2022年,IPv6下一代互联网如何跑出“﹢”速度?

2022-02-17 来源:人民邮电报

  作为数字经济的底座和新一代信息基础设施的代表,IPv6的规模部署和应用既是数字化转型的需求,也是向下一代互联网演进和升级的必然。2021年,我国IPv6用户数和流量实现了双增长,规模部署和应用取得了显著成效。2022年,我国IPv6发展迈入了以升级版本IPv6﹢为引领的创新发展之年。无论是政策牵引,还是技术创新、网络和应用升级改造,都将有力驱动我国IPv6发展跑出全新的“﹢”速度。

——编者

政策牵引:加快IPv6规模部署和应用

  《“十四五”数字经济发展规划》

  国务院在近日印发的《“十四五”数字经济发展规划》(以下简称《规划》)中明确提出,IPv6活跃用户数要从2020年的4.6亿增长至2025年的8亿。回顾“十三五”时期,我国包括IPv6在内的信息基础设施实现了全球领先;展望“十四五”,推进IPv6规模部署应用成为“信息网络基础设施优化升级工程”的重要组成部分,《规划》明确提出“深入开展网络基础设施IPv6改造,增强网络互联互通能力,优化网络和应用服务性能,提升基础设施业务承载能力和终端支持能力,深化对各类网站及应用的IPv6改造”。

  《关于加快推进互联网协议第六版(IPv6)规模部署和应用工作的通知》

  中央网信办、国家发展改革委、工业和信息化部在2021年7月发布了《关于加快推进互联网协议第六版(IPv6)规模部署和应用工作的通知》(以下简称《通知》)。《通知》指出,2017年,以习近平同志为核心的党中央作出推进IPv6规模部署行动的战略决策。三年多来,各地区、各部门认真贯彻落实《推进互联网协议第六版(IPv6)规模部署行动计划》,推动IPv6规模部署取得显著进展。“十四五”时期是加快数字化发展、建设网络强国和数字中国的重要战略机遇期,我国IPv6发展处于攻坚克难、跨越拐点的关键阶段,面临不进则退、缓进亦退的风险挑战,亟须全面深入推进IPv6规模部署和应用,加快促进互联网演进升级。

  《通知》提出要以全面推进IPv6技术创新与融合应用为主线,以提升应用广度、深度为主攻方向,着力建设开放创新的技术体系、性能先进的设施体系、全面覆盖的应用体系、生态良好的产业体系、系统完备的标准体系、自主可控的安全体系,实现IPv6规模部署和应用从能用向好用转变、从数量到质量转变、从外部推动向内生驱动转变,打造创新发展新优势,为建设网络强国和数字中国提供坚实支撑。

  《通知》明确到2025年末,全面建成领先的IPv6技术、产业、设施、应用和安全体系,我国IPv6网络规模、用户规模、流量规模位居世界第一。网络、平台、应用、终端及各行业全面支持IPv6,新增网站及应用、网络及应用基础设施规模部署IPv6单栈,形成创新引领、高效协同的自驱性发展态势。IPv6活跃用户数达到8亿,物联网IPv6连接数达到4亿。移动网络IPv6流量占比达到70%,城域网IPv6流量占比达到20%。县级以上政府网站、国内主要商业网站及移动互联网应用全面支持IPv6。我国成为全球IPv6﹢技术和产业创新的重要推动力量,网络信息技术自主创新能力显著增强。

  《IPv6流量提升三年专项行动计划(2021-2023年)》

  2021年7月,工业和信息化部联合中央网信办发布《IPv6流量提升三年专项行动计划(20212023年)》(以下简称《行动计划》),明确了未来三年要以IPv6流量提升为主要目标,重点补齐应用、终端等环节的IPv6部署短板,着力提升网络和应用基础设施服务能力与质量,大力促进IPv6新技术与经济社会各领域融合创新发展,同步推进网络安全系统规划、建设、运行,促进IPv6各关键环节整体提质升级。

