濟和社會發展的重要基礎設施。當前，在全球范圍內，以5G、云計算為代表的新一輪科技革命和產業變革蓬勃興起，推動了互聯網通信模式從人與人通信向物與物通信以及人機交互模式轉變，這需要互聯網更加彈性、高效、可靠、安全。具體來說，互聯網應滿足以下需求：

（1）海量連接擴展需求。隨著移動互聯網、工業互聯網、物聯網等業務發展，海量異構終端將會接入互聯網，這要求網絡在具備海量接入能力的同時，還能夠保證帶寬、時延、抖動等指標要求，并盡量減少與業務特性無關的限制。

（2）靈活流量疏導需求。一方面，在互聯網時代，業務流量的爆發式增長已是必然趨勢;另一方面，云網融合推動網絡流量從南北向傳輸向東西向流量傳輸發展，這需要網絡具備靈活疏導、智能調度等能力。

（3）便捷網絡服務需求。從云的視角來看，計算、存儲、網絡等功能都要實現便捷的服務化。網絡服務化是云網融合對網絡聯接能力的內在要求，基本內涵包括簡化接口、自動化部署、路由可編程、故障快速閉環等。

（4）個性化服務質量需求。智能制造、交通、物流等垂直行業數字化轉型，對承載網絡提出毫秒級時延和100%可靠性保障等極致服務要求。而傳統網絡只提供盡力而為服務，不能滿足行業差異化和定制化需求。

（5）可信安全保障需求。產業在實現數字化發展的同時也存在新的安全風險，如云服務的虛擬化、數據開放化、松耦合的架構等。而原有的安全防護手段已不適用，因此有必要重建多維度、多領域的信任網絡安全架構。

1 IPv6+網絡創新體系

近年來，世界主要國家紛紛加強對網絡演進創新領域的戰略部署，力爭在新一輪技術和產業競爭中占據優勢。以互聯網工程任務組（IETF）、歐洲電信標準化協會（ETSI）、國際電信聯盟（ITU）為代表的國際標準組織，不斷擴大研究范圍，持續開展新型網絡技術的研究和探索。中國也高度關注并重視網絡創新演進發展， 2017年中共中央辦公廳、國務院辦公廳聯合發布《推進互聯網協議第六版（IPv6）規模部署行動計劃》 [1]，明確了中國 IPv6規模部署的總體目標、路線圖、時間表和重點任務，提出了“強化網絡前沿技術創新”“布局下一代互聯網頂層設計”“構建自主技術產業生態”等重點任務。經過4 年多的發展，中國建成了全球最大規模的 IPv6網絡，典型應用和特色應用不斷增多， IPv6規模部署取得了顯著成效，已具備開展網絡創新的堅實基礎。2019年，推進 IPv6規模部署專家委員會指導成立了 IPv6+創新推進組，提出打造 IPv6+網絡創新體系的戰略發展目標，確定用10年左右的時間，以推進 IPv6規模部署國家戰略為契機，建立可演進創新、可增量部署的 IPv6+網絡技術創新體系[2]，引領中國 IPv6+核心技術、產業能力及應用生態實現突破性發展，并提供以 IPv6+系列標準為代表的網絡演進創新中國方案，打造賦能數字化轉型發展的新型基礎設施。85EBF759-AD71-494E-BC1C-B9EC57520CBA

1.1概念內涵

IPv6+是基于 IPv6的下一代互聯網的升級，是對現有 IPv6技術的增強，是推動技術進步、效率提升，面向新一輪科技革命和產業變革的互聯網創新技術體系?；?IPv6技術體系再完善、核心技術再創新、網絡能力再提升、產業生態再升級， IPv6+可以實現更加開放活躍的技術與業務創新、更加高效靈活的組網與業務服務提供、更加優異的性能與用戶體驗，以及更加智能可靠的運維與安全保障。

IPv6+核心技術創新內容包括3 個方面：一是在 IPv6基礎上進行路由轉發協議及其功能的增強、完善，例如 IPv6分段路由、新型組播技術等;二是 IPv6與其他技術的融合應用，例如 IPv6與人工智能、軟件定義網絡等技術融合形成的網絡層切片、確定性轉發等;三是基于 IPv6開展的網絡技術體系創新，例如確定性轉發、隨流檢測和應用感知網絡等。

除了上述核心技術創新之外， IPv6+還將以網絡故障發現、故障識別、網絡自愈、自動調優等為代表的智能運維創新作為發展目標，同時將以5G 面向企業用戶（ToB）、云網融合、用戶上云、網安聯動等為代表的商業模式創新作為典型融合應用場景。

