韦乐平：我国2011年底出现IPv4地址缺口

放弃争论，全面启动向下一代互联网的商业化过渡　　《移动通信》杂志　　中国电信集团公司 韦乐平　　随着我国IPv4地址的逐渐耗尽，近来科技界和产业界有关下一代互联网的议论纷纷扬扬，各抒己见，
意见差异甚大。作为长期从事电信技术发展战略研究的电信专家，对于目前的现状十分着急，在此大声呼吁，放弃争论，尽快全面启动向下一代互联网的商业化过渡。　　一、下一代互联网的内涵　　所谓下一代互联网是业界为了解决目前互联网的地址瓶颈、质　　量、安全和管控等问题而提出的未来发展的总体设想，并无严格的定义，至少国际上公认美国的NGI项目、AMBIENT项目、欧洲GEANT2项目、FIRE项目、亚太的APAN项目以及中国的CNGI项目等都可以认为是面向下一代互联网的研究试验项目。然而，纵观所有这些称之为下一代互联网的项目可以发现，除了IPv6是其共有的基本特征，而且是可以期待的地址解决方案外，其他的特征都是理论上的，或者不确定的，或者局部性的，或者有争议的，或者难以实施的，甚至还完全不靠谱的。不过，总体而言，业界期待下一代互联网能够具备可控可管可扩可信能力，至少相对现有IPv4互联网有相当程度的改进。　　可见，尽管IPv6并不能概括下一代互联网的全部，但是已经成为下一代互联网的核心内容并已经形成了一个完整成熟的标准体系，是世界范围内唯一普遍认可的下一代互联网核心协议，必将成为向下一代网演进的业务承载层统一协议。目前业界一般泛指的下一代互联网的核心内容也往往就是指IPv6。因而，目前我们这里所讨论的下一代互联网的工作重心就是平稳有效地向IPv6的过渡，同时尽可能地提升网络的可控可管可扩可信能力。　　二、 我国将在2011年底出现地址缺口　　IPv6协议具有一系列优点，诸如内置移动IPv6协议，可以为3G、WLAN、WiMAX等的无缝使用创造条件；内置IPSec以及永久性IP地址解决了网络层溯源，给网络安全提供了根本的解决途径；具有自动发现和自动配置功能，可以实现即插即用，有利于支持移动节点和大量小型家电和通信设备的应用；可以开发很多新的应用，特别是P2P业务；可以改善路由性能和效率，减少路由表的表项；内置组播功能，简化了流媒体业务的提供。如此等等。然而，最最本质的优点还是解决了地址问题，使地址空间从IPv4的32比特扩展到128比特，地址容量达到3.4×1038个，彻底消除了互联网发展的地址壁垒及其相应问题，　　由于互联网的快速发展，目前全球的IPv4地址还剩下4.6亿，按照每年2亿的地址消耗速度，已经只能再支撑2年左右的时间。事实上，IANA已经宣布对于IPv4地址的分配大约在2010年底结束，APNIC的地址分配大约在2012年3月乃至2011年底结束。中国电信根据自己的现有业务发展规划以及实际可能申请到的地址(每年约1700万)估计在2011年底前后出现明显地址缺口。如果进一步考虑到泛在网和物联网等的发展及其对于地址的巨大需求，则地址问题将成为电信行业乃至国家整体下一代互联网发展的最大瓶颈，不仅无法回避，而且日益紧迫，必须认真对待。　　三、 商业化过渡的重要性和紧迫性　　我国在向下一代互联网的过渡准备上并不落后，多年来国家安排　　过各种研究项目，其中最重要的是八部委联合支持的CNGI示范工程项目，在世界上产生了重要影响。但是由于各种原因，CNGI示范工程没有，也不可能解决商业化应用所需要解决的更多更复杂的实际问题，诸如端到端网络的实施，业务网，应用系统，终端，支撑系统，网站等等。　　正如互联网的蓬勃发展得益于从纯学术和军用转向公众商用网一样，向下一代互联网的过渡也需要尽快从学术网和试验网转向公众商用网才能实现实质性推进。这种过渡工作起步越早，需要过渡的网络资产和终端规模越少，付出的过渡代价越低，过渡难度也将越低。但是，由于产业链各方对于过渡的紧迫性认识不一，又缺乏国家层面的统一明确部署和系统的配套政策支持，我国向下一代互联网的过渡已经面临起个大早，赶个晚集的危险，我国的宽带普及、移动互联网和物联网等业务的发展即将遭遇前所未有的发展瓶颈，国家的信息化战略也将面临严峻的挑战。　　鉴于向下一代互联网商业化过渡的重要性和紧迫性，急需政府出　　面统一组织和协调，全面启动商业化过渡工作。 “未雨绸缪，越早越好”。历史将证明一个重大的、有前瞻性的技术战略决策将带来几十年的市场和社会繁荣，而一个错误的或短视的决策将会错失机遇、贻误发展。　　四、向IPv6过渡的现状和条件　　向下一代互联网的过渡涉及方方面面，下面对于几个主要方面的　　现状和条件做一个大致的分析：　　1. 