邱实牟承晋：美国IPv6应用现状及其主要问题和挑战的启示

邱实牟承晋：美国IPv6应用现状及其主要问题和挑战的启示

2022-01-11

2011年6月8日，国际互联网协会（ISOC）发起“全球IPv6日”。这一天，既是在全球范围内对IPv6进行测试，也被认为是在全球推广IPv6应用的正式开始。

十余年过去了，IPv6在全球互联网（Internet，下同）中的普及和应用发展缓慢。根据亚太地区网络信息中心（APNIC）的统计，截至2022年1月8日，全球互联网应用IPv6的平均比例为28.89%。

是什么原因阻碍了IPv6的普及和应用？虽然对这个问题有不同的观点和解释，但共性的认识和归纳完全一致：

IPv6，必须在IPv4的基础上过渡，而对于不同国家和地区的环境以及不同行业和企业（机构和部门）的场景，IPv4的基础不尽相同；且IPv6对IPv4完全不兼容、没有互操作性。因此，任何“一刀切”的IPv4过渡到IPv6的解决方案，都没有可执行性和可操作性，无法“强制性”地推动IPv6的普及和应用。

由此亦可见，尽管IPv6的应用比率仍在缓慢且不平衡地增加，但并不是由于“IPv6能解决什么问题”，而是“必须解决什么问题才能从IPv4过渡到IPv6”。IPv6普及和应用缓慢的事实（实践）充分地证明，规模部署IPv6仅是“果”，如何从IPv4过渡到IPv6才是“因”；一旦“因”与“果”的关系被颠倒了，必将为此付出巨大代价（和遭受重大损失）。

毕竟，不容忽视的事实是：“互联网协议（IPv4和IPv6）作为网络服务的最小模式，除了不可靠的数据包传递之外，什么也没有，其他的一切都留给被连网的（终端）主机。互联网的真正主力一直是TCP协议。”

一、美国产业界IPv6应用状况

美国国家标准与技术研究院（NIST）自2016年8月启动“USG v6”项目，主要是跟踪和统计美国政府、产业界和高等院校的IPv6应用状态，每天更新采样统计结果，至今。

图1和图2是美国产业界IPv6应用状况，采样统计的时间间隔为七个月，基本上没有（时序性）变化。

【图1 NIST抽样统计美国产业界IPv6应用状况（2021-5-29）】

【图2 NIST抽样统计美国产业界IPv6应用状况（2022-1-8）】

请注意，其中“域名”（Domain）应用IPv6的比例小于4%，对应于“业务”（Services）应用IPv6的比例不足33%。

这就是说，美国产业界IPv6应用的主力，是少数的互联网应用服务商（如谷歌），通过品牌“域名”拉动了部分热点“业务”的IPv6应用。
那么，对于美国产业界的大多数企业，情况究竟如何？

二、权威调查的结果

美国互联网数字注册中心（ARIN），是一个非营利性的机构，也是互联网域名与数字地址分配机构（ICANN）授权负责注册、分配及管理北美地区IP地址、域名和自治系统（ASN）的机构，并以技术支持互联网的运行和发展。

2020年，ARIN委托“产业化网络技术咨询委员会”（INTC，Industry Network Technology Council，非营利机构）调查和分析北美地区IPv4过渡到IPv6存在的问题与障碍。2021年11月29日，ARIN发布了INTC的报告，该报告的概要归纳如下。

1）对于IPv6的应用，很多人对迄今为止缺乏进展而感到沮丧；但必须注意，对于许多大型企业和机构，重要的是IPv4转换IPv6确实很困难。

2）在过去的一年，INTC受ARIN的委托，进行了调查和分析，试图找出企业应用IPv6缓慢的原因。发现许多企业认为存在的三大（共性）问题是：IPv4与IPv6之间的应用转换、安全性和人员的培训。

3）对于许多大型企业和机构，从IPv4向IPv6过渡所遇到的大问题，是内部的信息技术（IT）部门和网络运维部门所制定的程序。例如，IP地址通常被编码到脚本或常规运行的程序中，因此，从IPv4转向IPv6，影响操作所需的变化量相当大。

4）尤其是，相当数量的企业和机构拥有自己开发的应用或业务程序，这就在内部的总体系统结构上构成从IPv4转换为IPv6的复杂问题与风险挑战。

5）因此，从IPv4转换为IPv6需要时间和成本，在技术上主要涉及：
◣ 不同的地址格式和长度（IPv4与IPv6）；
◣ 不同的套接字（Sockets）结构；
◣ 不同的接口（Interfaces）数量和类型；
◣ 不同的环回（Loopback）地址；
◣ 不同的域名系统（DNS）解析命令；
◣ 不确定的地址或“任意地址”（Any address）可能导致在所有接口上的错误状态或意外结果。

