我国IPv6规模部署进展

原标题:我国IPv6规模部署进展

导读

《推进互联网协议第六版(IPv6)规模部署行动计划》发布以来,社会各界高度关注,产业链各方广泛参与、协同推进。我国从IPv6用户数、流量、基础资源、云端、网络、终端、应用等方面取得了阶段性成果。同时,也面临着IPv6网络性能和服务质量较差、应用基础设施改造相对滞后等影响IPv6发展的问题,亟需在后续的规模部署工作中重点解决。

一、引言

推动互联网从IPv4到IPv6的演进升级是大势所趋、势在必行。IPv4协议运行已经超过30年,早在2011年初ICANN就公开表示,全球IPv4地址已分配完毕。近年来,随着互联网的广泛普及与应用,特别是移动互联网、云计算、物联网、工业互联网的蓬勃发展,传统的IPv4地址资源紧缺问题日益凸显。IPv6能够提供海量的网络地址资源,是实现万物互联,促进生产生活数字化、网络化、智能化发展的关键要素。发展基于IPv6的下一代互联网,不仅是互联网演进升级的必然趋势,更是助力互联网与实体经济深度融合、支撑经济高质量发展的迫切需要,对于提升国家网络空间综合竞争力、加快网络强国建设具有重要意义。

我国一直高度重视IPv6和下一代互联网发展,2017年11月,中共中央办公厅、国务院办公厅印发了《推进互联网协议第六版(IPv6)规模部署行动计划》(简称《行动计划》),明确提出了未来5—10年我国基于IPv6的下一代互联网发展的总体目标、路线图、时间表和重点任务,是加快推进我国IPv6规模部署、促进互联网演进升级和健康创新发展的行动指南。IPv6为我国网络设施升级、技术产业创新、经济社会发展提供了重大契机,加快推进IPv6规模部署是我囯新一代信息基础设施升级的必然要求,也是下一代互联网发展的必由之路。

二、我国IPv6发展现状

《行动计划》实施以来,政府部门、基础电信企业、互联网企业、通信设备与服务提供商、相关中央企业、事业单位、科研机构等密切配合,积极响应,全社会广泛参与,纷纷制定具体的落地实施方案和工作计划,加快IPv6升级改造,我国IPv6规模部署工作呈现加速发展态势。

(1)IPv6用户数实现大幅增长

IPv6用户数是反映我国IPv6发展状况的核心指标,目前的统计数据主要来自国内大型互联网企业应用统计的IPv6活跃用户数和国内3家运营商统计的IPv6活跃连接数。

截至2019年5月,我国IPv6活跃用户数达3.11亿。据各大互联网企业上报的数据显示:在视频应用中,爱奇艺活跃用户达1.78亿,优酷活跃用户达1.20亿,腾讯视频活跃用户达6000万;在购物应用中,天猫淘宝活跃用户达1.5亿,京东商城活跃用户达2300万,小米商城活跃用户达540万,美团点评活跃用户达7000万;在地图应用中,高德地图活跃用户达1.36亿;在新闻应用中,腾讯新闻活跃用户达2950万,网易新闻活跃用户达1100万;在社交应用中,新浪微博活跃用户达7500万;在应用商店中,小米应用商店活跃用户达1142万。

近年来,三大基础电信企业加快改造进度,为全国LTE用户和固定宽带接入用户分配IPv6地址。截至2019年5月底,中国电信、中国移动和中国联通已分配IPv6地址,且30日内有IPv6访问记录的IPv6活跃连接用户数共为6.96亿;已分配IPv6地址用户数达到12.07亿,其中LTE网络已分配IPv6地址的用户总数为10.45亿,较2018年年底增幅3.42%;固定宽带接入网络已分配IPv6地址的用户总数为1.62亿,较2018年年底增幅39.47%;固网已分配IPv6地址用户数虽然增幅显著,但由于其改造环节多,周期长,存量家庭终端升级复杂,改造进度整体落后于LTE网络,与之相比还存在不小的差距。