标准：IPv6协议的核心技术标准已经成熟，IPv4与IPv6翻译、IPv6组播、物联网标准等尚未完成，但不是发展瓶颈，可以随着商用化进程逐步完善。　　2. 产业链：　　－网络设备：就路由器而言，骨干网情况好些，除个别厂家外，多数硬件没有问题，但是很多路由器软件需要升级；城域网情况较复杂，BRAS多数不支持IPv6功能，特别是PPPoE拨号功能。SR少数硬件要升级，约50%需要软件升级。CR硬件没问题，约50%需要软件升级。移动分组域的PDSN硬件没有问题，但是不少设备需要软件升级；就接入网而言，尽管传输和交换系统基本都不支持IPv6的组播、流标识、基于三层的ACL功能等，但不影响初期IPv6业务的开展，可以将传输和交换系统作为纯2层处理，将3层功能放在BRAS和网关处理；就网关而言，基本不支持IPv6，特别是路由型网关， 其认证和地址分配需IPv6地址前缀、流标识、基于三层的ACL等，需要升级换代。　　－业务网设备：无论是现有核心层的软交换，还是正在试验应用的IMS都不支持IPv6协议， 相关的信令网关、中继网关等也都不支持IPv6协议。但是并不急迫，暂时可以继续采用私有地址，到适当时期再考虑过渡。　　－固网3A系统和DNS系统：硬件基本没有问题，但是有不少设备需要软件升级。　　－固定终端：由于终端的成本敏感，数量又大，配置较低，因而基本不支持IPv6，需要升级换代，但实施起来并不难，主要是投资和规模量产问题。　　－移动终端：差距较大。就CDMA制式而言，可以暂时采用中继模式，实现IPv6的透传，但不支持DoA版本下的QoS，是一大缺陷。长远看，需要支持网络模式，实现IP层中继。高通6801系列芯片后的芯片都能支持，6055芯片的数据卡代码升级后也可以。　　－支撑系统：目前的网管和IT系统的硬件基本没有问题，但是多数设备需要软件升级。由于是内部自己使用，不影响业务提供，因此对于过渡也不急迫。　　－操作系统：目前的主流操作系统都可以支持IPv6协议，没有问题。　　－协议栈和应用软件：主流的通用协议栈都可以支持IPv6协议，而多数应用软件往往还不支持IPv6, 需要升级或开发。　　－集成电路：主流NP和ASIC都已经能支持IPv6协议，没有问题。　　总体而言，由于涉及的面太广，任何一个部分的问题都会影响总体过渡进程，需要十分细致周到的安排，过渡工作是任重而道远。　　五、向IPv6过渡的基本考虑点　　向IPv6的过渡在时间跨度上、过渡复杂性上以及资金投入上都　　不可轻视，需要全面慎重谋划。基本考虑点是使用户和互联网SP/CP以合理的成本，使用IPv6 协议和规则接入IPv6互联网，在更大的网络平台上进行安全、可靠、可管可控的高速通信。引入IPv6的基本考虑点是：　　－以尽可能小的成本，最大限度地保护既有投资；　　－不明显增加运营商的运营负担；　　－不降低用户体验；　　－对于现有业务影响尽量小，又可以逐步引入IPv6新业务。　　六、向IPv6过渡的整体战略部署[page]　　根据前述考虑要点，向IPv6的过渡是一个长达10年左右的过渡过程，可以大体划分为三个阶段。　　1. 试商用阶段(2010-2011年)：启动并完成试点工作，在网络、　　业务、终端、IT支撑、人才培养、政策、产业链协同等方面做好演进准备，为规模商用奠定基础。首先需要启动网络和平台支持IPv6的改造，完成IPv6地址资源申请、确定网络及业务过渡方案、完成现网商业化试点；　　2. 规模商用阶段(2012-2015年)：IPv4/IPv6网络和业务共存，　　网络和平台规模改造，业务逐步迁移，基于IPv6的新应用和用户规模持续扩大；　　3. 全面商用阶段(2015年以后)：基于IPv6的新应用占据主导，IPv4网络和业务平台逐步退出。预期2020年后可能基本演进到纯IPv6环境，完成整个过渡过程。　　七。向IPv6过渡的业务切入点　　向IPv6过渡的业务切入点与企业的历史现状、发展战略和市场策略密切相关，各个运营商不会相同，也不应该相同，实施过程中也可能会不断调整。　　对于中国电信而言，宽带接入用户数量最大，消耗地址数量自然也最多，而且上网并发比例逐年提高，家庭终端越来越多，消耗的地址数与用户数的差距越来越大，可能高出50%左右，应该是主要业务切入点；　　移动互联网是业务发展的重点，也必将逐渐成为消耗地址的大户，而且地址分配高度集中，涉及网元数少，部署改造较简单，加上目前用户基数较少，过渡难度较低，也应该是主要业务切入点；　　MPLS VPN业务是面向政企客户群的重要新业务，预计发展较快，应该尽快实施向IPv6的过渡；　　IDC业务是直接为网站等大客户服务的基础性接入业务，显然也应该尽快具备支持IPv6的条件，而互联星空是自营的网站，更应该率先实现双栈，实现向IPv6的过渡；　　M2M和物联网应用是未来消耗地址的最大应用，没有必要再经过IPv4阶段，可以直接采用IPv6地址。　　