  按照《行动计划》安排,到2023年底,我国移动网络IPv6流量占比将超过50%,固定网络IPv6流量规模达到2020年底的3倍以上;国内排名前100的商业移动互联网应用IPv6平均浓度超过70%;获得IPv6地址的固定终端占比超过80%。

中国工程院院士邬贺铨:IPv6“+”速创新 打造新一代高质量网络底座

  作为数字经济的底座,我国IPv6的规模化部署不断取得新成效。而作为IPv6的升级加强版,IPv6﹢凭借着来自协议和技术等领域的诸多创新,更加契合行业用户的需求,能够更有力地支撑千行百业的数字化转型和发展。显然,加速IPv6﹢创新,将为IPv6规模部署增添“﹢”动力和“﹢”速度。那么,IPv6﹢的发展当前处于何种阶段?如何加速创新释放新动能呢?针对这些问题,中国工程院院士邬贺铨近日给出了解答。

  超6亿活跃用户中国IPv6规模部署成果显著

  “目前中国IPv6地址资源位居全球第一,IPv6活跃用户数和流量均实现了增长。”邬贺铨表示。

  数据显示,我国已申请IPv6地址资源总量达到60059块,位居全球第一。与此同时,根据对典型互联网应用法人的实时采样和监测,截至2021年12月,我国IPv6活跃用户数已达6.08亿,约占中国网民的60.11%。在流量增长上,截至2021年12月,城域网IPv6总流量突破44.77Tbps,占全网总流量的9.38%;移动网络IPv6总流量超过24.43Tbps,占全网总流量的35.15%。

  “对比IPv6流量和活跃用户数的占比,可以发现流量占比相对较低,主要原因在于家庭网关的升级改造还没有跟上。”邬贺铨指出。他认为,下一步要随着固定网向千兆网络的升级,让固网网关具备未来家庭无线网关的功能,为无线网关直接应用IPv6功能做好准备。

  得益于强有力的政策指引,IPv6在中国的规模部署和应用正处于全面推进中。国务院近日发布的《“十四五”数字经济发展规划》明确提出要推进IPv6规模部署应用:“深入开展网络基础设施IPv6改造,增强网络互联互通能力,优化网络和应用服务性能,提升基础设施业务承载能力和终端支持能力,深化对各类网站及应用的IPv6改造。”中央网信办、国家发展改革委、工业和信息化部则在去年印发的《关于加快推进互联网协议第六版(IPv6)规模部署和应用工作的通知》中,明确了未来五年推进IPv6规模部署和应用工作的重点方向,明确了到2025年IPv6活跃用户数达到8亿,移动网络IPv6流量占比达到70%,城域网IPv6流量占比达到20%的目标。

  IPv6﹢步入2.0阶段全方位驱动工业互联网发展

  IPv6作为数字经济的底座,是互联网升级演进的方向和网络技术创新的方向,从数字政府、数字社会、数字经济、数字生态多个方面支撑数字中国的建设。“面对数字经济新需求,IPv6亟须在广连接、超宽带、确定性传送、低时延、自动化和网络安全六个维度持续提升性能,从而高效满足万物互联、海量数据、生产上云、云网融合、智能运维和安全可信的需求。”邬贺铨指出,“IPv6﹢是对IPv6的系统化升级,从而打造新一代高质量网络底座。”

  “从IPv6向IPv6﹢的升级,是一个从IPv6﹢1.0到2.0再到3.0分阶段推进的过程。”邬贺铨强调。

  从2020年到2021年是关注网络编程能力的1.0阶段。主要推动SRv6(分段选路)协议的应用,目的在于简化网络,实现运营商VPN专线灵活跨域开通和网络的部分自治。

  从2022年到2023年是2.0阶段,聚焦用户体验保障。2.0阶段主要关注网络切片、随流检测、新型组播、确定性、安全性等,从而满足5G 2B、工业互联网、云网融合、算力网络等应用需求,实现网络有条件的自治。

