纵论2004 CNGI与IPv6


1.IPv6面临的挑战

IPv6商用化进程所面临的主要挑战是：1）应用与业务创新；2）网络的平滑过渡；

业务应用与网络建设，换言之“收益与投资”，是“鸡和蛋”的关系——即网络运营商看不到成熟的产品和应用不敢贸然大规模投资建网，而应用设备厂商则在等待网络基础形成后再跟进产品。我们知道，业务应用的示范和推广首先是市场行为，不可能在实验室里研发和论证出来，必须在具体的市场实践中摸索和发展，比方说：目前异常火爆的短信息业务，在市场中检验和获得巨大成功之前，没有人能在实验室中“闭门造车”出来。可喜的是：中国IPv6的商用化进程，实际上已经过了“生存关”，中国政府对IPv6的态度已经明朗，大规模IPv6建设CNGI项目已经启动，“鸡和蛋”的问题已经不是争论的中心。

IPv6协议最显著的特征是通过采用128位的地址空间替代IPv4的32位地址空间来提高下一代互联网的地址容量，除此之外，IPv6协议在安全性、服务质量、移动性等方面具有比IPv4协议更好的特性，采用IPv6的下一代网络比现有网络更具扩展性，更安全，且更容易为用户提供高质量服务。换言之，以IPv6为基础的下一代网络既可以更好地支持和保障传统业务应用，更可以支持丰富多彩的创新业务应用。比方说：IPv6提供了优质的信息高速公路，它使至今为止还是脱机的每样东西都变成联机的即可访问网络的）成为可能，并且一旦什么东西都联网之后，您就能够发明数不胜数的新型应用。如果您不断地发明新型应用，迟早会有极好的应用出现即杀手级应用）。

关于过渡问题。无疑，IPv6必将取代IPv4。以前的问题是：什么时候取代？国家的CNGI项目启动后，这个问题也不存在了。只剩下一个问题：如何取代？这个问题与业务应用一样，是必须在运营实践中解决的问题。根据CNGI项目的整体规划：2004到2005年，中国要建成大规模的IPv6网络，并进行IPv6商用的推广，马上面临的就是互通与过渡的问题。20世纪90年代，IETF成立了专门的工作组，研究IPv4到IPv6的转换问题，提出了许多解决方案，主要的演进机制包括：隧道技术、双协议栈、网络地址转换/协议转换技术、双栈过渡机制、隧道代理、6to4 隧道技术等。这些过渡策略已经在欧洲和日本的商用及实验网络得到了论证和实践。当然，这些过渡策略还要与中国具体的网络实践相结合，需要在大规模的商用实践中论证与发展。

事实上我们已经具备了抢占先机的条件，中国大规模的网络基础和巨大的市场本身就是最好的实践平台。2-3年以后，中国的过渡与应用实践将成为世界其它国家学习和借鉴的范本，中国的核心技术和产品也将进入全球的下一代网络市场，这正是我们要反复强调的：CNGI的部署，将推动中国成为全球IPv6产业的引擎。换言之，中国给全球的IPv6产业带来发展良机，同时IPv6也给中国带来跨越式发展的良机，中国将进入世界信息技术领域的第一阵营，甚至成为被追赶的对象，这是IPv6的中国机会，同时也是中国的IPv6机会。

2.国内外IPv6厂商格局走向

日本政府把IPv6技术的确立、普及与国际贡献作为政府的基本政策，在日本政府的大力支持下，日本企业研发和生产IPv6产品的热情空前高涨，全世界最早实现IPv6硬件支持的是日本的网络设备厂商。他们在IPv6数据转发方面，在ASIC硬件方面比较领先，而且设备经过长期的IPv6网络运行的检验。比如，日立公司2001年推出的世界最早的硬件支持的IPv6千兆级路由器GR2000系列目前在全球销售超过万台，其中作为IPv6路由器使用的超过50%，在全球IPv6市场中所占份额最高。目前，思科、Juniper、日立组成IPv6千兆级路由器的主力军团。

