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中国,迈向完全互联的IPv6网络
日期:2017年07月14日 来源:互联网
        谈到中国的IPv6发展情况,人们可能会有不同的感觉或看法。一方面,中国在IPv6发展方面领先,给人深刻印象。十五年前,中国就将IPv6视为国家战略,设立投资基金并制定政策推动下一代互联网的发展。网络提供商ISP以及互联网内容ICP积极升级其IPv6网络并设立IPv6应用试点。各大高校及设备商的研究人员以和工程师在IETF IPv6相关的工作组中都非常活跃。
 
  另一方面,我们大多数终端用户并没有在日常使用互联网时感受到IPv6。互联网接入服务提供商(2级或3级运营商)也没有提供IPv6。根据APNIC IPv6监控统计数据,在中国过去五年内IPv6采用率一直稳定在2%以下,这与全球范围内以及亚太地区IPv6的火热发展之势形成鲜明对比。为什么呢?
 
  在很多场合,当人们提出IPv6发展的问题,诸如问“为什么”、“怎么办”“什么时候”的时,都很难达成一致的意见。网络运营商说因为没有IPv6的内容和服务,所以没有来自用户的IPv6网络需求。内容和服务提供商说就是因为没有IPv6网络,用户从IPv6访问,为什么要提供IPv6服务呢?看,我们就陷入了“先出现鸡还是先出现蛋”的问题。
 
  据笔者的观察,缺少IPv6的内容原因的一个事实是中国人用英文网站或应用的并不多。但是,笔者仍然相信IPv6网络和IPv6内容之间“鸡和蛋”的困境只是暂时现象,它确实存在但不是关键原因。中国其实早已经做好了全部的准备,当“最后一公里”问题解决后,用户量将会全面爆发。
 
  我们来看看中国IPv6发展的现状
 
  要回答“为什么”,关键是要了解IPv6在中国的现状。如前所述,APNIC IPv6监控项目提供了一个视角,中国的IPv6采用率在过去五年中始终徊在2%以下。
 
图1 APNIC IPv6监控显示中国的IPv6用户比例
 
        得益于腾讯公司(QQ.COM)同行的帮助,笔者获得了一份国内的IPv6流量比例图,基于QQ.COM统计到的中国境内页面浏览量以及带宽来计算。与APNIC统计类似,IPv6流量比例在一年范围内有些波动。
 
图2 QQ.COM的IPv6流量比例统计
 
        这里值得介绍一下腾讯QQ.COM在IPv6方面的工作,QQ.COM是腾讯旗下在中国境内最大及用户访问最多的门户网站。根据Alexa排名,QQ.COM在全世界范围内位列流量第8高的位置。
 
        从2012年开始,腾讯开始计划在以网页为基础的服务模块上开发IPv6。与国内同行所采用的保守方案不同,腾讯旨在切实采用IPv6用于其生产网络及服务中。如今五年之后,50%以上的网页基础的服务已经升级到双栈应用,包括QQ.com门户网站(www.qq.com),腾讯微博(t.qq.com),QQ空间(qzone.qq.com)以及开放开发平台(open.qq.com)。日常IPv6峰值流量达到了300Mbps。尽管对于整个流量来说占比还比较小,但是这是一个值得关注的进步,是中国IPv6商用发展史上的里程碑。
  腾讯公司在IPv6领域的进展反映出其长期对构筑品牌和国际化战略的远景。对网络基础设施的重视帮助腾讯构筑了相对与同行对手的竞争优势。
 
  固定网络IPv6发展的“最后一公里”
 
  在中国的IPv6发展过程中, 中国教育和科研计算机CERNET2扮演了先驱和拓荒者的角色, 做出了很大贡献和努力。CERNET2 是中国最早最大的服务于教育和科研领域的IPv6网络实验床。它的特色包括拥有一个IPv6-only的核心网络,部署了前沿的IPv6过渡技术如IVI和4over6, 大规模的部署了源地址认证技术。现在CERNET2连接了超过600所高校,覆盖了600万用户。它还将扩展连接到1200所高校。 现在中国的对外可见的IPv6用户,网站和应用都是基于CERNET2的网络和服务。
 
