成果显著，挑战犹存！IPv6带来了啥？
今年7月，工业和信息化部、中央网信办联合发布《IPv6流量提升三年专项行动计划（2021-2023年）》，（以下简称专项行动计划）。文件指出，到2021年底，我国移动网络IPv6流量占比超过20%，固定网络IPv6流量规模较2020年底提升20%以上。到2023年底，移动网络IPv6流量占比超过50%，固定网络IPv6流量规模达到2020年底的3倍以上。那么问题来了，IPv6因何而生？目前中国的IPv6发展得怎么样？专项行动计划的发布对于中国IPv6未来的发展有何影响？
IPv4地址枯竭，IPv6应用前景广阔
众所周知，IP地址是重要的互联网基础资源，是互联网各系统识别和数据传输的基础。我们熟知的是IPv4地址，即互联网协议第四版，是第一个被广泛使用的IP协议，历经几十年，支撑了互联网的蓬勃发展。IPv4地址的长度为32位，大约可提供40亿个地址空间。不过，随着互联网的广泛应用，IPv4地址不足的问题日益严峻，自2011年2月3日互联网号码分配机构（IANA）宣布全球中心IPv4地址池耗尽以后，全球五大洲际IP地址分配机构的存量IPv4地址不断下降。
▲随着互联网的广泛应用，IPv4地址不足的问题日益严峻。
IPv6即互联网协议第六版，为解决IPv4地址资源不足和存在的一些性能问题孕育而生，已被全球公认是替代IPv4的下一代互联网商用解决方案，也是互联网升级演进不可逾越的阶段。IPv6地址的长度为128位，可以提供3.4×1038个IP地址空间，目前普通申请者能轻松申请到的一段IPv6地址空间，在IPv6结构性的地址分配策略下能为千万级用户或设备提供IPv6地址分配。IPv6地址推广使用后，每个人或每部机器可以拥有1个或多个IP地址，充分满足物联网、移动互联网、工业互联网对地址的需求，从根本上解决IP地址短缺的问题，实现网络基础设施和应用性能的全面升级。
▲IPv6为解决IPv4地址资源不足和存在的一些性能问题孕育而生，已被全球公认是替代IPv4的下一代互联网商用解决方案。
我们知道，IPv6协议的设计目的在于解决现有IPv4版本所具有的各种问题，包括地址数量限制、安全性、自动配置、移动性、可扩展性等方面，因此IPv6为各种价值应用构想提供了强大的技术支持，尤其对视频、语音、移动、安全等业务的发展有极大的促进作用。随着IPv6应用探索的进一步深入，IPv6在网络通信行业以及人们日常生活中具有广阔的应用前景。
▲IP地址是重要的互联网基础资源，是互联网各系统识别和数据传输的基础。
例如视频应用中，随着IP宽带业务的不断普及和发展，越来越多的行业、企业开始大量采用视频技术开展远程会议、视频点播和广播、远程教学、远程医疗、远程监控、可视电话等多种应用，以满足人们对交互式可视化沟通的需要。
IPv6协议具有丰富的地址空间，解决了地址容量问题，优化了地址结构，提高了选路效率和数据吞吐量，能满足视频通信大信息量传输的需要，有助于发展用户；IPv6协议组播功能的加强和扩展，使用了更多的组播地址，对组播域进行了划分，取消了IPv4广播，可以更加有效地利用网络带宽，实现基于组播、具有网络性能保障的大规模视频会议和高清晰度电视广播应用。
▲IPv6协议具有丰富的地址空间，解决了地址容量问题，优化了地址结构，提高了选路效率和数据吞吐量。
又如在智能交通方面，IPv6大容量地址结构技术，可以使城市交通监控系统中每个信号灯、监视器及各种感应设备都能获得单独的IP地址，实现系统整体联网，动态地对交通进行监控，提高交通运输效率。
另一方面，IPv6大容量地址结构技术可以为车载终端系统分配单独的IP地址，实现无线系统互联，司机可以通过车上的终端屏幕实时查看交通和路面信息，直接了解道路情况。而IPv6无状态地址自动配置技术，可自动为各类终端配置IP地址，大大减少网络维护的工作量，亦将会极大地推进智能交通应用的发展。
与全球同步，中国IPv6发展迅速
正是由于IPV6的广阔应用前景，国内在IPv6领域起步较早，基本与国际同步。早在1994年就建设了采用IPv6技术的中国教育科研网CERNET，并在2003年开始逐步升级为IPv6 only的Cernet2示范骨干网；2011年国家层面明确提出中国下一代互联网商用示范路线，在国家发改委等相关部委IPv6专项推动下国内运营商、内容提供商、软硬件设备厂商等产业链各方进行了各领域IPv6改造工作，初步实现了从“用户侧-网络-应用侧”全程IPv6业务的打通，产业链层面逐步向全面支持IPv6演进。
▲目前，国内主要手机厂商自2018年起新发布的机型和系统已全面支持IPv6。