  从2023年到2025年,IPv6﹢将迈入3.0阶段,实现应用驱动网络。该阶段将更好地发挥应用感知网络、应用驱动网络编程以及网络逐流SLA保证的优势,实现应用感知,打造出高度自治网络,满足更广泛的个性化定制网络需求。

  “目前IPv6﹢正处于发展的中间阶段,一方面要在原有的基础上更进一步,让整个网络能够更好地满足当前算力网络以及工业互联网的需求;另一方面,需要朝着未来IPv6﹢3.0阶段迈进。”邬贺铨指出。

  当前IPv6﹢所处的2.0阶段会从三个方面着力推动标准化进程。首先是VPN﹢,通过灵活按需切片,满足不同用户/业务差异化服务要求。其次是IFIT(随流检测),实现信道性能的实时检测,支持业务体验可视可管理。最后是BIERv6(基于IPv6的位索引显式复制),即基于IPv6为组播服务提供更简化、更高效的支持。

  标准领跑加快IPv6﹢创新发展

  产业发展,标准先行。在IPv6﹢领域,中国贡献了半数以上的国际标准草案,成为推动IPv6﹢发展的主要力量。

  创新是发展IPv6﹢的关键动力。其中APN6(基于IPv6的应用感知)增强了网络对业务的感知能力。过去,IPv4的报头仅包含源地址和目的地地址,网络无法识别该IP包承载的业务类型和服务登记(SLA)要求,网络通常采用轻载方式,资源利用率低。APN6利用IPv6扩展报头嵌入业务对信道的要求,以此为依据来组织信道。未来还可以利用IPv6扩展报头嵌入所承载的数据属性,支撑对跨境数据流动的管理。这样一来,“解决了过去只能依靠控制面应用感知的难题,有利于实现云网的无缝拉通,APN6的性能以及应用前景还可以继续深挖。”邬贺铨表示。

  不断创新的SRv6帮助IPv6﹢实现路由的快速建立。通过使用SRv6,可以在IPv6地址扩展报头中指定流量转发路径,从而快速建立起端到端的路由,中间的路由器不需要思考也不需要计算。该模式具有低时延、快速倒换、支持组播和高可靠并发业务的优势。“值得注意的是,SRv6也在不断进步,将原来长达128比特的报头进行缩短,从而大大降低网络处理的开销。”过去IPv4地址功能单一,靠增加协议来支撑新应用;现在,IPv6基于增强地址功能,能够对网络协议进行瘦身。SRv6成为整合“云网边端”的统一通信协议,可提高网络配置效率高达60%。例如,基于SRv6的网络切片生成速度更快,管理更简单,从而全方位使能VPN专网构建并确保服务体验。

  过去,运营商往往需要依靠用户投诉才能发现信道性能劣化,或者检出网络故障却难以快速定位;现在,基于IFIT实现的随流检测,则彻底改变了这一局面。随流检测对真实业务流插入特定的“染色比特”,具有高精准度,不仅可以做到定位丢包发生的位置,而且可以计算出逐跳时延和抖动,甚至能够进行路径还原,具有易部署和运维的特性。随流检测的能力未来还可以扩展,支持对跨界数据安全性的监管。

  BIERv6能够高效极简地实现组播业务。业务仅在头节点配置,中间节点不感知组播流,不建立组播转发树,也不维护组播转发状态信息,能够高效完成组播报文分发,大大简化了协议,配置简单,易组大网。

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  除了政策支持、技术创新和标准上的领先之外,中国正在IPv6﹢领域多方位打造新优势。在产品成熟度上,目前主流厂商均已推出IPv6﹢相关标准落地产品;在规模应用上,我国已有超过100个IPv6﹢试点项目;在生态构建上,超过40个产业组织、企业、研究机构已开展IPv6﹢相关工作,形成了合力。显然,IPv6﹢在中国的未来表现令人期待!(本报记者 姚春鸽)