相对而言，国内的设备厂商起步较晚，距离商用还有一段距离。但是配合国家CNGI项目的需求，同时也在即将展开的大规模IPv6网络建设中争取主动权，国内各厂商都在加紧研发和合作，争取尽快推出商用产品。我们知道，与国外厂商比较起来，国内厂商具有熟悉市场需求，与用户关系密切，价格便宜以及国家政策支持等等天然优势，只要产品能够满足标准规范和网络建设与业务开展的需求，就会有巨大的市场机会。全球IPv6商用市场刚刚起步，而且又是主场作战，“天时，地利，人和”条件都具备。确切地说，不是“突围”的问题，而是如何尽快赶上的问题。我国IPv6大规模商用将在2006年到2010年，国内厂商完全有机会、有实力赶上。以IPv6为基础的下一代网络建设将加速政府、企业与家庭的信息化进程，国内的网络设备厂商、信息终端厂商都将获得巨大的发展，同时有望在下一代网络领域获得核心技术发展先机。

中国在传统互联网领域落后于别国，这已经是不争的事实。对中国而言，在下一代网络，在未来信息技术领域中争取主动权，就成为更加迫切和具有战略意义的目标。我们必须高起点起步，吸收与借鉴别国经验，利用已有成熟产品，抢占发展先机，并在实践中探索和学习，迎头赶上。正如中国工程院副院长邬贺铨院士所言：“在IPv6这样的新技术上，中国与其他国家站在同一起跑线上。” IPv6提供了一个改变旧规则，重新划定起跑线的机会，事实上，在这条新的跑道上，中国已经跑在了美国前面。同时，由于中国本身具有的巨大市场潜力的天然优势，对IPv6的需求及发展潜力都是其他国家所无法比拟的。正如全球IPv6论坛主席Latif先生在2003年11月份在北京举办的“下一代网络演进与发展战略研讨会”上所指出的：“中国对于全球IPv6发展不可或缺，IPv6的“杀手级应用”将率先在中国出现！”换言之，中国本身就是全球IPv6发展的“杀手级应用”！。

3.运营商加快IPv6部署步伐，建设规模将突破CNGI框架

根据CNGI项目的整体规划，到2005年，在政府指导下，中国5大电信运营商和学术科研网CERNET将构筑6个全国性的IPv6骨干网络覆盖全国39个重要节点）和至少2个交换中心IX）以实现各IPv6骨干网络的互连互通；基于这一全国性的大规模IPv6网络平台，各大运营商将配合各大部委的IPv6攻关课题，并根据各自的网络条件及业务发展需求进行IPv6关键技术试验、开发、重大应用示范以及应用推广。对于CNGI项目，中国政府到2005年为止的预算是14亿人民币，其中的6亿元人民币用来购买IPv6网络设备。通过实施CNGI项目，到2005年我国将建成覆盖全国主要城市的大规模IPv6网络，届时将成为世界上最大规模的IPv6网络基础设施。

根据联通副总刘韵洁2003年12月20日在中科院科技日上发表的讲话：2004年联通将在15个城市提供IPv6支持的服务。最近，联通高层亦表示：2005年联通将在全国所有省会城市提供IPv6支持的服务。

联通的这一重大举措既与CNGI这个大背景有关，同时也出于自身发展的迫切需求。CNGI这个大背景，体现了政府对产业的引导作用。以IPv6为基础的下一代信息网络的产业部署，其框架已经突破了传统意义上的信息通信产业，它将成为承载整个国民经济建设的基础信息平台，将深刻影响到国民经济的各行各业，并且进入千家万户。下一代网络所承载的信息服务，将成为人们生产和生活的基本组成部分，提高生产效率，并极大丰富人们的生活。这不是一个2到3年内立竿见影见效益的单一产业，它是未来5到10年影响国民经济走向的基础产业，只有政府才有力量从战略高度主持和引导。政府的导向与政策一旦明朗，产业界的跟进就是必然的了。

联通的快速跟进与其自身发展需求密切相关。联通是中国市场份额第二位的移动运营商，而打破现有市场格局的关键是基于新技术和新产品的新业务。联通对于互联网、VoIP、视频会议以及CDMA1X表现出了极大的热情与投入，到目前为止，联通对于这些新业务方向的网络建设都达到了相当的规模，有的在全球处于领先的地位，拥有全球最大的VoIP网络和基于IP的视频会议网络。基于同样的发展思路与策略，联通对IPv6也高度重视，在2004年联通的工作重点中，IPv6是重中之重。