图3 CNGI-CERNET2校园网络的日常流量
 
        一个直观的想法是将CERNET2的IPv6成功经验复制到中国的商业互联网提供商(ISP)。但是商业网络的IPv6升级比校园网升级要困难很多。据笔者所知,多年来中国电信主导了中国商业网络的很多IPv6尝试和推广活动,他们遇到的问题和挑战比较典型,其他运营商也会遇到。
  中国电信于2009年专门成立了办公室和工作小组推进中国电信的网络向IPv6演进。早期主要的工作围绕着制定技术路线,探索IPv6过渡的方案和实验验证。其中联合了包括清华大学,天地互连,和华为和中兴等设备商。
  经过IPv6试点验证之后,中国电信开始升级它的两个核心骨干网: ChinaNet(163)和CN2. 现在所有省级的网络链路都已经支持IPv6。 超过220个城域网络已经升级成双栈。95%的 BRAS和MSE设备已经支持IPv6。笔者从最近的一次电信演讲介绍中了解到,中国电信的IPv6网络覆盖到的用户已经达到9千万。
 
图4 中国电信的IPv6网络
 
        听起来很不错,不是么?但是, 对固网来说现在主要的问题在于到用户的“最后一公里”。在很久之前每家电信公司就开始严格的网络设备采购需求,强制要求设备都支持IPv6, 比如IPv6 Ready Logo的测试认证就能满足这一要求。但是一些客户端的CPE设备却大都不支持IPv6,如家庭网关,家庭路由器,WIFI 热点和一些家庭使用的智能设备。
  当IPv6网络还处于萌芽期的时候,就很难要求设备商和用户去要求这些设备具有IPv6能力和认证。而在国外已经支持IPv6成熟的CPE设备企业因为客户还没有IPv6需求,所以他们还未在中国将他们支持IPv6功能的网关设备投放市场,所以这个成为了制约固网用户采用IPv6的瓶颈。
 
  移动网络IPv6发展的“最后一公里”
 
  过去一年移动网络带动的IPv6流量飙升,成为了全球IPv6流量增长的主要动力,比如印度移动公司Reliance Jio.中国的移动网络IPv6状况怎么样呢?根据公开的报告和演讲介绍,中国电信和中国移动都将4G LTE看成推广和网络IPv6升级的好机会。他们很早就启动了LTE/VoLTE的网络规划和建设,用以全功能支持IPv6。 由于IPhone和安卓手机已经支持了IPv6。相比固网,移动网络更容易用端到端的方式,将IPv6功能整合到LTE EPC系统中,就不存在固网中的“最后一公里”的问题。
  根据一项本地报告显示,2016年底中国电信已经发展了1千万活跃移动用户,中国移动已经发展了7千万用户,即全部的 VoLTE用户默认采用IPv6使用语音网络。(注:通过中国移动的一位同事知晓,苹果公司在中国销售的iPhone手机还未能支持数据PDP的IPv6端到端通信,目前只支持语音PDP IPv6通信。如果真如他所说,一个可能的原因是在中国发布的iPhone iOS版本是故意设计成这个样子用来防止IPv4倒退问题导致的性能退化)
  为了测试IPv6是否可以用于LTE终端用户,笔者召集一群人开展测试。他们有4G LTE手机并且生活在诸如北京、上海、深圳,南京和长沙这些不同的城市。测试很简单,就是回答以下问题:
  1. 你的手机是否从手机服务提供商接收到一个IPv6地址;
  2. 你是否能访问境内和境外的IPv6网站。
  为了回答第一个问题,人们只需要打开他们的手机察看本机状态信息(iPhone手机好像是隐藏了这些信息)。下面是笔者的手机信息界面, 使用北京移动4G LTE网络,位置是在北京市经济技术开发区。
 
 图 5 LTE手机里IP地址信息
 
 
        为回答第二个问题,用户需要用其手机访问两个网站
  2.1 ipv6.sjtu.edu.cn,是个位于上海交通大学的CERNET2 校园网内的IPv6网站。如果你可以打开这个网站并找到在本页面顶端的IPv6地址,那么恭喜你, 你已经连入了中国境内的IPv6网络。
  2.2 ipv6-test.com,中国境外的网站用于测试IPv4及IPv6连接。如果你可以打开这个网站并且能在测试的第二部分打开IPv6地址,那么恭喜你,你已经连接到全球IPv6网络了。
  笔者手机测试结果(如下数据所示)显示笔者能上中国境内的IPv6网,但是无法连中国境外的IPv6网。
 