简言之，上述几类业务应该是向IPv6过渡的主要业务切入点，可以首先动手，并结合业务引入契机，推动网络和业务平台升级改造、家庭和企业网关以及各类用户终端的升级。　　八。安全性问题　　互联网的安全性是一个老问题，由于其诞生于学术界，实行开放、民主与分散控制的设计与理念，相信用者自律，彼此信任。因而本质上是一种缺乏安全设计的，难以管理、控制和经营的网络。　　可见，缺乏安全性是互联网天生的弱点，这与是否采用IPv6关系不大。事实上，IPv6并没有引入新的安全问题，反而，由于IPsec的引入以及发送设备采用永久性IP地址而解决了网络层溯源难题，给网络安全提供了根本的解决途径，有望实现某种程度的端到端安全性。总的看，IPSec协议在IPv4或IPv6环境下的实现，包括算法实现、协议规范、状态机、信令流程等方面并无本质差异，IPv6并没有引入新的安全问题，反而有助于问题的解决。　　互联网的安全性问题很重要，一定要下大力气研究解决，但是也不宜过份夸大，因噎废食。解决这一问题需要科技界、产业界、司法界和政府的长期不懈的努力，现在也已经出现一些解决思路和办法。从长远看，这个问题一定会有某种合理合法的解决方案，决不能因为IPv6还未解决安全性问题为由推迟IPv6的引入，这样做不仅不公正，还会贻误我国信息通信产业的可持续发展。　　九、向IPv6过渡的挑战　　业界对于向以IPv6为基础的下一代互联网的过渡已经讨论了多年，现场试验和试验工程也已经进行多年，为什么始终只听雷声，不见雨点呢？笔者认为，根本的原因是产业链各方对于过渡的重要性和紧迫性认识不统一，导致步调不一，过渡风险变大，具体分析如后：　　首先是政府各部门认识的不统一，这里面也包括对于安全问题认识的不统一。产业链群龙无首，缺乏过渡的第一推动力和协调组织者，也形成不了国家的意志和决心，自然不会有实质性的进展。　　其次是应用和内容商不积极，成为过渡工作的最大短板之一。因为过渡的主要驱动力是地址缺乏影响业务的发展，而不是市场应用驱动所致，自然不会有自发的驱动力。另外，政府也无明确的过渡时间表和强制性要求，当然不会有动作。　　再次是用户终端厂商不积极，鉴于终端开发和销售的风险较高，通常终端厂商的传统行事逻辑是不见兔子不撒鹰，没有明确的过渡信号和时间表以及运营商的实际采购规划，也不肯投入巨资进行实际开发和规模生产。　　还有就是运营商本身态度不坚定，按理整个产业链的过渡必须网络先行，然而由于过渡工作并不是市场和业务驱动的结果，而是由于地址缺乏引起的发展瓶颈，而且过渡工作费力费时费钱，不到迫不得已，不少运营商舍不得为了一项也许不见得会立即带来明显收入的事花费巨资和人力物力。　　最后一个原因是国家之间的不平衡，向IPv6的过渡必须全球基本同步才行，特别是拥有全球最大互联网网络分布和信源的国家――美国要带头过渡才行，而美国由于IPv4的地址最多，比中国多几十倍，并不急迫。而全球最大互联网用户的国家――中国地址最缺，应该最急迫，形成巨大的反差，两者的紧迫性感觉不同，步调难以统一，给过渡工作带来很大的风险。　　十、向IPv6过渡需要政府主导　　由于向IPv6的过渡是一个长期的、复杂的系统工程，不是一个简单的市场行为，不能靠企业本身能够解决，更不是靠运营商就可以的，除了涉及网络、业务、用户、终端外，还涉及政府、CP/SP、标准化组织等等，必须政府主导才有可能得到实质性突破，这也是世界各国的通行做法，我国不可能例外。为此建议：　　－启动国家层面的全面战略部署，统一组织过渡安排和产业化推动工作，明确披露过渡的时间表；　　－利用设备入网许可证管理、企业经营牌照审批及年检等行政管理手段推动目前产业链中实施过渡的薄弱环节(如终端/手机和网站)；　　－积极利用财税杠杆和专项发展基金等经济手段鼓励企业尽早推出支持IPv6协议的产品和服务；　　－加强政府部门的先导示范作用，首先在政府网站和政府采购中尽快支持IPv6;　　－重新认识并真正把信息基础设施提升到国民经济中的重要战略地位，在投资或政策导向上出台具体措施。　　总而言之，向下一代互联网的过渡已经成为摆在电信行业面前的最急迫大事之一，历史已经不容我们有继续淡漠、犹豫和争论的时间，必须尽快统一全行业认识，开始全行业行动，为我国互联网的可持续发展做出禁得起历史检验的决策。