IPv6:连一粒沙子都可以有自己的IP地址

2014-07-04

  清华大学研究生二年级的小李像往常一样下课回到了宿舍,打开电脑,点击“六维空间”,在里面搜索国外最新的纪录片,一部2G大小的高清纪录片只需要3分种就下载完成。“这儿的网速最高能冲到11兆/秒。”小李兴奋地说。

  像“六维空间”这样的论坛是一种在高校里流行的试验性质的网站,它们的共同点就是都搭建在一种新型的网络协议之上,那就是IPv6。IPv6是“Internet Protocol Version 6”的缩写,它是用来替代现行版本IP协议“IPv4”的下一代IP协议,目前IPv4的地址是32位编码,IPv6的地址是128位编码,能产生2的128次方个IP地址,其资源几乎是无穷的。

  互联网发展的新机遇

  “我们使用的第二代互联网IPv4技术,核心技术属于美国。它的最大问题是网络地址资源有限,现在的IP地址已于2011年2月3日分配完毕。其中北美占有3/4,约30亿个,人口最多的亚洲只有不到4亿个,中国IPv4地址数量达到2.5亿,远远落后于4.2亿网民的需求,已经严重地制约中国及其他国家互联网的应用和发展。”清华大学信息学院肖智清博士告诉笔者,IPv6在网络协议的分层中属于网络层,与IPv4相比,拥有更多的地址数,能很好地解决目前IPv4地址数量不足的问题。

  “有一个比喻说法是,美国一个大学分配的IP地址比一个国家的IP地址都多。使用了IPv6之后,全世界连一粒沙子都可以有自己的IP地址。”飞象网总裁项立刚说。

  除了可分配的IP地址众多之外,IPv6一个重要的应用是网络实名制下的互联网身份证。“基于IPv4的网络之所以难以实现网络实名制,一个重要原因就是因为IP资源的共用,由于IP资源不够,所以不同的人在不同的时间段共用一个IP,IP和上网用户无法实现一一对应。”项立刚说,此外,基于IPv6的物联网应用覆盖了智慧农业、智能环保、智能建筑、智能交通等广泛领域,提供“无所不在的连接和在线服务”,包括在线监测、定位追溯、报警联动、指挥调度、远程维保等服务。

  目前,世界上很多国家都在加大投入促进IPv6技术的进一步成熟和普及。中国互联网络信息中心(CNNIC)发布的《2014中国互联网发展报告》显示,发达国家拥有IPv6的地址最多,目前拥有IPv6地址最多的是德国。截至2013年年底,我国拥有16,670块IPv6 地址段,较2012年增长14.4%,我国主要网络运营商均已拥有大块IPv6地址,IPv6地址总量已位列全球第二位。

  IPv6普及尚需时日

  尽管有如此多的好处,但是目前在全世界范围内IPv6依然利用率很低。目前在欧美等发达国家,IPv4的应用依然是主流,在我国,IPv6的使用也只局限于各高校、科研院所的教育网内部,主要用于科研、教学活动,还没有达到推向市场的阶段。根据全球互联网数字分配机构(IANA)的数据显示,现在IPv6的全球普及率只有3.5%,在中国只有0.92%,5年内的全球普及率有望上升到10%左右。

  肖智清认为,造成这种现象的原因主要有两点:一是目前IPv6的应用较少,支持IPv6网络协议的设备不够多;二是目前IPv4和IPv6的互联互通在技术上还存在一定的困难,使用IPv6的网络协议就很难访问基于IPv4的网站,而目前世界上大多数网站还是基于IPv4来构建的。

  “由于历史的原因,很多国外IT设备生产厂商到现在仍然只生产装有IPv4协议的设备。在国内,我们很多人使用的电脑、我们已经部署的很多设备,也只支持IPv4,这就对IPv6的普及造成了很大的困难。”肖智清说。

  “以WINDOWS XP系统为例,XP系统默认是不安装识别IPv6功能的,要在XP系统里使用IPv6的话,就得首先安装预存在XP系统里的相关功能。”肖智清告诉笔者,XP系统在中国的存量特别大,一般的网民也不会特意地去安装IPv6的服务,这样就没办法发挥出IPv6的功能。

  由于目前绝大多数网站和网络应用都是基于IPv4协议构建的,因此,用IPv6全面替代IPv4的难度可想而知。开发出联通IPv4与IPv6的技术就成了IPv6普及的关键。

  “IPv4和IPv6是两种相互不兼容的协议,两者在本质上就不能互通,目前有一些转化技术,像清华提出的IVI协议和DIVI协议,目前已经推广到了一些国际性的标准化组织,部分已经成了草案,并且得到了通过。IVI和DIVI能够把IPV4和IPV6这两种协议相互转换,就像一个词典能够将英文和中文相互翻译转换一样。”肖智清说,这种协议研发出来之后就是一种软件,一般是装在路由器上。通过这种协议,IPv6上的网络用户就能够更顺畅地访问IPv4上的网站。

  此外,IPv6的安全性也一直饱受争议。中国工程院院士、中国互联网协会理事长邬贺铨指出,IPv6的设想是美好的,但端点的安全和协议的质量存在很大的问题。一些使用了IPv6的场合中发生了安全事故,像智能电网、美国联邦航空管理局的下一代空管系统。IPv6的设施目前还不如IPv4成熟,而且IPv6在利用具有连接共享的漫游PC进行无线通信时,还会带来一些新的安全挑战。

  国家层面尚需作出更多努力

  作为一项关系到国家未来互联网发展战略的重大技术,IPv6的推广不仅需要科研机构的努力,更需要国家在政策层面上的推动。

  “从国家战略层面上来说,由于现在计算机软件方面的很多规则是发达国家制定的,无论是操作系统还是路由器,实际上都在使用发达国家的技术,一旦出现问题,从我们国家层面来讲就会有所损失,所以国家层面应该承担更多的责任。”肖智清告诉笔者,要进一步提高IPv6的普及率,可以采用一些强制的手段或者资费优惠等手段,来鼓励更多的用户安装使用含有IPv6服务的功能和设备,也可以鼓励内容服务商多提供IPv6的资源。

  事实上,将IPv6作为国家层面下一代互联网发展战略的大幕已然拉开。工信部通信发展司副司长陈家春在2014全球IPv6下一代互联网高峰会议上表示,工信部将联合产业相关部门持续推进网络与网站的改造进程,推动下一代互联网示范城市的建设工作,以我国4G LTE发展为契机,打通终端、网络端到端的关键环节,加快移动互联网IPv6商用化进程。

  中国电信云计算中心主任、北京研究院总工程师赵慧玲预计,现有网络从IPv4到IPv6需要涉及的层面多,各层面的存量网元数量巨大,预计全网设备升级改造的投资至少超过200亿元。

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