图6 LTE手机访问ipv6.sjtu.edu.cn
 
图7 LTE手机访问ipv6-test.com
 
        笔者收到到25个测试样本。20个样本在测试1中失败,没有获得IPv6地址。一个样本通过测试1但是在测试2中失败,即不能访问外网,处于孤岛中。另外两个北京移动用户案例,一个南京电信用户以及一个长沙电信用户说他们通过了第1个及第2.1个测试,2.2没有通过。没有一个通过所有测试。
  在与中国电信及中国移动同事沟通之后,结果显示现在商业IPv6网络并没有完全对开放。在一些地方只是IPv6孤岛。所以笔者将之形容成移动网络的“最后一公里”。
  除了“最后一公里”的问题,中国不同ISP的IPv6网络并没有实现完全的互连,还存在孤岛和网络碎片化的情况。IPv6网络的现状让一些运营者和质疑IPv6的人误以为IPv6性能不如IPv4,因此踌躇不前。其实国外IPv6的性能已经超过IPv4。
 
    克服心理认识上的“最后一公里”
 
  笔者有幸见证了中国IPv6的发展,中国IPv6领域的同仁们并不仅仅是走个过场,他们一直在很努力的工作。事实上,笔者认为他们是世上最有天赋并且意志笃定的一群人。但是除了上述文章提到的一些情况,在实现完全连接IPv6网络的道路上我们还需要跨过心里认识上的“最后一公里”。那就是不少人对IPv6仍然缺乏决心和信心。笔者看到主要有三个干扰因素:
  首先,一些保守观念仍然存在,认为IPv6不安全,或对现有的网络运营管理是个威胁。互联网协会ISOC曾经整理过一个关于IPv6安全的谬见的系列专栏,对IPv6安全常见的问题和误解进行了澄清。笔者认为需要更多的IPv6常识普及和倡导活动,并介绍更多的国内外IPv6运行和管理的成功实践。
  其次,IPv6长期以来被刻画和定位成网络创新和下一代互联网的关键技术。这种定位会激发人们探索IPv6过渡问题空间和解决方案的激情。对学术讨论和研究来说很好。但是当人们面对多达12项IPv6过渡协议和工具的时候,自然的会认为IPv6过渡很复杂,现阶段还缺乏清晰统一的技术路线,而踌躇不前。据笔者观察,这种状况在五年前确实给网络运营者和设备制造商带来了一些困惑。现在业界达成的共识是尽力推动IPv4/IPv6双栈化,鼓励IPv6-only的运营经验和实际部署。
  最后,不少人认为IPv6是着眼与未来,而不是现在就用。当新的网络技术和热词出现时,如软件定义网络SDN、网络功能虚拟化NFV、非IP解决方案如名字数据/内容中心网络等NDN/CCN,人们会自然而然地踌躇不前,同时想知道是否会有另一个颠覆性创新技术可以替代现有的TCP/ IP为基础的互联网。
 
  结论和展望
 
  尽管还有障碍,但是笔者对中国IPv6接下来的发展非常乐观。好消息就是全球IPv6流量比例在持续上升(Google的测量数据显示18%),印度及越南IPv6方面发生的事以及最佳实践案例,激励中国的IPv6从业者快速推进的决心。中国的互联网仍然在蓬勃发展。IoT和产业互联网也是未来一段时间中国发展IPv6的利好条件。
  2017年伊始,笔者开始发现中国越来越多的企业开始开展IPv6倡议活动。IPv6技术方案已经成熟,IPv6的市场需求在逐渐苏醒。
  赛尔新技术是赛尔网络(CERNET)的子公司,两年该公司前就开始尝试将赛尔的IPv6成熟经验带到商业网络市场。现在正在与主要的用户接入网络提供商方正带宽和鹏博士合作,为客户提供定制化的IPv6 CPE设备解决方案。另一个例子就是大的云供应商,如亚马逊/AWS已经建了与CNGI-6IX对等的IPV6 BGP。苹果以及微软/Azure今年晚些时候也很可能会跟进。
  大家已经逐渐在这一方面达成一致并下定决心。还有未曾证实的说法,中国ISP会于今年对全球IPV6互联网完全开放其IP IPv6网络。如果成真,2017年将会是中国IP IPv6发展史上值得铭记的历史性时刻。
  “我们必须尽快完全转移到全IPv6连接网络上。这并不是说我们不得不要放弃使用IPv4,只是说我们需要像IPv4一样建造完整的IPv6网络连接,我们需要现在就行动。”---Vint Cerf
 
原文链接:http://www.edu.cn/xxh/ji_shu_ju_le_bu/cernet2_lpv6/cngi_news/201707/t20170714_1540471.shtml
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