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邱实 牟承晋:美国IPv6应用现状及其主要问题和挑战的启示
点击:  作者:邱实 牟承晋    来源:昆仑策网【原创】  发布时间:2022-01-11 19:37:26

 

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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。
 

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【图1 NIST抽样统计美国产业界IPv6应用状况(2021-5-29)】

 

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【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%。

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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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