(2)IPv6网络流量有待进一步提升

在流量方面,监测结果显示,2019年5月我国城域网流入、流出流量分别为259.01Gbit/s和139.42Gbit/s。流量趋势表明,城域网流量上升缓慢,与IPv4流量相比差距巨大,中国电信、中国联通和教育网城域网IPv6流入、流量仅占IPv4流量的0.15%、0.19%和9.66%。后续应加速家庭网关的升级改造工作,提升视频、游戏应用等大流量业务应用支持IPv6的能力,同时加强网站应用内容的深度改造,提升城域网流量。

我国LTE核心网流入、流出流量分别为350.58Gbit/s和158.29Gbit/s。数据表明,LTE核心网IPv6与IPv4流量相比差距明显,中国电信LTE核心网IPv6流入、流量仅占IPv4流量的1.23%。目前,LTE终端IPv4大部分已经支持IPv6,终端瓶颈已逐渐消失。后续需深化互联网应用的IPv6改造,提升流量。

国内2019年5月骨干直联点总流量达75.74Gbit/s,中国电信、中国移动、中国联通和教育网骨干直联点总流量分别为16.66Gbit/s、22.49Gbit/s、11.94Gbit/s和24.65Gbit/s。数据表明,骨干直联点中国电信、中国联通和教育网IPv6总流量仅占IPv4流量的0.43%、0.31%和8.99%。

教育网IPv6运营时间长,积累内容较多,流量高于其余基础电信企业。反映出内容对流量拉动起到决定性作用,发展丰富的IPv6内容源,是提升IPv6流量的关键要素。

2019年5月,我国国际出入口流入总流量达65.30Gbit/s,其中中国电信、中国移动、中国联通和教育网国际出入口IPv6网络流入流量分别为16.58Gbit/s、31.72Gbit/s、9.62Gbit/s和7.38Gbit/s。我国国际出入口流出总流量达15.15Gbit/s,其中中国电信、中国移动、中国联通和教育网国际出入口IPv6网络流出流量分别为3.37Gbit/s、7.67Gbit/s、1.34Gbit/s和2.77Gbit/s。在国际出入口中,中国电信、中国联通和教育网IPv6流入流量仅占IPv4流量的0.63%、0.73%和20.14%。趋势表明,国际出入口流入流量远远高于流出流量,反映出目前我国国内IPv6内容源相对国际依然较少,更多的IPv6资源来自于国外。后续需要大力发展IPv6应用服务,改变流量倒挂的局面。

(3)IPv6基础资源拥有量保持较快增长

《行动计划》发布以来,我国IPv6地址储备量大幅增长,地址储备量跃居全球第一。《行动计划》强化了物联网、工业互联网和云计算要支持IPv6。随着5G产业化进程的加快,工业互联网和物联网的发展、垂直行业和基础电信企业纷纷加大了地址储备。

我国IPv6地址拥有量能够满足当前IPv6商业规模部署的要求,但是随着物联网、车联网、工业互联网的快速发展,我国未来对于IPv6地址的需求量依然较大。

在IPv6自治系统数量方面,截至2019年5月,我国共申请AS码号数量为1637个,其中已在互联网中通告的AS数量为519个。在已通告的AS中,支持IPv6的AS数量为192个,占比36.99%。趋势表明,随着占比的不断提升,我国越来越多的网络完成了IPv6改造,开始支持IPv6。

(4)应用基础设施IPv6支持能力不断提高

在数据中心方面,三大基础电信企业的超大型、大型IDC、中小型IDC已经全部完成了IPv6改造。

在内容分发网络方面,国内重点CDN企业网宿、蓝汛、阿里云、腾讯云IPv6全国覆盖能力达到100%,网宿IPv6本地部署率已达到100%,其他3家的本地部署率也达到67.7%,初步具备IPv6分发加速能力。

在云服务平台方面,阿里云、腾讯云、百度云、金山云、京东云分别完成45.71%、50.85%、65.63%、58.33%、51.47%云产品IPv6改造;三大基础电信企业均完成上报云产品总量的80%以上IPv6改造。

在域名系统方面,中国电信、中国移动、中国联通的递归服务器全部完成双栈改造,并全面支持IPv6地址解析。

(5)网络基础设施IPv6改造取得阶段性成果

在LTE网络方面,中国电信、中国移动和中国联通均完成了全国30个省的LTE网络IPv6改造,并为4G网络用户全面开启IPv6服务。

在骨干网方面,三大基础电信企业骨干网设备已全部支持IPv6,并全面支持IPv6承载服务。

在城域接入网方面,中国电信、中国移动和中国联通均完成了全国30个省的城域网网络IPv6改造,具备提供固定宽带IPv6业务的能力,并正在逐步完善IPv6专线产品开通流程,有的地区已经能为政企客户开通IPv6专线接入并支持分配IPv6地址。

