下一代互联网络与IPv6技术

吴峰

　　随着互联网在社会生活各个领域的广泛应用和商业化的深入发展，现有的网络基础设施和网络服务已经难以满足和支持大规模的网络应用，如交互式远程实时教学、远程医疗（手术）、协同工作/科研、数字化图书馆、虚拟实验室等。与此同时，随着网络规模的扩大，现有网络的管理和运营已经变得非常复杂，地址空间匮乏、带宽瓶颈、网络安全、数据保密、服务质量、新业务的盈利模式、对移动特性的支持等问题变得越来越突出。为了更好地迎接挑战，必须建立IPv6下一代互联网协议的网络，为实现下一代互联网服务搭建高性能、高质量、可靠、安全、经济与开放的舞台。在全球技术与经济大环境下，开展下一代互联网和IPv6研究，这对于提升我国信息化基础设施的水平，满足国民经济发展需求具有重要的推动作用。

1发展下一代互联网和IPv6的意义

　　从20世纪90年代中期开始，互联网在中国飞速发展，从而带动了相关信息产业的发展，包括通信业、设备制造业、软件产业和服务业等，对国民经济和社会发展起到了巨大的推动作用。截止到2003年6月为止，中国建成9大互联网络，互联网的用户数量已经达到6 800万人，上网计算机2 572万台，网络应用包括信息服务、远程教育、远程医疗、科学计算、电子政务和电子商务等，但是普及率尚不足4％，与亚太地区较为发达的国家和地区相比，存在相当大的差距。根据CNNIC的统计，1999年到2002年期间，我国互联网用户人数的年增长率平均在0.4左右。以这样的速度发展，到2005年，中国互联网用户数将达到9 000万（普及率约7％）；到2010年，将达到4.8亿（普及率约30％）。

　　由于历史原因，中国在互联网领域处于后进状态，与许多亚洲国家一样都面临着IP地址供需严重失衡的挑战。据统计，到目前为止，IPv4的地址空间可被分配使用的地址约103个/8地址块（相当于A类地址）。如果每个中国人都获得一个IP地址，则中国13亿人口需要的地址总量为72个/8地址块。可以看出，中国的互联网用户数量的增长速率高于全球互联网用户的增长水平，因此，中国发展互联网需要巨大的地址空间。可见，IPv4地址空间不足是下一代互联网需要解决的首要问题，更是我国互联网发展面临的主要问题。截止2002年底，拥有13亿人口的中国，只有大约2 900万个IP地址，中国是全球最需要IP地址的国家之一。众所周知，IPv4地址总量约43亿，70%的地址资源已经被使用，其中，美国的IPv4地址占有量为38%，而我国目前的地址占有量仅为9%，地址资源严重不足制约了互联网在我国的普及和发展，也使我国在国际竞争中处于不利的地位。

　　开展下一代互联网和IPv6将对我国经济增长带来直接贡献。据美国《福布斯》杂志预测，到2010年，下一代互联网技术及其应用的发展将使目前几万亿美元的互联网市场成长为20万亿美元的大市场。启动下一代互联网的研究、开发和建设，从而推动国家信息基础设施建设，带动社会信息化投资，给网络设备制造业、软件业和信息服务业带来巨大的发展空间。预计到下一个五年计划中期，我国互联网服务、软件和设备的市场规模将达到数千亿元，同时带动电子商务等的快速发展，这些新的经济增长点的形成将对我国国民经济发展形成巨大动力。

　　开展下一代互联网和IPv6也是我国实现跨越式发展的战略机遇。由于这一代互联网的核心技术已被美国等发达国家和跨国公司所控制，我国难有较大作为。但在下一代互联网研究开发方面，我国与发达国家的差距并不大，这是难得的机遇。以新技术的出现为契机，实现跨越式发展，形成具有自主知识产权的核心技术，并力求在国际标准上占有一席之地，在产业上掌握先机，在安全上占据主动，这是我国实现新的跨越式发展的必由之路。

　　依托下一代互联网，可以实现基于高质量视频通信的远程教育，提高各级教育水平；可以实现高可靠性的远程医疗，提高人民健康保障条件；可以利用交互式网络技术扩大政府宣传力度，丰富文化娱乐生活，建设社会主义精神文明；可以建立超大容量共享资源库，完善社会保障机制，提高公共服务水平，从而全面促进社会进步和提高人民生活质量。

2下一代互联网及IPv6技术的研究

2.1互联网的发展

　　国际互联网界的权威认为，互联网技术的发展周期经历4个阶段，即研究开发阶段（Research and Development）、合作伙伴之间进行大规模试验阶段（Partnership）、私有化阶段（Privatization）、商业化阶段（Commercialization）。现在的互联网以分组交换技术、TCP/IP体系结构为主要技术特征，从1969年的ARPANET开始，经历了30多年的发展历史，目前已经处于商业化发展阶段。互联网发展历史表明，互联网技术具有两大特点：一是它的实验科学特性，研究成果需要通过建立大规模的试验网进行实验和验证，需要Partnership发展阶段；二是它与产业结合的紧密性，从科研成果到实现产业化的发展速度很快，即Privatization和Commercialization两个阶段。以光通信技术为例，从实验室中拿出的研究成果可以很快转化为产品，并迅速投入市场，创造了技术发展每半年翻一番的新的“摩尔定律”。

　　由于光通信技术每半年翻一番，互联网用户数量每半年翻一番，在这样巨大的技术驱动和社会发展条件下，现在互联网的可扩展性、服务质量保证以及安全性等方面存在的问题日趋突出，下一代互联网技术应运而生。可以看出，下一代互联网具有与现在的互联网同样的发展规律和技术特点，美国的下一代互联网技术已经经历了研究开发阶段，目前正处于合作伙伴之间进行大规模试验阶段。

　　下一代互联网具有比当前的互联网更大、更快、更安全、更及时和更方便的特征，IPv6技术是实现这些特征的主要技术之一。IPv6协议由互联网标准化组织IETF的IPng工作组于1994年9月首次提出，其设计目标就是改进现行的IPv4协议的明显不足，将地址空间从IPv4的32位（地址总量为2