2004到2005年，我国将形成IPv6网络的规模建设，而且从目前各个运营商跟进的速度和规划的规模上看，到2005年底，整个网络规模将大大突破CNGI目前规划的框架。可以说，CNGI起到了产业孵化器的作用，为我国的信息产业发展注入了新的活力。基于大规模的下一代网络平台，丰富多彩的下一代网络应用会从应用示范迅速走向商用推广，IPv6市场以及整个产业链的上下游将被带动起来，最终形成完整而健康有序的以IPv6为基础的下一代网络共赢产业链。正如业内专家所言：从全局观点看，IPv6也许是比3G更为重要的一次机遇。

4. IPv6与下一代移动网

从20 世纪90 年代初，IETF 开始 “下一代网络互连协议”IPng ）的研究，至1995年9月正式形成IPv6 的核心协议。1997年，制订下一代移动通信系统"IMT-2000"标准的3GPPthird generation partnership project）标准化组织最早提出采用IPv6的3G框架即GPRS），在该版本中用户层主要采用IPv6的PDP，在传输层IPv6则是作为可选项，而3GPP在R99版中采用了终端支持的PPPv6、IPv6地址分配机制以及IPv6报头压缩等标准，R4版中则采用了新的IPv6报头压缩标准，而R5版则规定IU接口强制性采用IPv6，即在多媒体核心子网中采用IPv6。无论是下一代互联网还是下一代移动网都将IPv6作为基本的网络协议。IPv6是下一代网络的必然发展方向。

从商业意义上来说，移动通信行业可能是最早和最大的受益方之一。移动IPv6比移动IPv4有很多优势，它的设计吸取了移动IPv4发展的经验，并且遇上了设计新版本IP协议的大好时机，结合了IPv6的许多新特性。尽管IPv4中也存在移动协议，但二者之间存在着本质的区别：移动IPv4协议不适用于数量庞大的移动终端。移动IP需要为每个设备提供一个全球惟一的IP地址，IPv4没有足够的地址空间可以为在公共互联网上运行的每个移动终端分配一个这样的地址；从另一个角度讲，移动IPv6能够通过简单的扩展，满足大规模移动用户的需求。这样，它就能在全球范围内解决有关网络和访问技术之间的移动性问题；另外，IPv4协议中对移动性的支持不是强制的，而移动IPv6是IPv6协议中不可或缺的部分，所有IPv6的实现都必须支持移动性。IPv6不仅从IPv4中借鉴了许多概念和术语，它还定义了许多移动IPv6所需的新功能。

与现有移动网能力相比，以IPv6为基础的下一代移动网络的主要特征体现在：通用移动性。这首先表现在终端的类型远不仅仅是手机，且可能涉及的接入手段和技术也是多种多样的，其次既有在运动过程中需要保持通信的用户真正意义上的移动通信）也有仅需支持漫游但不要求移动中通信的用户Nomadic），再者存在终端可能需要在支持移动接入的网络和支持固定接入的网络之间切换的要求，包括异构网络环境下支持全球移动性。上述要求称为通用移动性，它包括终端移动性与个人移动性及它们的组合，即用户可以从任何地方的任何接入点和接入终端获得在该环境下可能得到的业务包括第三方提供的业务），不论在何处接入，用户有着相同的业务感受和操作，这些接入能力仅受所在网络的条件或需要事先预约的限制。满足上述通用移动性的要求意味着通信实现个人化，用户可以只使用同一个地址便可实现在不同位置不同的终端上接入不同的业务，至于在哪一种终端上接受和发出呼叫则基于用户的习惯和其当前所处状态。

总之，对于移动网络而言，IPv6的优势将得到充分的体现。IPv6不仅可以为每一个移动终端提供了固定的IP地址，而且提供了人与人、人与物乃至于物与物之间的通信可能。基于固定的IP地址，各种丰富的端到端的移动应用便会层出不穷。支持IPv6的下一代网络终端,尤其是移动智能终端将成为未来信息终端的主流。