在互联互通方面,全国13个骨干直联点中已经有5个直联点完成IPv6改造,支持互联网网间IPv6流量交换,开通占比达到38.46%。中国电信、中国移动、中国联通、中国广电、教育网累计开通IPv6网间带宽3.5Tbit/s,达到IPv4网间带宽(7.6Tbit/s)的46.05%。目前,我国骨干直联点IPv6流量与已开通节点带宽比例小于3%,占比极低,空闲资源较多,利用率不高。

在国际出入口方面,三大基础电信企业已开通IPv6国际出入口带宽100Gbit/s。目前,国际出入口IPv6总流量达到81.61Gbit/s,超过已开通总带宽的80%,已接近拥塞状态,需加快扩容升级IPv6国际出入口带宽。三大基础电信企业国际出入口建设情况参见表1。

表1 国际出入口建设情况

(6)支持IPv6发展的设备制造产业日趋成熟

通信设备的制造企业、移动终端、厂商加快了产品的迭代升级,网络设备和终端设备IPv6的支持度也得到了大幅度提升。随着苹果iOS 12.1版本的发布,主流LTE终端基本都支持IPv6并且默认工作在双栈模式,移动终端对IPv6发展的瓶颈制约得到了改善;固定终端由于历史原因,大部分存量在网的家庭智能网关需要基础电信企业通过升级版本的方式可以支持IPv6,但是个人采购的家庭路由器由于品牌和型号众多,难以协调厂家推行支持IPv6的版本,造成家庭宽带端到端IPv6支持率偏低,影响固网的改造效果。

(7)网站及应用IPv6升级改造有了明显改善

政府和央企充分发挥示范带头作用。截至2019年5月底,91家省部级以上政府网站和96家央企网站中已有158家网站的首页可通过IPv6访问,占比高达84.5%,真正发挥了政府先导示范作用,建立了明确的市场导向和政府应用的先行意识。

重点互联网应用IPv6改造取得积极进展。通过近一年对用户量排名前50的商业网站及互联网应用涉及的互联网企业进行督导检查,增强互联网企业开展IPv6升级改造的责任感和使命感,激发互联网企业推进IPv6规模部署的积极性和主动性。龙头互联网企业均建立企业内部推进IPv6升级改造的组织架构,确立由公司高层领导牵头、各部门协同参与的工作机制,制定企业明确的IPv6规模部署工作计划。大部分互联网企业已按计划落实完成年度改造任务,并在全国部分区域灰度上线。截至2019年5月,国内用户量排名前50位的商业网站和应用中可通过IPv6访问的共有39家,占比为78%。

中央媒体网站改造进度相对滞后。在我国13家中央媒体中,主页可通过IPv6访问的网站共有2家,占比为15.38%,分别为新华网和国际在线;其他媒体网站尚不支持IPv6访问。

三、目前存在的主要问题

经过近一年积极行动,全社会广泛参与、共同努力,在网络、数据中心、内容分发网络、云服务平台、终端、应用等各环节协同推动,我国IPv6规模部署已经取得了重大进展与阶段性成果,开创了工作新局面。尽管取得了显著成效,但要清醒地认识到,我国IPv6规模部署工作仍处于起步阶段,在活跃用户和流量比例等方面,与国际领先国家相比还有不小的差距,仍存在着一些亟待解决的突出问题。

(1)IPv6网络质量较IPv4存在一定差距,亟待提升

运营商虽然已经基本完成LTE网络、固定网络的IPv6改造,使网络初步具备IPv6访问能力,但由于IPv6网络是规模运行的新网络,其转发路由相关配置需要经历一段长时期运行并不断优化完善的过程,网络质量才能达到与IPv4同一水平。

