技术与标准丨IPv6发展特点及对策建议
作者简介
赫 欣
中国联合网络通信有限公司研究院网络智能运营研究中心助理工程师，主要从事网络智能运营、通信大数据行业应用等研究工作。
程新洲
中国联合网络通信有限公司研究院网络智能运营研究中心总监，教授级高级工程师，主要从事通信大数据分析及技术演进等研究工作。
成 晨
中国联合网络通信有限公司研究院网络智能运营研究中心工程师，主要从事通信大数据分析及挖掘等技术领域的研究工作。
张晴晴
中国联合网络通信有限公司研究院网络智能运营研究中心助理工程师，主要从事运营商大数据分析及网络OSS域数据标签体系构建等研究工作。
论文引用格式：
赫欣, 程新洲, 成晨, 等. IPv6发展特点及对策建议[J]. 信息通信技术与政策, 2021, 47(4): 76-80.
IPv6发展特点及对策建议
赫欣 程新洲 成晨 张晴晴
（中国联合网络通信有限公司研究院，北京 100048）
摘要：基于互联网行业和IPv6技术发展的实际情况，从部署情况、网站支持和地址资源等角度描述了IPv6全球发展趋势。通过数据比对和政策解读，分析了中国IPv6多年来的发展进程和后来居上的主要因素，总结出国内IPv6深入发展所面临的支持度低、升级缓慢和产业链不完整的三大困境，并针对性地提出具体的对策建议。
关键词：IPv6；部署；产业链
中图分类号：TP393.04 文献标识码：A
引用格式：赫欣, 程新洲, 成晨, 等. IPv6发展特点及对策建议[J]. 信息通信技术与政策, 2021,47(4):76-80.
doi：10.12267/j.issn.2096-5931.2021.04.014
0 引言
全球互联网行业在瞬息万变的环境下持续向前、向上发展，其经济效益不断增长。即使应对疫情这一突发的重大公共事件，也展现出了不可替代的规模实力，相较于2003年“非典”，2020年的新冠战“疫”是时代、技术特征更分明的驰援行动。互联网作为人工智能等创新应用的底座，已经成为了社会稳定发展的基础设施。
截至2020年12月2日，《2020年全球上市互联网企业市值排行榜》显示，全球市值最高的10 家互联网公司，中国有5 家（阿里巴巴、腾讯、美团、拼多多、京东）。中国信息通信研究院《2020年四季度我国互联网上市企业运行情况》[1]报告显示，截至2020年12月31日，中国境内外上市的互联网企业总市值为17.8 万亿元，中国11 家企业上榜全球市值TOP 30，市值占比30.8%。2020年中国股市收官数据显示，腾讯和阿里巴巴公司市值分别位列《2020中国上市公司500强》榜第一、二名。
在全球经济发展放缓的环境下，互联网行业仍然迅猛发展，中国互联网科技巨头总体业绩非常强劲，已在全球范围内占据极其重要的位置；国内部分龙头互联网公司市值逐渐超越了其他大多数传统行业，并在市值上逐步拉开差距，独角兽成长极快。从互联网行业的发展趋势来看，伴随着人口红利、消费互联网红利的逐渐减退，技术应用将从侧重消费环节转向更加侧重生产环节，同时新技术促进产业互联网发展，推进数字经济发展迈向新的高级阶段。推进IPv6规模部署是互联网技术产业生态的一次全面升级，将会带动网络信息技术、产业和应用的创新和变革。
1 IPv6全球部署情况
从全球发展来看，国家和行业的认可使IPv6的发展成为世界大趋势，各地区均要求互联网相关企业部署 IPv6，并从国家层面引导其发展，各企业也提前谋划布局。美国发布的推进IPv6升级的备忘录《Completing the Transition to Internet Protocol Version6（IPv6）》[2]强调纯IPv6工作方式，明确基于纯IPv6的基础设施提出升级的计划和时间要求，无法升级的基础设施将被逐年淘汰。日本、韩国、欧盟等在IPv6产业化方面起步较早，均出台政策鼓励其发展，在国家战略、研发等方面较为领先。印度作为全球IPv6用户数量最多的国家，拥有最快用户规模增速。截至2021年2月，18个国家IPv6能力率突破了40%，43个国家突破20%，IPv6部署已成大势所趋。图1统计了各大洲部署情况，美洲和亚洲领先世界平均水平，除非洲地区整体落后外，其他各大洲部署率都超过了20%。更细分的区域数据可以通过APNIC进行统计计算，本文不再展开讨论。