5. IPv6协议与技术发展前景

IPv6协议制订已经有近10年的历史了，单从协议本身来讲，除了流标签标准还没有明确外，其它都已经得到了明确的定义。除巨大的地址空间外，流标签是IPv6协议构造上优于IPv4的主要方面，将在一直困扰IP 技术发展的QoS方面进行重大改进。迄今为止传统的路由器仅仅进行包转发操作，是一种无状态的操作，即使对同一会话的连续的数据流，路由器不会进行识别，而是逐包进行操作。目前美国一家生产路由器的厂商研制出基于流转发的产品，它是一种有状态的操作，借鉴了防火墙中状态检测的一部分思想，既它对同一会话的连续的数据流，进行同一策略的处理，而不会出现传统路由器对同一会话的连续的数据流可能采取不同策略的情况，这对于基于UDP的多媒体数据特别有用，将大大改善IP的QoS。但很可惜，这种基于流转发的产品不是基于协议实现，而仅仅基于厂家特定的软硬件产品实现，这就大大限制了这种技术的应用与推广。所以，如果在IPv6的流标签定义和路由器处理方面能够借鉴这种基于流转发的思想，将会对整个IP技术产生巨大影响。流标签标准的不断完善，本质上不是技术的问题，而是与IPv6的商业应用密切相关。

此外，除了IPv6协议本身的定义，IPv6相关的协议标准：如路由协议，MPLS等等目前还有需要完善的地方，但这也是同IPv6的商业应用密切相关的。比如MPLS流量工程的相关标准以及域间组播的相关标准，目前全部基于IPv4制定的，因为IPv6在这方面的商业需求尚不明朗。一旦需求明确，相关的协议标准很快就会完善起来。

再就是SNMP网管协议，传统的IPv4的网络管理办法，不能从根本上解决IPv6网络设备管理问题，比如，IPv6网络设备的拓扑自动发现，目前必须依靠IPv4/v6双协议栈才能完成。所以研究新的IPv6网络设备管理技术也会是一个不小的挑战。

6.2004年CNGI及IPv6发展态势
新年伊始，IPv6相关新闻便频频见诸报端：美国国防部最大的IPv6试验网络完成第一阶段测试；中日韩拟主导IPv6技术，斥巨资建设新网络，中国电信参与研发计划；中国联通2004年将在15个城市提供IPv6支持的服务等等。各方的频频动作昭示着IPv6产业正以加速度进入2004年。

随着政府支持的CNGI项目的全面启动，以前“鸡和蛋”的问题已不是争论的中心，在政府的引导下，重心被转移到如何合理有效地建设网络，并实现“零成本过渡”。CNGI项目将成为整个IPv6产业部署进程的孵化器和助推器，正如我们前面探讨的中国联通的快速部署举措。展望2004年中国的IPv6产业部署：上半年将以网络基础建设为主题，进展较快的运营商将于下半年进入IPv6应用及过渡策略探索阶段。2004年4月12-14日，由全球IPv6论坛、天地互连公司等单位联合主办的“2004年全球IPv6高峰论坛”将充分体现这一发展态势：既要总结在CNGI实际项目中的建设经验，同时也要为即将展开的IPv6应用及过渡策略探索提供有益、可借鉴的思路。

作为世界IPv6产业有史以来最大的IPv6网络项目，CNGI项目在实施过程中会遇到与传统IPv4网络建设与应用不同的各种新问题。这对于我国政府、运营商、厂商等产业界而言，都将是重大的考验。因此及时总结CNGI实际项目中的建设经验，并为即将展开的IPv6应用及过渡探索提供借鉴思路，对于CNGI项目的顺利实施具有十分重要的意义，对于世界通信产业格局也将产生重大影响。

此次“高峰论坛”因其特殊意义，受到了国内外各界专家以及运营商的高度重视。互联网之父 TCP/IP协议联合设计者Vinton Cerf、中国工程院副院长邬贺铨、全球IPv6论坛主席Latif Ladid、全球互联网协会ISOC）主席Fred Baker、日本IPv6高度推进化委员会主席 WIDE项目主席Jun Murai、中国IP标准工作组主席 信息产业部电信研究院总工程师蒋林涛、中国工程院院士 中国科学院计算技术研究所所长 李国杰、全球IPv6论坛理事 天地互连信息技术有限公司总裁刘东、清华大学教授 CERNET网络中心副主任李星、中国电信集团北京研究院副院长赵慧玲、中国网通集团技术部总经理马妍、微软公司全球副总裁Jawad Khaki、思科公司全球副总裁Tony Bates、北美IPv6工作组主席Jim Bound、NTT通信公司IPv6项目组组长Yasuki Saito、法国IPv6工作组主席Patrick Cocquet以及韩国NCA副总裁Shi Sang-Chul都将出席本次大会并作专题演讲。

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