根据相关监测数据,当前IPv6网络传输时延和丢包率与IPv4相比,仍然存在一定差距。而互联网企业往往以网络质量不佳、担心影响用户体验为由,推迟或者延缓应用改造的进度。据大部分互联网企业反映,从网络质量的监测情况来看,使用IPv6地址的用户网络访问体验相比IPv4网络并没有明显提高,甚至有时还会劣于使用IPv4的用户;部分跨运营商网络IPv6互通性还存在问题,影响业务服务。由于IPv6访问质量的稳定性低于IPv4,互联网企业担心将业务全部切换到IPv6,会影响业务使用的服务体验,多数企业表示希望能推动IPv6网间互联带宽的升级改造,与IPv4保持一样的互联结点数、长尾时延等性能指标。

(2)内容分发网络(CDN)、云平台改造相对缓慢,网络服务质量影响互联网应用上线时间

内容分发网络、云服务平台等应用基础设施是互联网内容和应用的重要载体,对于优化互联网流量、提高网络承载能力具有不可替代的作用。

除少数大型企业(阿里巴巴、腾讯等)具有自建CDN,多数互联网企业使用商业CDN加速应用访问,各地区IPv6应用上线时间将与CDN改造进度息息相关。尤其是视频类等大流量应用,对用户访问带宽和时延高度敏感,更加依赖CDN加速。

大部分商业网站使用的是云服务,各项IPv6技术改造工作与云服务平台IPv6改造密切相关。因此,这些企业在推进落实IPv6部署过程中,对第三方云平台接入服务升级改造的依赖性较强,很难掌握工作进度。

目前,云服务商和内容分发网络(CDN)提供商的IPv6升级改造仍在进行,CDN和云产品的改造虽然已经有了一定成效,但是完成改造的比例仍然相对偏低,部署范围覆盖不全,还不能满足全国范围的大规模需求,对互联网应用的引导和支持作用尚未充分发挥,在一定程度上制约了互联网企业IPv6升级改造,协同发展格局尚需持续优化。另外,IPv6云服务和内容分发网络服务质量仍待改善,大部分互联网企业在IPv6升级改造过程中,发现云服务商和内容分发网络提供商的IPv6服务在很多地区的时延、成功率以及稳定性劣于IPv4服务,对产品和用户体验有一定负面影响,急需推动相关服务商解决。

(3)网站和应用改造不彻底,暂不能带动IPv6活跃用户规模和流量的提升

尽管网络和终端支持IPv6能力大幅提升,超过12亿用户获得IPv6地址,但由于支持IPv6访问的应用较少,IPv6流量尚未形成一定规模;另外,虽然目前有部分网站及应用的首页已经支持IPv6/v4双栈访问,在用户数的统计中已经产生大量IPv6活跃用户数,但是支持IPv6的程度大多只局限于IPv6首页可达,用户仅在访问首页时建立了IPv6连接,更多内容仍然通过IPv4访问,更深层次的链接还未支持IPv6访问,真正产生流量的流媒体、图片等仍然使用IPv4建立连接,支持IPv6的链接比例仍然很低,改造的力度与深度对IPv6的支持度还远远不够。总体而言,重点互联网网站及应用的带动作用还未真正发挥,IPv6活跃用户规模和网络流量还没有质的飞跃。

(4)固定终端支持IPv6的情况不佳,影响IPv6端到端贯通

为实现“《行动计划》提出到2020年末,IPv6活跃用户数超过5亿”的整体目标,需要带动网络、终端协同发展。在网络方面,2018年基础电信企业已经基本解决了LTE和固定网络IPv6就绪的环节,打通全国范围内的IPv6通道,已基本具备IPv6流量传输转接能力。在终端方面,目前我国约有12亿4G用户和4亿固定宽带用户,LTE网络中已分配IPv6地址的用户达10亿,占比达88.3%;而在固定宽带网络中已分配IPv6地址的用户仅为1.62亿,约有2/3的固定宽带家庭用户无法获得IPv6地址。

目前现网存量的智能家庭网关和市面上的主流家庭路由器设备普遍对IPv6协议栈的支持程度相对较差,且双栈性能差距明显。随着我国推进IPv6规模部署工作的不断深入,IPv6接入的“最后一公里”已经成为决定IPv6用户和流量规模的重要环节,固定终端作为重要的网络接入设备,在一定程度上制约了我国IPv6的发展。