下一代互联网国家工程中心全球IPv6测试中心发布的《2020全球IPv6支持度白皮书》提供了IPv6综合部署情况TOP 6国家的TOP 50网站IPv6支持数量，均呈逐渐上升趋势。其他国家Alexa TOP 50的网站对IPv6的支持情况可以通过Vyncke网站查阅。表1为近4年各国IPv6地址分配量前十名国家数据。目前，IPv6的地址资源申请量仍然持续增长，同时伴随着未来5G[3]、人工智能等新兴技术的快速发展，产业对IPv6的需求将会进一步增加。表1 按年份划分的IPv6地址分配量排序
2 IPv6国内发展进程
由表1数据可见，中国近4年的IPv6地址分配量均居首位。2017年，我国IPv6占比尚不足0.3%，截至2021年3月，我国IPv6互联网活跃用户数已达4.86 亿，约占中国网民的49.15%[5]，IPv6地址资源位居全球第二。
APNIC对我国IPv6的评估数据表明，2017年，中国IPv6的支持率和首选项在大幅飙升后回落，2019年前后活跃度开始提升，目前支持率在20%上下浮动；首选项目前占比约15%，其增长趋势与支持率增长趋势类似。IPv6数量和比例上的显著提升，反映了国内企业从观望到认可并实际应用的转变，目前国内云服务提供商不断升级优化，在技术层面逐步完善对IPv6的支持能力；通信设备商同步加快产品升级，保障网络和终端的兼容能力；大量软件登录首页均特别提示对IPv6的支持能力。2020年9月发布的《中国IPv6发展状况白皮书》指出，我国支持IPv6的网络超过半数；网络全面支持IPv6，LTE网络和宽带接入网络大规模分配IPv6地址。中国下一代互联网发展迅猛并后来居上的主要原因包括以下方面。
（1）宏观层面：国家政策是重要导向和基础；市场和商业竞争为新技术、新场景开辟出广阔的发展空间，也是下一代互联网发展的战场和动力；互联网行业在云计算和人工智能领域不断深入探索，需要下一代互联网作为保障和条件。
2017年11月，中共中央办公厅、国务院办公厅印发《推进互联网协议第六版（IPv6）规模部署行动计划》[4]，针对不同的实施年提出应用、设施、安全和前沿技术等阶段性实施步骤，明确了发展的保障措施，以实现2020年和2025年的IPv6网络规模、用户规模、流量规模目标。2017年11月，国务院发布《关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见》[5]，提出到2025年，基本形成具备国际竞争力的基础设施和产业体系；到2035年，工业互联网全面深度应用并在优势行业形成创新引领能力，安全保障能力全面提升，重点领域实现国际领先。2020年4月，工业和信息化部办公厅、国家广播电视总局办公厅关于《推进互联网电视业务IPv6改造的通知》[6]要求，三大运营商要对互联网电视业务经过的骨干网、城域网、接入网以及互联网骨干直联点相关设备进行IPv6改造，同时设置了明确的时间节点、网络性能和主要指标，要求全面完成网络基础设施IPv6升级改造。
随着5G的商用，运营商和厂商积极推进大规模试验和应用，加速了物联网的普及和移动流量的增长。加快推进IPv6部署规模，构建智能化下一代互联网，将会带动5G产业，推动相关市场和商业的发展。在产业发展方面，互联网行业引领着我国云计算和人工智能等新兴技术的升级，产品应用范围不断扩大，在医疗健康、金融、教育等多个垂直领域表现优异，同时助力传统产业优化转型。产业发展需要下一代互联网作为支撑条件。
（2）技术层面：IPv6在安全性、传输速度和网络管理方面表现更加优异，对提升流量规模具有重要意义。IPv6的技术优势并非技术迭代的必要条件，因为在更新换代时必须考虑成本和方法路径。这就需要提及IPv4的限制问题：2019年11月26日起，全球43 亿个IPv4地址正式耗尽，意味着为应对未来发展大规模物联网、工业互联网对地址的爆发式需求，IPv6的普及成为了互联网演进发展的必然趋势。技术优势和发展背景共同驱动了基于IPv6的下一代互联网的发展，也将有助于提升我国互联网的竞争力，共享全球资源，支持未来经济。
3 IPv6发展面临的问题