总体来看的一个共同点：目前网络业务和应用的工作流程及其设置，对于IPv4过渡到IPv6并不能被轻松地转换，包括需要改变嵌入式IP地址、与外部客户和供应商的合作、以及灾备站点的控制等多源、多层次的系列关联问题。

INTC认为，目前的调查结果表明，在企业（机构）从IPv4过渡到IPv6的过程中，没有“独门绝器”（银弹，Silver Bullet）的解决方案。也就是说，需要针对具体的场景、条件和能力，解决具体问题。

三、观点和启示

一般而言，互联网络协议IP（包括IPv4和IPv6以及其它IP…）是通信网络协议族（Suite）在网络层的一个协议，用于跨网络边界转发数据报文（datagram）；其定义了被传送数据的数据包文的封装结构，以及从源端到目的端的数据报文的寻址方法，并通过网络路由功能实现互联网络的互通（internetworking）。

但是，IP（IPv4和IPv6以及其它IP…）协议之所以被专家称为是“网络服务的最小模式”，其中的主要原因之一是：IP协议仅仅是通信网络协议族中的一个协议，而IP协议所实现的“无连接”互通是“不可靠的”数据包传递，且“互联网的真正主力一直是TCP协议”。

尽管如此，IP协议和IP地址在互联网络中泛在、通用且不可或缺。也正因为如此，IPv4过渡到IPv6存在着不能“一刀切”的显著问题与风险挑战，而首先必须客观地直面50余年所积淀的生态系统，以及在发展中形成的全球化（复杂的有形和无形）供应链。

另一方面，从技术和应用的角度，既然IP（IPv4和IPv6以及其它IP…）协议的定位是互联网络的互通，那么只要有局部或局域不支持 IPv6（以及其它IP…）的情况存在，就不得不维持IPv4和IPv6（以及其它IP…）的并存；因此，在事实上增加了互联网络的复杂性、不确定性和不稳定性。这个不可回避的现实也是一个警示：当前的互联网络，不再是50年前或20多年前可以被任意书画的“一张白纸”，而是“触一发动全身”的智能化巨系统。

也许，IPv4过渡到IPv6的问题最终会得到解决或缓解，也许需要很久，也许遥遥无期。但是，至少目前所普遍面临的现实（和沮丧），既是“一面镜子”，也是一个（经验和教训）参照系，更是不能不深度审视和必须掌握的“知彼知己”审时度势的重要方法。

因此，为与当前的态势相适应，“自上而下”和“自下而上”都必须给予高度关注和重视的是：基于TCP/IP通信网络的任何创新技术和产品，不再可能是（也不应轻言是）“通用的”，而需要细化场景、针对受众、明确定位、平滑过渡。其中，“创新”应该是相对于实践和检验以及对标和参照，并以解决已知问题和发现未知挑战作为导向及驱动。请注意，已知问题在不断深化、异化、转化，未知挑战在不断复杂和激烈地升级演变。任何违反规律、不切实际的生拉硬拽或牵强附会，都不仅是“上错花轿嫁错郎”，更将是“陪了夫人又折兵”、“竹篮打水一场空”。

苹果公司前总裁乔布斯（Steve Jobs），在斯坦福大学2005年度毕业生典礼上的演讲中有一段话，被普遍认为是富有影响力的经典，甚至在美国政府的某些官方文件中被引用（connect the dots）：
“You can't connect the dots looking forward;
you can only connect them looking backwards.”
这句话的参考意译：
在展望未来时往往是一知半解，只有在回顾时才会懂得融会贯通。

进而，这段话可以被简化为一种必备的逻辑思维：结果重要，过程更重要。
在数字化信息时代，不论是互联网的管理和治理，还是通信技术的研发和创新，“融会贯通”至关重要；而由于中国互联网络的体量极大、依赖性极强、关联性极高，“一知半解”（或“拉大旗作虎皮”）所造成的风险无法估量，所导致的危害难以弥补。依附于、依赖于IPv4过渡的IPv6，或试图转换为二进制或十进制网络的其它IP…，都无法回避上述数据和现实、分析和诠释的客观演进规律。

综上，敬畏历史、尊重现实；汲取经验、吸取教训，是继往开来的基石；否则，某些盲目（和自诩）的“特点”与“优势”，或必将成为失败前的喧嚣。

（作者：邱实，网络信息安全技术专家；牟承晋，昆仑策研究院高级研究员、中国移动通信联合会国际战略研究中心主任。来源：昆仑策网【原创】，作者授权首发）

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