1.2外沿關系

業界普遍認為 IPv6不是下一代互聯網的全部，而是下一代互聯網創新發展的起點和平臺。? IPv6+正是基于 IPv6網絡技術體系的全面能力升級。借助海量地址和其他重要特性， IPv6成為萬物互聯的網絡基礎。? IPv6+的技術體系得到了全面升級，可以滿足數字化轉型的多樣化承載需求，它必將推動萬物互聯走向萬物智聯。當前以 IPv4/IPv6為代表的網絡技術體系促進了消費互聯網的繁榮，下一步 IPv6+可以全面升級網絡信息基礎設施，必將滿足千行百業數字化、網絡化和智能化轉型發展需求。

從代際演進的角度來看， IPv6+是面向5G 和云時代的網絡體系創新，是數字化時代的信息基礎設施“底座”。未來網絡則是以人類可持續發展為目標，解決社會、經濟和環境可持續發展問題的信息基礎設施，是未來人類社會的“基石”。如果說 IPv6+著重關注中近期網絡演進創新，那么未來網絡的目標則被定位為遠期發展?？梢灶A見， IPv6+與未來網絡將持續接力，不斷提升網絡服務能力，全面支撐社會可持續發展。

1.3關鍵技術布局

網絡技術體系方面的創新具體包括：面向5G 承載、云網融合以及產業互聯網提出的泛在、多元、彈性、高效、可靠、可信的承載需求，并基于 IPv6開展協議創新，研究多樣靈活的分段路由控制機制[3]，實現業務的快速開通、跨域互通、業務隔離、可靠保護;研究簡化控制的網絡編程機制[4]，以提高協議運行效率，減少協議開銷[5]，降低維護復雜度;研究泛在連接的差異化服務級別協議（SLA）技術，提供有時延、抖動、丟包邊界保障的確定性能力[6];研究大規模網絡層切片技術[7]，提供可交付、可測量、可度量、可計費的切片服務;研究帶內遙測的隨路測量技術[8]，支持異構網絡擴展、輕量開銷、協議健壯的網絡狀態數據采集;研究應用特征的網絡感知機制[9]，根據用戶、業務以及性能參數要求，進行無縫融合、后向兼容、可擴展性、無狀態依賴的精細化運營。IPv6+網絡創新體系技術布局如圖1 所示。

智能運維體系方面的創新具體包括：針對網絡長期處于人工為主、半自動運維為輔，且對網絡運行狀態缺乏感知的現狀，研究在 IPv6+網絡體系中以數據為核心、構建物理網絡的數字孿生，支持基于模型驅動的網絡服務創新;研究網絡能力開放編程技術，將高度抽象的網絡服務接口化，向用戶業務開放，使用戶能像調用計算和存儲資源一樣方便地調用網絡資源;研究在運維體系中引入人工智能技術，開展智能網絡資源編排、流量預測分析、網絡信息安全、用戶行為分析，實現被動運維到主動運維的轉變;研究網絡故障智能發現、識別、定界的優化閉環技術，使能自動、自優、自愈、自治的自動駕駛網絡。

網絡商業模式方面的創新具體包括：借助 IPv6+路徑可規劃、業務速開通、運維自動化、質量可視化、? SLA 可保障、應用可感知的特性，開展5G、云計算及產業互聯網融合應用場景創新，并研究5G 園區海量終端延伸到云端的場景，實現業務的高速接入、分片隔離、快速上云和業務質量保障;研究企業不同業務使用多云聯接的場景，根據業務時延、帶寬、可靠性等要求靈活選擇網絡路徑，實現云網資源的統一調度;研究工業互聯網全 IP 化場景需求，構建聯接工業園區、工業云平臺、工業內網的高質量網絡設施，確保業務不繞路、不斷網、不丟包、不延誤，滿足確定性服務需求。IPv6+典型融合應用場景如圖2 所示。

1.4能力緯度

基于 IPv6技術體系的全面演進與創新， IPv6+從超寬、廣聯接、確定性、低時延、自動化、安全可信等6 個維度，大幅提升信息網絡基礎設施的整體服務能力，這必將有力支撐千行百業數字化轉型與創新。