3.1 支持能力不足针对2020年获得地址分配量最高的前5个国家，通过RIPE NCC将其宣布IPv6前缀的网络（ASes）的百分比数据进行对比可见，中国启用IPv6的ASN从2018年开始发力，但较美国、欧盟等国家和地区起步晚了七八年；由于图像代表百分比，无法观察具体数量级，所以查看了折线图对应的数据，5个国家中，美国和巴西量级较大，尤其是美国，计算基数大，其宣布的网络数量日均超1 万，而中国以百为计数单位。我国在IPv6发展的道路上追赶发达国家，还有很长的道路要走。
国内大量软件登录首页特别提示程序支持IPv6，但其中多数仅支持首页跳转，软件内部多级跳转并未开发相应支持能力，核心内容支持IPv6访问较少。家庭网络在视频、游戏等垂直领域流量消耗大，但家庭无线路由器IPv6支持率偏低，导致很多家庭网络尚不支持IPv6。2020年1月数据显示，LTE网络IPv6流量仅为IPv4的5%左右，城域网流量占比不足3%。即使政策明确要求添加默认支持IPv6功能，在短时间内依然无法完成IPv6支持的需要。以上问题均需要在后期IPv6规模部署工作中逐步解决。
3.2 升级难度高，过渡缓慢IPv4到IPv6的转化仍然道路漫长。RIPE NCC监测2004—2021年中国的路由地址数据[7]变化，发现IPv4路由数量大但已进入耗尽期，IPv6增长呈上升状态，2017年6月后，ASN申请量剧增并保持稳定增长。相较 IPv4网络，IPv6在技术上有较大变化，对安全、隐私和管理提出了新的挑战。例如，内容分发网络（Content Delivery Network，CDN）和云平台的产品升级，需要设计新的安全解决方案，这就限制了CDN和云平台短期内的升级比例，使技术过渡进程较为缓慢。
3.3 缺少完整的产业链越来越多的企业和用户逐渐认识到了IPv6作为下一代互联网的关键协议，可以支撑未来重要新型产业的发展，将成为全球网络竞争的重要基础。但除了IPv6与IPv4不兼容的技术问题，全网络和基础设施改造，网站、终端支持能力开发，需要整个产业链进行升级和巨大的时间、经济成本。目前，业界还存在很多需要普及、挖掘和发展的企业，尚未向IPv6进行转化；同时，受限于企业在各自垂直领域内摸索，产业链无法贯通，也无法构建完善的产业生态环境。
4 IPv6发展要求
4.1 提升支持能力，完善保障措施对于尚未完成IPv6改造的企业,应尽快提升支持能力，完成改造。对于有明确规范要求的行业，应加快IPv6部署进度，按照计划节点和考核指标完成升级。从政府等行业标准制定单位的角度出发，要不断完善IPv6发展的保障措施。
（1）提升支持能力。积极引导更多企业开展IPv6改造工作，支撑更多用户迁移。同时，要求企业在保障网络安全和用户隐私的前提下，改善IPv6网络服务性能，不断纵向探索。
（2）规范行业标准。针对不同行业，尽快推动完善标准体系，达成行业共识，在国际标准化组织中，推动企业和科研机构积极参与、输出标准。《关于推进互联网电视业务IPv6改造的通知》明确提出，要尽快推动完善互联网电视接收设备相关国家标准和行业标准，在互联网电视接收设备有关报送系统中增加IPv6支持情况统计。
(3)加强监管监控。相关部门需要明确IPv6的发展战略目标以及时间表，多措并举，建立考核指标，定期检测，加强行业监管，以保障技术安全可控的迭代；评估阶段性成果，通报改造进度，及时解决IPv6改造过程中出现的问题，以确保完成年度任务。
4.2 增强研发投入，掌握核心技术欧盟委员会发布的《2020 EU Industrial Research and Development Scoreboard》[8]对2019年全球研发投入最多的2500 家公司进行了分析：从总体数据来看，美国公司研发投入占比38%，继续保持全球研发投入第一大国地位，中国公司研发投入占比为25%，位列全球第二。从研发投入总额来看，美国投入最高，为3477 亿欧元。从研发投入增速来看，中国同比增长21%，增速最快，领先美国、欧盟、日本和世界其他地区。
位列TOP 50和TOP 10的公司中，美国公司的研发投入无论从总量还是平均值，均为中国公司的2.77~2.85 倍。我国在部分领域投入和关注不足，如在健康领域研发投入比例和其他国家存在明显差距。从国内个体情况来看，华为的研发投入遥遥领先，其投入额约为国内互联网巨头BAT、中国建筑和中国铁建等5家公司投入额的总和。这些数据在一定程度上反映了公司的研发能力和科技实力。