四、下一步推进IPv6规模部署的若干建议

(1)建议相关主管部门加大企业间的协调力度

建立基础电信企业、CDN企业、云服务平台企业以及互联网应用企业对接协调机制,提高对接效率,重点解决互联网企业IPv6改造过程中遇到的实际问题。推进IPv6规模部署要尽快取得实效,网络、应用、终端等企业在实施IPv6升级改造过程时,需要密切配合、步步衔接、环环相扣、协同推进,要充分利用沟通协调工作机制加强协调对接,合力破解工作中遇到的具体困难和问题,避免出现各自为战、相互推诿的局面。从基础电信企业来看,需要做好网络基础设施资源的无缝协同,各大商业网站及应用、CDN、云服务平台等完成IPv6改造都需要所在IDC以及专线开通IPv6业务,这就需要基础电信企业尽快建立完善的IPv6业务受理、开通和管理流程,实现与IDC客户、政企客户的无缝对接。

(2)加快应用基础设施企业的改造步伐

督促数据中心(IDC)、内容分发网络(CDN)企业、云服务企业加快改造进度。CDN改造要适度超前,为互联网应用改造提供足够的内容加速资源。要督促云服务平台企业充分发挥平台优势,面向中小型企业提供IPv6技术咨询和网站改造等服务,引导更多的互联网应用和用户向IPv6迁移;建议云服务企业在后续的改造中尽量以双栈方式改造云服务平台内部基础设施。

(3)终端制造企业要进一步加快移动终端和固定终端的软硬件升级

终端对IPv6的支持度和便利性是用户和流量向IPv6转化的重要制约因素,要推动所有新出厂LTE终端和固定终端默认设置为IPv4/v6双栈访问,此外还需进一步推进基础电信企业加快解决存量智能家庭网关的IPv6在线升级及替换工作;推动市面上主流家庭路由器生产厂家研发生产支持IPv6的版本;引导家庭用户选择合适的家庭路由器设备以获得IPv6网络接入能力,加快推进“最后一公里”网络的IPv6改造。

(4)建议加快媒体网站、互联网网站及应用IPv6改造、测试、大规模上线的进度

从近一年落实行动计划的监测结果分析,目前商业网站及应用、中央媒体网站的IPv6改造进度明显滞后于网络基础设施、数据中心、政府网站、央企网站等环节的改造进度,需要相关部门加大推进力度,以典型应用改造为主攻方向,着力弥补IPv6应用不足的短板。同时,在改造“深度”方面需对各企业提出更高的要求,不仅要实现首页IPv6访问,还要进一步实现下层链接及主营业务对IPv6的支持;全面提升网站及应用支持IPv6链接的比例,有效地拉动IPv6流量,大幅提高IPv6用户数及使用率。

(5)建立通报机制

定期对于改造进度较好的企业提出表扬,宣传先进经验;对改造进度缓慢的企业要加大督导力度,除单独约谈外,还要进行多种方式的通报,督促其加快改造进度,凝心聚力、迎头赶上。

(6)从优化未来发展环境的方面考虑,加大IPv6规模部署的宣传力度

通过开展一系列IPv6相关宣传推广、经验总结和国际合作交流等活动,增加全社会、全行业对IPv6的认知,吸引更多的行业组织、机构和企业积极参与IPv6规模部署的行动中来,共同推进、执行攻坚、营造良性可持续发展的产业生态,构建高速率、广普及、全覆盖、智能化的下一代互联网。

作者简介

马丹妮:中国信息通信研究院技术与标准研究所工程师。

葛 坚:中国信息通信研究院技术与标准研究所高级工程师。

本文刊于《信息通信技术与政策》2019年第8期

《信息通信技术与政策》

由工业和信息化部主管、中国信息通信研究院于1975年主办的《电信网技术》(月刊)自2018年3月正式更名为《信息通信技术与政策》。《信息通信技术与政策》刊载内容在覆盖传统电信领域的基础上向信息、通信和ICT领域延伸。本刊物重点解读行业政策、标准,报道国家重大科研项目成果及业内最新最热产品与技术解决方案。

主要栏目:专题、专家论坛、产业与政策、发展策略、泰尔检测、产品与技术方案。

投稿邮箱:ictp@caict.ac.cn

编 辑 | 凌 霄返回搜狐,查看更多

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