超寬能力持續釋放寬帶能力以應對未來業務不確定性的挑戰。端到端高速連接覆蓋從接入網絡、骨干網到數據中心網絡，承載千億聯接和萬物上云的數字洪流。

廣聯接能力提供靈活多業務承載和網絡服務化能力。利用網絡編程技術，該能力實現端到端流量調度、協議簡化和用戶體驗保障，滿足多業務融合承載體驗需求。

確定性能力為網絡提供可預期的確定性體驗。該能力可以利用網絡切片技術提供高安全、高可靠、可預期的網絡環境，實現微秒級抖動，并可利用無損網絡技術實現數據中心零丟包。

低時延能力提供人與虛擬世界實時交互的沉浸式體驗。在該能力的支持下，園區網絡端到端時延達到毫秒級，數據中心網絡端網協同時延達到微秒級。

自動化能力使能自動、自愈、自優、自治的自動駕駛網絡。該技術結合人工智能、隨流檢測、知識圖譜等關鍵技術可以實現異常智能分析，將故障恢復時間從小時級縮短到分鐘級。85EBF759-AD71-494E-BC1C-B9EC57520CBA

安全可信能力為網絡打造內生安全體驗。對所有訪問進行認證和鑒權，限制最小訪問權限?；谠凭W一體威脅協同處置，實現從小時級到分鐘級的威脅遏制。

1.5發展路徑

IPv6+技術體系演進大致劃分為3 個發展階段，具體如圖3 所示。

IPv6+1.0：重點開展技術體系創新，構建網絡開放編程能力，通過發展基于 IPv6轉發平面的段路由（SRv6）實現對傳統多協議標記交換（MPLS）、網絡基礎特性（虛擬專用網）、盡力而為業務（BE）、流量工程（TE）和快速重路由（FRR）等[10]的替代，實現業務快速發放、靈活路徑控制，利用自身的優勢來簡化 IPv6網絡的業務部署。

IPv6+2.0：重點通過智能運維創新，提升用戶體驗，并通過發展網絡切片/隨流檢測/新型組播/無損網絡等技術，提升算力，優化體驗。該階段需要發展面向5G 和云的新應用，如面向5G ToB的行業使能、云虛擬現實（VR） /增強現實（AR）、工業互聯網，以及基于數據/計算密集型業務，如大數據、高性能計算、人工智能計算等。這些應用體驗的提升需要引入一系列新的創新，包括但不局限于網絡切片、隨流檢測、新型組播[11]和無損網絡等。

IPv6+3.0：重點通過商業模式創新，發展應用驅動網絡。一方面，隨著云和網絡的進一步融合，需要在兩者之間設置更多的信息交互，也需要將網絡能力更加開放地提供給云來實現應用感知和即時調用;另一方面，隨著多云的部署加速，網絡需要更加開放的多云服務化架構來實現跨云協同和業務的快速統一發放和智能運維。

2 IPv6+標準工作進展

2.1國家/行業標準體系

2021年，中國通信標準化協會牽頭成立了 IPv6標準工作組，匯聚各方力量，統籌推進 IPv6國家標準、行業標準和團體標準的制定。工作組計劃用5 年時間形成較為完善的 IPv6+標準體系，并持續提升標準對細分行業及領域的覆蓋程度，提高跨行業網絡應用水平，保障數字經濟快速發展。規劃中的 IPv6+標準體系包括基礎創新類、網絡安全類、行業應用類、監測評價類標準。

基礎創新類標準是 IPv6+網絡適應5G、云等應用發展，發揮價值的基礎性、指導性和通用性標準，包括總體、基礎特性與增強的技術規范、關鍵業務的技術規范、操作維護管理（OAM）與保護技術規范、傳統承載與云網融合技術規范、網絡應用感知技術規范等。

網絡安全類標準是 IPv6+網絡基礎的安全基石，包括網絡設備通用安全技術要求、骨干/邊緣路由器設備網絡安全技術要求、數據中心/園區交換機設備網絡安全技術要求、網絡安全設備 IPv6網絡安全技術要求等。

行業應用類標準是 IPv6/IPv6+網絡在主要產業網絡部署落地的指南和規范，主要包括金融行業應用標準、能源行業應用標準、交通行業應用標準、教育行業應用標準、政務行業應用標準等。

監測評價類標準是 IPv6/IPv6+網絡服務質量的統一評價規范，指導著 IPv6網絡建設、運行、維護，主要包括用戶、流量、網絡濃度標準測試方法、應用濃度標準測試方法、終端濃度標準測試方法等。

2.2國際標準分布

IPv6+標準的相關工作正在互聯網工程任務組（IETF） [12]、電氣與電子工程師協會（IEEE）、歐洲電信標準化協會（ETSI）等標準組織中有條不紊地展開，國際標準分布如圖4 所示。在多個技術方向上，中國標準已經與國際標準呈現齊頭并進的態勢，特別是一些與新應用、新場景結合緊密的方向上，中國標準創新已經走在世界前沿。