技术创新和市场领先对于科技企业发展极为重要，企业不仅需要在国家引导、政策鼓励下发扬创新精神，更需要有自己的前瞻性和预测性，通过持续稳定地增加研发投入打造技术壁垒，构建产品“护城河”，提高市场竞争力。希望我国的“IPv6+”商用部署步伐更加稳健，从基于SRv6的网络编程能力，到有条件自治网络的用户体验保障，再到根据应用驱动网络技术实现应用感知、高度自治的网络[9]，每一阶段都领先世界。希望在未来，有更多的公司愿意支持探索未知，加快完成对IPv6的改造，完善安全防护机制，认可长期良性的发展路线，真正掌握核心技术，避免“卡脖子”式的威胁，实现科技自立自强。
4.3 拓展应用市场，构建产业生态互联网进入了发展的快车道，对新生态的包容和治理手段越发成熟，为很多新技术新产品营造了良好的环境。下一代互联网在应对经济环境变化、助推产业发展的重要手段是技术升级和行业协同。从IPv4地址耗尽，到逐步完成向IPv6的过渡，各企业内部需要持续转型、储备关键技术、坚持自主创新，在已有成果的基础上，拓展应用广度和深度。伴随着IPv6应用示范标杆的落地，以服务万物互联的市场化应用将日趋增长，规模化落地和行业全方位探索实践将推动应用市场趋向成熟。对外不断拓展市场，充分利用利好环境，促进互联网与实体经济的深度融合，以此良性循环为IPv6的发展开辟更大的应用市场。
基于IPv6的下一代互联网可促进不局限于个别企业或行业的数字化转型，所以需要开展广泛的跨界合作，通过不同合作方式，与产业链和生态圈的合作伙伴展开不限形式的合作交流。政产学研用合力推动IPv6的全面部署，实现产业链的互联互通，创造全新“技术+模式+应用”的解决方案，构建平等、合作、共赢的行业新生态。
5 结束语
随着保障IPv6发展的政策不断完善，国内对IPv6的支持能力会不断提升，希望更多企业愿意在相关研发中投入更多资源，真正掌握核心技术，将其与实体经济的深度融合、良性循环为IPv6的发展开辟更大的应用市场。与此同时，不同行业开展广泛的跨界合作，实现产业链的互联互通，构建产业生态，共同解决规模部署中的重点难点，实现到2025年年末全面完成向下一代互联网的平滑演进升级的目标[6]。
参考文献
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Features and suggestions of IPv6 development
HE Xin, CHENG Xinzhou, CHENG Chen, ZHANG Qingqing
(China United Network Communications Co.,Ltd., Research Institute, Beijing 100048, China)
Abstract: Based on the actual development of the internet industry and IPv6 technology, this article describes its global development trend from the perspective of deployment, website support, and address resources. Through data comparison and policy interpretation, this article analyzes the development process of China’s IPv6 over the years, summarizes the three major dilemmas of low support, slow upgrading and incomplete industrial chain, and puts forward countermeasures and suggestions.Keywords: IPv6; deployment; industrial chain
本文刊于《信息通信技术与政策》2021年 第4期
主办：中国信息通信研究院
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