(計算技術研究所 北京 100080)
摘要 「IPv6網絡關鍵技術研究和城域示範系統」於2004年6月22日在重慶通過專家組驗收。該項目由計算技術研究所牽頭，聯合聲學研究所和計算機網絡信息中心共同完成。首席科學家為李國傑院士.本文主要介紹項目開展的意義、研究目標和取得的成果。
1 IPv6對未來網絡的影響
IP技術是數據通信的主流，它已經成為一個綜合數據、語音、視訊等多媒體服務的平臺。但IP已經用了20多年，現行的網際網路協議是大約30年前制訂的，其中網絡層協議是IPv4 (Internet Protocol Version 4)。在實際應用中，IPv4獲得了巨大的成功，基於IP的新應用層出不窮，特別是隨著www的出現，網民的數量迅速增長，僅在中國就已經有近8 000萬網民。隨著網絡規模的迅速發展，當初設計IPv4時考慮不周所帶來的缺陷日益顯露出來，地址即將耗盡和路由表的過度膨脹是IPv4面臨的突出問題。同時，由於IP協議承載著越來越多的應用，人們對基於IP應用的服務質量、安全性和移動性的要求越來越高。為了解決網際網路發展過程中遇到的這些問題，早在20世紀90年代初期，網際網路工程任務組(IETF)就開始著手下一代網際網路協議IPng (IP the next generation)的制定工作。1994年7月，IETF推出新的IP協議，稱為IPv6。在IPv6中，地址由IPv4的32位增加到128位。
未來的網絡將是有線網絡和無線網絡最終融合的全IP的通信網絡，除了計算機以外，越來越多的其它設備也會連接到網際網路上，包括PDA、汽車、手機、各種家用電器等。以IPv6為基礎的網絡將為任何一臺設備分配一個獨立的IPv6地址，使其可以以有線或者無線方式接入覆蓋全球的IPv6網絡；使任何兩臺設備之間都可以進行通信；設備可以在全球範圍內任意移動，而通信將一直是連續的。隨著地址問題的根本解決，在以IPv6為核心的下一代網絡的服務平臺上開發多種多樣的應用，可以帶來更多的商機、更大的市場。因此，世界各國尤其是因IPv4地址嚴重短缺而影響網際網路發展的中國、日本等亞洲國家的政府正大力扶持IPv6技術，各國的研究機構相繼在IPv6相關技術上投入研究力量，眾多世界知名的公司已推出支持IPv6的路由器和終端設備，運營商也著手準備提供IPv6接入服務。IPv6取代IPv4已勢在必行。
目前，IPv6的關鍵已不是IPv6協議本身的問題。隨著最近幾年對標準的充實與完善，IPv6及相關協議已經相對成熟。目前的關鍵是如何推動IPv6實用化的問題。
2 項目的總體目標
2001年11月，中國科學院啟動了知識創新工程重要方向項目「IPv6網絡關鍵技術研究和城域示範系統」。這是在我國率先啟動的IPv6重大研究計劃。立項之初，確立了如下研究目標：
(1)立足中科院自身和合作夥伴的優勢，瞄準IPv6網絡和應用中面臨的關鍵問題，開展深入研究，掌握IPv6網絡的關鍵核心技術，形成具有自主智慧財產權的原型產品和相關技術標準。研究成果將為實用化的IPv6城域網絡提供從v4/v6協議轉換和網絡互通、網絡QoS、IP網絡性能分析和協議分析、移動IPv6的安全解決方案、系統管理中間件技術、高性價比的內容分發和管理機制、有線無線綜合接入的全面技術支持。在構建IPv6網絡的基礎上，研究IPv6 DNS根節點伺服器建立、運行、維護以及安全、可靠性保障的關鍵技術。使我國具備建立IPv6 DNS根伺服器、保障伺服器安全運行和可靠維護的能力。為在中國建立IPv6 DNS根伺服器創造條件。
(2) 選擇典型城市，設計建設實用化的IPv6城域網絡，解決IPv6實用化過程中面臨的一系列問題，實現新建IPv6網絡與已有IPv4城域骨幹網絡的互通。
(3)開發和示範突出顯示IPv6優勢的典型應用。
(4)積極參與國際交流，參與國際標準和國際規範的研究和制定。通過該項目的研究，積極推進IPv6的發展，參與和推動國際網際網路IPv6化的進程，確立在國際上積極參與下一代網際網路進程的主動地位，為我國下一代IP網的建設與應用和我國未來信息產業的發展做出實質性的貢獻。
3 項目成果
該項目圍繞IPv6實用化的總體目標，針對IPv6網絡和應用中面臨的關鍵問題，開展深入研究，構建了實用化的IPv6城域試驗示範網絡，掌握了IPv6網絡的關鍵核心技術，形成了一批具有自主智慧財產權的核心技術和原型產品，共申請並被受理國家發明專利24項、取得14項軟體登記證書，發表學術論文90餘篇。
該項目設計建設的重慶IPv6城域試驗網、國家科技圖書文獻中心網(NSTLnet)IPv6示範系統和北京科教網無線移動IPv6示範網按計劃建設完成，並已開通運行。其中，在重慶市科委、重慶網通信息港、重慶大學等單位的參與和支持下，在重慶網通信息港的光纖城域網上建成了我國第一個IPv6商用城域試驗網，實驗網的核心設備(如路由器、轉換網關、網絡監測分析系統、協議測試系統、有線無線接入系統等)全部採用國內自主研發的設備。已開通運行的試驗網支持IPv6網絡基本的服務和典型應用，並已實現城域試驗網之間的互通，實現新建IPv6城域網絡與IPv4網絡的互通。重慶示範網的建成標誌我國IPv6技術正在進入實用化階段。
