IPv6發展現狀和面臨困難分析

　　IP位址與自治系統號、域名等共同構成了網際網路存在和發展的基礎性資源。IPv4地址是現行網際網路網絡節點位置的基本標識，長度是32bit，其地址空間的最大容量是43億個左右，是目前公眾網際網路和專有的企業網信息進行路由和轉發的基礎。

　　早在上世紀90年代前後，業界就已經意識到IPv4地址資源短缺將會成為制約網際網路發展的核心問題。地址耗盡的直接影響就是無法直接(即不通過NAT方式)連接到公眾網際網路上，網絡運營商就無法直接接入新用戶，業務提供商無法直接接入新的伺服器，影響網絡的發展和新業務的開展。但地址耗盡對用戶沒有直接的影響，因為使用何種IP位址與用戶是弱關聯的(IP位址用於機器之間通信的)，這與網際網路上的域名和電話網中的E.164號碼不同。但為了應對地址枯竭問題，網絡運營商和業務提供商需要增加成本，這必將最終轉嫁給消費者，導致網際網路接入和使用費用的上升。
 
　　應對IPv4地址耗盡
 
　　解決IPv4地址耗盡問題基本上有兩種思路，一方面通過各種技術的和管理的手段設法降低IPv4地址消耗的速度(節流)，另一方面開始具有海量地址空間的IPv6技術的研究和標準化工作(開源)。
 
　　目前廣泛採用的私有地址、動態地址分配、無類域間路由和子網掩碼等地址復用技術，以及收緊地址分配策略等政策手段，節約了大量的IPv4地址資源，極大地推後了IPv4地址空間耗盡的時間點。但IPv4發展的大量地址復用技術，惡化了全球網際網路的運行和發展環境，使網絡的複雜性加速增加，導致業務創新、部署和運營成本不斷攀升，同時也給溯源等安全問題帶來新的挑戰。目前84%的IPv4地址已經被分配(含使用與未使用)或被預留，以現有的地址分配速度保持基本不變，剩餘的IPv4地址以每年2億個的速度消耗(年約19%的消耗增速)，估計將在未來18～24個月左右耗盡。
 
　　應對IPv4地址耗盡已成為不可避免的、全球性的戰略問題，目前許多國家都在推進包括IPv6在內的下一代網際網路上的姿態積極。歐盟委員會2008年5月底發布公告，鼓勵歐盟企業、政府機關和個人使用下一代網際網路協議IPv6，以在2010年年底前實現25%的企業、政府機關和個人使用IPv6網絡協議的目標。日本政府之前也制定了「e-Japan」的戰略，明確了IPv4向IPv6過渡的時間表和路線圖。而韓國計劃從2013年開始全面啟用IPv6，從而成為全球率先普及IPv6的國家。美國也在IPv6上開始發力，美國的IPv6地址在2008年5月份突然從一個月前的全球第11位猛增至全球第一(與美國要求所有政府部門在2008年6月30日前必須部署IPv6有關)。
 
　　IPv6發展現狀
 
　　我國在下一代網際網路方面開展了多項研究、試驗和示範工程。如國家自然科學基金委員會的「中國高速互聯研究實驗網絡(NSFCnet)」、863計劃「九五」期間的CAINONET、「十五」期間的IPv6核心技術開發、中科院的「IPv6關鍵技術及城域示範網」和國家發展改革委的「下一代網際網路中日IPv6合作項目」等。2008年8月，國家正式啟動了CNGI二期的工程，重點解決推動下一代網際網路商用化時遇到的一些「產業性」問題。
 
　　通過各國的努力，目前IPv6技術和標準已經相對成熟，多個國家組建了多個規模不等的IPv6試驗網，網絡設備基本成熟，業務應用取了一些進展。但從全球IPv6整體發展狀況看，在亞太和歐洲地區的應用較多，但依然是由已開發國家擔當了領軍者的角色，不同的是美國在網際網路領域一家獨大的局面被打破。日本、韓國、歐盟在IPv6的研發和產業化方面走在了前面，作為發展中大國的中國在IPv6領域也略有建樹，但在國家戰略、產業化、研發等方面與日韓、歐盟還存在不小的差距。另外，同為發展中大國的印度也非常重視IPv6的進展。
 
　　IPv6面臨的困難
 
　　第一個IPv6標準問世，推廣應用IPv6已經走過了14年的歷程。但是整體來看，全球IPv6網絡的部署和使用進展十分緩慢。IPv6協議的核心目標就是在堅持網際網路基本設計理念(端到端透明性)不作改變的基礎上，通過地址欄位的加長來解決IPv4地址短缺問題，因為地址短缺是設計IPv6時的上世紀90年代初網際網路所面臨的最核心問題。然而隨著網際網路的不斷發展變化，決定網際網路發展的主要力量已經由當年設計IPv6的教育科研界，變成了目前的產業界。安全與信任、服務質量保證、如何容納以無線網絡、嵌入式系統、傳感器網絡應用等逐步上升為網際網路所面臨的核心問題，而地址短缺卻因為各種IPv4節約地址技術的出現和廣泛應用，退居次要位置。
 
　　IPv6技術的核心是網際網路地址數量的擴充，它並沒有改變網際網路原有的設計理念和網絡體系架構。然而，網際網路設計之初所堅持的核心設計原則和網絡體系架構，在今天已經不適應網際網路的應用實際，網際網路目前所面臨的很多難題,包括安全、服務質量，其產生根源都與之相關。
 
　　IPv6所能夠解決的核心問題與網際網路目前所面臨的關鍵問題之間出現了明顯的偏差，難以給網際網路的發展帶來革命性的影響。與IPv4的各種地址復用解決方案相比，IPv6能夠降低複雜性和成本，但卻是只有製造商目前才能夠感受到，用戶和運營商不能直接感受到，結果導致整個產業鏈缺乏推動IPv6的動力。IPv6所帶來的是一種長期的利益，而企業決策層更看重中短期利益，因此處於網際網路基礎設施核心的全球運營商對IPv6的態度都不是很積極，這種態度直接決定了IPv6的發展進程緩慢。而全球金融危機的爆發，很可能會進一步強化運營商的這一消極態度。
 
　　IPv6不是下一代網際網路的全部，只是一種改良性的技術，目前的地位也已經從「下一代」的網際網路協議退化為「下一個版本」的網際網路協議。IPv6所堅持的無條件的「端到端的透明性」的核心設計理念已經過時。下一代網際網路需要在新的設計理念的指導下重新設計。因此，目前國內外都已經出現了一些針未來網絡體系架構的研究，如NGN、FARA、HIP、GENI、FPBN、OverlayNetwork等，試圖去克服目前網際網路所面臨的安全等問題，但都還只停留在研究或實驗室階段，近年內無法大規模商用。而IPv6目前的技術和標準已經成熟，產品種類也在不斷擴大，實驗網也已經具備了相當的規模。時間不等人，IPv4地址空間還在快速減少，留給業界的研究、標準、開發和實驗的時間非常有限。網際網路需要繼續前進，除了IPv6，業界沒有別的更好的選擇。如果我們不接受IPv6，5～10年後網際網路所面臨的核心問題中，會重新增加一個「地址短缺」問題。但如果不繼續對目前的IPv6做大幅度的改造，IPv6是無法勝任未來國家關鍵信息基礎設施的角色的。