网络与终端协同:端到端打通IPv6应用之路

  对于IPv6的规模部署和应用而言,网络是最重要的基础,终端是必不可少的环节。

  在网络升级改造上,电信运营商当仁不让地发挥了主力军作用。目前,中国电信、中国移动、中国联通已完成骨干网、城域网和LTE网络的IPv6升级改造,新建5G网络全面支持IPv6,骨干直连点均实现IPv6互联互通。数据中心和域名系统基本支持IPv6,内容分发网络(CDN)和云服务平台具备IPv6服务能力。

  中国联通是IPv6应用的先行者和IPv6﹢规模部署的引领者。中国联通计划在北京、广州、深圳等40多个城市开展IPv6﹢试点部署。IPv6﹢场景化应用落地已经拉开帷幕,网络价值开始凸显,例如中国联通集团CUII项目实现低时延选路,北京联通进行了智慧安防CFN部署,河北联通利用SRv6切片实现了综合承载,广东联通部署了算网一体安全服务器……据悉,中国联通的IPv6﹢规模部署按照三个阶段稳步推进:第一阶段构筑网络IPv6基础能力,第二阶段实现可编程的SLA差异化能力,第三阶段发展应用感知/算力感知网络。特别值得注意的是,中国联通以IPv6﹢技术为底座打造的“冬奥智慧专网、雄安创新之城”已取得阶段性进展,率先通过IPv6 ﹢测试评估,在全国首获“IPv6 ﹢ Ready1.0”证书。

  只有不断夯实IPv6的网络基础,才能为整个社会的数字化转型提供有力支撑。IPv6网络的升级改造需要在性能提升和覆盖范围两个维度发力。一方面,网络基础设施承载IPv6服务的能力和内容分发网络的IPv6加速性能需要不断提升;另一方面,在4G、5G网络完成IPv6升级改造的同时,数据中心IPv6深度改造需要加速推进,云平台IPv6覆盖范围需要不断扩大,域名解析服务器IPv6解析能力需要不断增强。

  终端是用户享受IPv6服务的“入口”,IPv6终端的渗透率需要不断提高。目前在终端层面,手机终端对IPv6的支持十分给力。市场上主流的4G、5G手机终端均支持IPv6。在固定终端领域,电信运营商为宽带用户配发的家庭网关中,已获得IPv6地址的超过80%。下一步,老旧固网终端的升级替换成为重点工作,从而让更多家庭用户能获得更好的用户体验。

应用升级:87款APP的IPv6流量占比超过65%

  来自中央网信办的监测数据显示:截至2021年12月底,我国国内网民使用频度较高的200款移动应用程序(APP)均支持IPv6访问,平均IPv6流量占比达52.89%,其中87款APP的IPv6流量占比超过65%。

  加快互联网商业应用的升级改造,是推动IPv6规模部署和应用的重要抓手。2021年,全国范围内平均IPv6流量占比超过90%的APP 一共有5款,分别是得物、安居客、讯飞输入法、咸鱼和淘宝。腾讯新闻、手机天猫、全民K歌、腾讯手机管家、携程旅行等35款热门APP,平均IPv6流量占比超过80%。去哪儿旅行、新浪微博、高德地图、凤凰新闻、西瓜视频等38款APP的平均IPv6流量占比超过70%。

  不过,监测数据显示仍然有部分APP改造升级缓慢、IPv6流量占比较低。下一步,中央网信办将会同国家发展改革委、工业和信息化部等部门,进一步加强统筹协调,营造良好发展环境,不断提升IPv6网络端到端贯通水平和服务质量,培育IPv6创新产业生态,鼓励和支持APP加快升级改造步伐,加大放量引流力度,扎实推进IPv6规模部署和应用向纵深发展,为建设网络强国和数字中国提供坚实支撑。(撰文 姚春鸽)


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