4結束語

加快 IPv6+技術創新、產業發展和應用部署，有利于重塑中國互聯網創新體系，激發創新活力，培育新興業態。這對打造 IPv6規模部署、應用高質量發展新優勢、加快互聯網演進升級、助力經濟提質增效具有重要意義。下一步，建議相關部門強化政策引導，統籌各方力量，完善 IPv6+技術體系頂層設計，并圍繞 IPv6+關鍵技術、核心產品及解決方案等加強測試驗證、試點示范，提升創新成果轉化水平，增強自主創新能力，形成中國在網絡技術演進創新領域的先發優勢。

參考文獻

[1]推進互聯網協議第六版（IPv6）規模部署行動劃[EB/OL].（2017-11-26）[2021-12-10]. http：//www.gov.cn/zhengce/2017-11/26/content_5242389.htm

[2]田輝， 魏征.“IPv6+”互聯網創新體系[J].電信科學， 2020， 36（8）：2-10. DOI：10.11959/j.issn.1000-0801.2020256

[3] FILSFILS? C，? DUKES? D，? PREVIDI? S，? et? al. IPv6 segment? routing? header ： RFC8754[S]. IETF， 2020

[4] FILSFILS? C，? CAMARILLO? P，? LEDDY J， et al. Segment? routing over? IPv6（SRv6） network programming： RFC 8986[S]. IETF， 2021

[5] CHENG W， LI Z B， LI C， et al. Generalized SRv6 network programming for SRv6?? compression?? [EB/OL].? （2021-10-25）? [2021-12-02].?? https：// datatracker.ietf.org/doc/draft-cl-spring-generalized-srv6-for-cmpr/85EBF759-AD71-494E-BC1C-B9EC57520CBA

[6] FINN? N，? THUBERT? P，? VARGA? B，? et? al.? Deterministic? networking architecture： RFC8655[S]. IETF， 2019

[7] DONG J， BRYANT S， LI Z Q， et al. A framework for enhanced virtual private networks services [EB/OL].（2018-12-17）[2021-12-10]. https：//datatracker. ietf.org/doc/draft-ietf-teas-enhanced-vpn/

[8] SONG H， QIN F， CHEN H， et al. In-situ flow information telemetry [EB/OL].（2021-10-21）[2021-12-05]. https：//datatracker. ietf. org/doc/draft-song-opsawg-ifit-framework/

[9] LI Z， PENG S P， VOYER D， et al. Application-aware networking framework [EB/OL].（2021-10-25）[2021-12-10]. https：//datatracker. ietf. org/doc/draft- li-apn-framework/

[10] CHEN H， HU Z， CHEN H， et al. SRv6 midpoint protection [EB/OL].（2021-12-19）[2021-12-20]. https：//datatracker. ietf. org/doc/draft-chen-rtgwg- srv6-midpoint-protection/

[11] MCBRIDE M， XIE J， DHANARAJ S， et al. BIER IPv6 requirements [EB/OL].（2021-04-01）[2021-12-10]. https：//datatracker. ietf. org/doc/draft-ietf- bier-ipv6-requirements/

[12]李振斌 ， 趙鋒.“IPv6+”技術標準體系[J].電信科學 ， 2020， 36（8）：11-20. DOI：10.11959/j.issn.1000-0801.2020258

作者簡介

田輝，中國信息通信研究院技術與標準所互聯網中心主任;從事數據通信領域標準和測評技術研究;主持多家基礎電信運營企業的互聯網、? IP 承載網建設工程咨詢工作;負責20余項數據通信領域國家/行業標準的制定工作，主持5 項國家專項研究工作。

關旭迎，中國移動通信集團有限公司研究院物聯網技術與應用研究所研究員;從事物聯網、車聯網、 4G/5G 無線通信網絡等關鍵技術及應用體系研究;先后負責、參與國家發展改革委、工業和信息化部等國家重大專項研究工作。

鄔賀銓，中國工程院院士，曾任中國工程院副院長，現任推進 IPv6規模部署專家委員會主任;長期從事數字和光纖通信系統的研發工作， 10余年來先后負責 “中國下一代互聯網示范工程”“新一代寬帶無線移動通信網”重大專項等國家重大科技戰略的咨詢工作;曾獲全國科學大會獎、國家科技進步獎等多個獎項;出版專著1 部。85EBF759-AD71-494E-BC1C-B9EC57520CBA