科技前沿课：IPv6+

       2024年是中国全功能接入互联网的30周年，30年来互联网在中国的发展及其对社会经济的影响，使我们深刻地理解习近平总书记对互联网敏锐的战略洞察与高瞻远瞩的判断。2015年12月16日，习近平总书记在乌镇视察“互联网之光”博览会时指出：“互联网是20世纪最伟大的发明之一，给人们的生产生活带来巨大变化，对很多领域的创新发展起到很强带动作用。”

      互联网的发展是一个持续创新的过程，经历了从局域网到广域网，从美国国防部的ARPAnet和自然科学基金委NSFnet到商业化的全球互联网，从尽力而为的数据业务到需要有服务质量保障的多模态业务，从固定场景到移动场景，从消费应用到产业应用，从面向人到面向物等，互联网协议在不断演进与丰富，同时也彰显了互联网体系架构的开放性和作为互联网基础协议的TCP/IP的韧性，使得互联网能够适应原来没有预见的业务和应用。

创新是一个试错过程，互联网的发展也走过不少弯路。就以 IP地址的设置与管理为例，IPv4早在1981年的RFC 791中被正式定义，源地址与目的地地址各32比特，对应43亿地址数，当时的设计已经相当超前，因为直到2000年全球互联网用户才3.6亿。但地址的分配缺乏长远眼光，最初IPv4地址按类别地址方式管理，地址分配机构IANA和RIR越过国家主管部门直接分配给网络运营方，即32比特分为网络与主机两段，按网络规模又分为ABC三类，可以有126个A类大网，每个A类网可有约224个地址。当年的IPv4地址管理机构大手大脚分配IPv4地址，例如美国国防部就独占了13个A类大网，即2.18亿个地址，超过全球IPv4地址总数5%，相当于现在非洲和拉美所获得的IPv4地址数之和。IPv4地址经不起肆意挥霍，到90年代初就感受到耗尽的危机，互联网标准化机构（IETF）于1993年提出了无类别域间路由（CIDR），1994年提出网络地址翻译（NAT），1996年提出IPv6，探讨解决地址数的困境。CIDR引入变长的子网掩码概念灵活划分地址的网络段与主机段，显著提高了IP地址的分配效率，但已经分配出去的IPv4地址无法更改，仅仅是减缓了对IPv4地址进一步消耗的速度。NAT是在一个公网IPv4地址下带一批由局域网运营方自行分配的私有地址，虽然NAT导致难以溯源和破坏了业务管理的透明性，但无需向国际地址分配机构申请便可部署，对急于发展互联网的新兴国家有一定吸引力。相比之下具有海量地址的IPv6是最为合适的长期解决方案，但在90年代初技术还不够成熟。中国早在2003年就以国家项目中国下一代互联网示范工程（CNGI）启动IPv6的研发与试验，其中Cernet2教育科研网建成了全球规模最大的IPv6单栈网络，但在这之前中国的运营商和互联网企业面对IPv4地址资源的被动局面而选择了从NAT起步，私有地址路线既成事实也固化了家庭网关的IPv4接口妨碍了IPv6的推广。印度互联网成规模更晚，2011年4月亚太区最先耗尽了IPv4地址池，倒逼印度直接采用IPv6，后发优势使得印度成为现在全球IPv6渗透率最高的国家。2019年11月全球IPv4地址分配殆尽，IPv6成为不可替代的发展路标。

       如果说IPv6的起因是海量地址供应，但在大规模NAT的现状下，单纯增加地址数已难成IPv6的发展动力，时代的进步对网络提出更高要求，需要另辟蹊径挖掘IPv6潜能。中国抓住了开发IPv6编程空间的创新方向，在网络层上直接定义用户身份与业务属性，适应算力时代对网络性能与数据安全等要求。从过去的私有地址的弯路中走出来，中国一改IPv4时代在IETF标准化旁观者角色，作为IPv6新功能标准研究的主力引领被称为IPv6+的发展新阶段。

      本书介绍了IPv6发展的背景与现状，重点从技术上分析了IPv6+所开拓的网络创新空间，并通过重点行业应用实践说明IPv6+赋能新质生产力对社会经济的积极贡献。本书各章节的执笔者有丰富的从事研究开发和国际标准化工作的经历，或者是具有一线经验的行业应用的技术主管与实施者，写作团队产学研用融合，他们将对IPv6+的深刻理解和心得汇聚到本书，写法上也尽量考虑科普读物的易于入门，这将有助于推动我国IPv6在更多行业应用落地。本书关于网络发展面对的挑战与IPv6应对思路及应用实例对于网络专业人士也很有启发，IPv6单栈网络的全覆盖还需要较长时间，IPv6编程空间的探索还在路上，IPv6+的国际标准化也只是开始，广阔的创新天地等待更多有识之士来施展才华，IPv6+是中国建设网络强国的难得机遇，期待更多科技工作者挺膺担当！

来源：人民日报出版社