从2013年开始国家发改委分批选择了北京、杭州等代表性城市建设下一代互联网示范城市，希望调动基础电信运营企业、广电企业、商业网站以及设备制造企业等多方力量，推动下一代互联网与新一代移动通信、移动互联网、物联网、云计算、大数据等新兴信息技术融合应用；2017年11月，中共中央办公厅、国务院办公厅印发了《推进互联网协议第六版（IPv6）规模部署行动计划》，在此背景下工信部于2018年开始全力推动IPv6规模部署各项工作，并在2019安排了网络就绪专项行动计划，以行政力量牵引IPv6产业链各方按照政府制定的目标加速IPv6发展。
根据最新公布的数据，截至2021年8月，我国IPv6活跃用户数已达5.51亿，约占中国网民人数的54.52%，三大基础电信企业城域网IPv6总流量突破20Tbps，LTE核心网IPv6总流量超过10Tbps，占全网总流量的22.87%，我国已申请IPv6地址资源位居全球第一，国内用户量排名前100位的商业网站及应用均可通过IPv6访问，我国IPv6规模部署工作取得了明显成效。
▲据“国家IPv6发展监测平台”显示，目前我国IPv6互联网活跃用户已经突破5.514亿。
挑战犹存，《专项行动计划》正当时
虽然我国在IPv6方面起步早，发展快，但目前依然存在不同层面的挑战。例如在企业层面，目前运营商IPv6网络改造基石仍然是IPv4/IPv6双栈，尽管已经实现IPv6用户的网络接入及流量承载，但规模IPv6用户及流量上线后实际承载及应用服务能力有待进一步验证；某种程度上IPv6规模商用场景下意味着现网双栈运行的关键网元设备性能将可能大幅下降甚至不堪重负，对运营商而言意味着追加大量额外投资重构基础设施或者需要考虑做出是否关闭IPv4协议栈的艰难决策。如上原因，若面临IPv6规模流量增长带来Capex及Opex需要额外追加大量支出时，预计运营商在推动分配IPv6地址的用户使用IPv6网络的积极性将相对有限。
▲根据公开资料显示，目前国内主要11家云服务企业，接近半数的云主机IPv6性能优于IPv4。
在用户层面，国内运营商在国家“提速降费”背景下运营压力巨大，在鼓励IPv6地址用户使用IPv6网络方面难以提供更具吸引力的优惠资费套餐，同时IPv6用户在有效获得IPv6应用资源方面仍旧面临瓶颈，很多App及网站只是提供首屏/首页或一级连接的IPv6访问，并不能全面支持IPv6，使得IPv6访问体验一致性欠佳；另外，尽管国内互联互通已支持IPv6，但相对有限的IPv6应用资源难以充分满足用户体验和需求，从而制约了用户使用IPv6的积极性。
▲IPv6应用方面依然面临瓶颈，比如应用基础设施IPv6服务性能有待增强。
鉴于上述挑战，笔者认为此次《专项行动计划》的出台可谓恰逢其时。本次出台的《专项行动计划》主要有以下两个特点。首先是注重政策延续性。《专项行动计划》是在前期“IPv6网络就绪”“IPv6端到端贯通能力提升”系列专项行动实施成果的基础上，总结经验、查找不足、剖析根源，针对短板弱项和新时期的发展方向，提出了未来三年的发展目标和重点任务。从“网络就绪”到“端到端贯通”，再到“流量提升”，体现了我国IPv6发展充分遵循网络演进的技术发展规律，循序渐进，针对不同发展时期确定相应的发展重点，保证了政策的连续性、稳定性和可持续性。
其次是注重环节协同性。《专项行动计划》除了在网络基础设施、应用基础设施、终端、安全等领域继续提出新的任务要求外，还在商业互联网应用、工业互联网、智能家居系统平台、“IPv6+”网络技术创新等方面做了部署，力求协同推进各关键环节，实现IPv6流量提升和高质量发展。
以与我们日常最为密切的终端设备方面为例，《专项行动计划》针对家庭无线路由器、互联网电视终端、物联网终端等IPv6支持率不高以及现网大量老旧终端有待升级替换等“堵点”问题，从终端类型、功能要求、宣传推广等方面提出了具体要求。一是要求家庭路由器、智能电视、机顶盒、智能家居终端及物联网终端模组等在内的各类终端加快支持IPv6，提升支持占比；二是明确要求具备IP地址分配功能的终端设备应默认开启IPv6地址分配功能；三是要求基础电信企业制定工作计划，加快推进老旧终端设备的升级替换；四是要求电商平台继续加强宣传引导工作，优先向用户推荐支持IPv6的终端设备等。
写在最后
虽然当前我国IPv6整体发展已经呈现出明显向好的趋势，用户和网络规模也位居世界前列，但同时我们也看到，我国IPv6流量占比相比世界领先国家还有较大的差距，存在商业互联网应用IPv6浓度较低、家庭终端IPv6支持能力不足、应用基础设施IPv6服务性能有待增强等问题。而未来三年是我国IPv6从“通路”走向“通车”的关键阶段，相信随着《专项行动计划》的发布，在政策的引导下，行业各方将协同深化IPv6规模部署工作，逐渐补齐我国IPv6发展的短板弱项，促进IPv6流量规模持续提升，加速推进互联网向IPv6平滑演进升级。
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