在IPv6網絡技術研究、設備研發和應用系統開發方面，該項目圍繞IPv6實用化的總體目標，在IPv6協議一致性測試、IPv4/IPv6轉換與互通、IPv6網絡監控管理、IPv6信息過濾、支持IPv6的有線無線綜合接入、支持IPv6的內容分發、IPv6 DNS根伺服器、自適應QoS機制和IPv6典型應用等一系列關鍵技術上開展研究，取得多項具有自主智慧財產權的創新成果。研發的設備和系統已應用於IPv6試驗和示範網絡，其中有的成果已經開始產業化工作。
該項目的重要成果--「IPv6實用化關鍵技術」由計算技術研究所完成。以中國工程院副院長鄔賀銓院士為主任的鑑定委員會一致認為，該研究圍繞推進IPv6實用化的總體目標，針對IPv6實用化過程中需要解決的關鍵技術問題，開展技術攻關，在IPv6協議測試、高性能IPv4/v6協議轉換網關、穿透NAT的隧道技術、IPv6手機的端到端應用和IPv6網絡監測與分析系統技術等方面均有技術創新，形成了一批具有自主智慧財產權的核心技術和創新成果，並已應用於重慶、北京等IPv6城域試驗網絡，為實用化的IPv6網絡提供了有力的支撐。主要研究成果達到國際先進水平，其中Silkroad隧道技術、IPv6協議測試軟體、千兆線速IPv4/v6協議轉換網關具有國際領先水平。
計算技術研究所研發的面向NAT用戶的Silkroad隧道接入技術實現了IPv6手機端到端遊戲，以及IPv6手機與其它類型終端(包括PC、PDA等)間的端到端遊戲。這是在移動運營商的公網不支持IPv6的情況下，第一個通過GPRS公網實現的IPv6與手機之間、手機與PDA和PC之間的端到端遊戲。
聲學研究所研製的「有線無線寬帶IP接入網關鍵技術和內容管理分發CDN技術」不但解決了不同接入技術的統一認證管理問題，而且可以擴展支持WLAN和WMAN無線接入網絡在IP層的快速切換和漫遊，為固網運營商發展寬帶移動業務提供了一種不同於3G的演化途徑；內容分發管理系統可以從IPv4網絡靈活獲取多媒體內容，使IPv6用戶可以有質量保證地自動獲取IPv4的流媒體內容，這些創新技術對IPv6的實用化有進一步的推動作用。鑑定委員會一致認為該研究成果技術先進，為國內首創，主要性能指標達到國際同類設備先進水平。
計算機網絡信息中心在深入研究IPv4向IPv6多種過渡方案的基礎上，開發了一種用於NAT-PT的網絡互通轉換軟體。該軟體實現了幾種常用的應用層網關ALG和SIP應用層網關，採用了多種優化技術，提高了軟體的使用性能，處於國際同類軟體的先進水平。 他們完成的另一項成果IPv6DNS根伺服器試驗系統，具有安全防護功能和高響應性能，支持多語種域名、ENUM、關鍵詞網址等新興尋址方式，構建了IPv6試驗網絡環境，成為6Bone的骨幹節點，加入了國際性IPv6DNS根伺服器試驗床。研究成果在IPv6試驗網絡中的實際應用表明，該成果可以為IPv6下的各種網絡應用提供良好的頂級域名解析服務及多語種域名、關鍵詞網址等新興尋址方式。該項成果達到國際先進水平，在多語種域名、關鍵詞網址方面具有國際領先水平。
4 應用前景以及經濟效益和社會效益
(1)更多的地址： IPv6近乎無限的地址空間使中國將會分配到足夠的IPv6地址，從根本上擺脫制約中國網際網路乃至整個IT產業發展的瓶頸。
(2)研究和開發：過去的十幾年，中國在網際網路領域的研究和開發實力正在加強，逐步縮小了與美國的差距。IPv6使中國可以和世界重新站在同一起跑線上，參與世界範圍的競爭，掌握和擁有更多的核心技術。
(3)後發優勢： IPv4地址缺乏、龐大的人口基數和網際網路的迅速擴張使中國更容易首先接受IPv6，這將轉化為一種優勢：IPv6將首先在中國廣泛應用，從而推動IPv6研究、產品開發和應用的全面進步，使中國在下一代國際網際網路的發展進程中處於有利位置。
瞄準IPv6實用化的目標，推動IPv6研究、產品開發、網絡部署和應用的全面進步，將使中國在下一代國際網際網路的競爭中處於有利位置，將使中國的IT產業得到迅速的發展。
Key Technokogy Research of IPv6 and Municipak Area Triak Networks
Li Zhongcheng
(Institute of Computing Technology, CAS, 100080 Beijing)
The project of "Key Technology Research of IPv6 and Municipal Area Trial Networks", supported by the Knowledge Innovation Program of Chinese Academy of Sciences , was finished recently. This article discusses the need for IPv6 , gives an outline of the project and introduces the research results of the project.
Keywords Internet, network protocol, IPv6
李忠誠 男，計算技術研究所研究員，博士生導師。1983年獲北京大學計算機系學士學位，分別於1986年和1991年獲計算技術研究所碩士和博士學位。現任計算技術研究所學位評定委員會副主席，信息網絡研究室主任。主要研究方向是計算機網絡。