李星：突破核心技术一定要超前布局

向IPv6过渡有两种技术路线，一种是硬着陆，一种是软着陆。第一次硬着陆是从纯IPv4升级到双栈，但今后还需要一次硬着陆，把双栈的IPv4关掉，成为纯IPv6网络。

在“2019中国IPv6发展论坛”上，清华大学李星教授作了《纯IPv6网络实践》的报告。他表示，CERNET在二十年前着手布局IPv6并坚持纯IPv6网络的建设，从当前国际趋势来看，这一步是走对了。他提出，突破核心技术一定要超前布局。

互联网历史是同传统观念决裂的历史

今年是非常有意义的一年，不仅是互联网诞生50周年，也是互联网引入中国25周年。回顾这25年来的酸甜苦辣，中国互联网经历了从无到有的历程，有几点值得总结思考。

第一，中国互联网的起点就伴随着中美博弈。1993年，胡启恒院士代表中方向美国国家科学基金会（NSF）申请通过美国科学基金网NSFNET接入互联网。但因为NSFNET是美国政府资助的网络，存在着美国政府的管治问题。在各方面的努力下，终于找到了通过商业网络接入的解决方案。所以中国第一个全功能的64K互联网信道，即中关村地址网络项目NCFC工程是通过美国Sprint公司接入的，中国教育和科研计算机网CERNET第一个128K的信道、邮电部电信总局的2条64K专线也是通过Sprint公司接入Internet。可以说，中国互联网就是在中美博弈中发展起来的。

第二，互联网的发展是同传统观念决裂的历史。回顾CERNET建设历程，1994年7月初，CERENT试验网开通，采用IP over x.25技术进行连接；1995年，第一个采用TCP/IP和DDN专线的全国互联网主干网CERNET建成；1997年，CERNET全国主干网DDN线路升级到512K，同年又开通了北京到西安、成都、沈阳的512K卫星信道；2013年CERNET建成100G光纤网。CERENT一开始就采取了正确的技术路线，不断升级，破除垄断,实现了创新。

在建设CERENT的过程中，1995年,我们开始申请IPv4地址；1997年着手建设IPv6网络；2003年，在北京、上海、广州三个城市实现了IPv6网络互连；2003年，CERNET参与下一代互联网CNGI项目，当时包括中国电信、中国联通、中国移动、中国铁通等运营商都参加了CNGI项目，但是今天还在大规模运行的CNGI网只有CNGICERNET2。

从历史发展的角度看，做事一定要超前,建互联网也是这样。2017年底，中共中央办公厅、国务院办公厅发布了《推进互联网协议第六版(IPv6)规模部署行动计划》，提出大规模部署IPv6的国家战略。如果二十年前国家就能意识到IPv6的重要性，相信今天我国的IPv6发展要比现在好得多。所以做研究,做战略一定要有超前的眼光，提前布局谋划。

始终坚持纯IPv6网络建设

CNGI-CERNET2项目的总体技术路线一直以来遵循以下几个原则。第一，在协议选择上，采用纯IPv6。目前无论是两办通知,还是国际趋势都是采用双栈模式，但我们在2006年时就提出要采用纯IPv6网络，虽然到现在这一技术路线也未必得到所有人的认可，但从某种意义上说，这是好事。因为大家都认可的东西肯定是“红海”，只有少数人认可的东西才可能是“蓝海”；第二，在设备选择上，每个节点采用混合厂家的设备组网，既有进口设备，又有国产设备；第三，在网络设计上，违背通常的网络设计原则，尽量设计成一个复杂的网络。原因是CNGI-CERNET2是实验网，复杂才能不断发现问题进行创新；第四，在激励机制上，通过高性能的网络、免费使用等策略在校园推广IPv6的使用；第五，在安全上，采用源地址认证；第六，在过渡上，采用IPv4 over IPv6隧道和无状态翻译IVI。

2004年，CNGI-CERNET2纯IPv6网络建成，在如何与IPv4打通这一问题上，最初考虑采用IPv4 over IPv6隧道的办法，取得重要的进展；但是后期发现隧道仍不能使IPv4和IPv6互联互通，所以又发明了解决IPv4协议和IPv6协议的互联互通技术“IVI”技术。

从IPv4向IPv6平稳过渡

在由IPv4向IPv6过渡时可以采用双栈技术、隧道技术和翻译技术。传统网络是以双栈为主，隧道为辅，除非万不得已才使用翻译。但是如果所有人都采用双栈这条路，那么所有人都等待着别人去改造，也就没有人会升级IPv6。因此，双栈的技术路线缺乏有效的建设IPv6的激励机制。

从实践的角度看，1994年CERNET开始建设IPv4网络；1998年,开展IPv4 over IPv6实验；2000年尝试采用双栈技术，发现IPv6流量仍然有限；接着开始建设纯IPv6网络、IPv4 over IPv6，随后开始研发翻译技术，之后发现有些应用并不支持IPv6，所以又开始进行双重翻译，最后把隧道跟翻译都统一起来,实现了核心技术的突破。在从IPv4向IPv6过渡的过程中，有以下几点经验。

第一，目前我们拥有两张网络：CERNET和CNGI-CERNET2，因为采用了无状态翻译技术，所以全国每个节点都部署了翻译器，可以实现IPv4和IPv6网络的分布式互通。

第二，建设纯IPv6接入网和纯IPv6信息资源。通过翻译技术可以与IPv4互联网互联互通。从原理上讲，纯IPv6信息资源自己可控，实现难度不大，但纯IPv6客户机不可控，实现难度很大。由清华领衔研发的翻译技术，已经成为国际互联网标准化组织的系列RFC，并集成到苹果和安卓的操作系统中。因此两种操作系统都能支持纯IPv6接入网，即便网页中镶嵌了IPv4地址也可以工作。苹果的操作系统是单次翻译，使用苹果特有的API，安卓是双重翻译。此外，我们通过纯IPv6网络，采用双重翻译技术为神威太湖之光超级计算机提供专网服务。

向IPv6过渡有两种技术路线，一种是硬着陆，一种是软着陆。第一次硬着陆是从纯IPv4升级到双栈，但今后还需要一次硬着陆，把双栈的IPv4关掉，成为纯IPv6网络。因此最佳的技术路线是通过IPv4/IPv6翻译技术，新建纯IPv6网络，实现与IPv4互联互通。

翻译技术和双栈的关系为：第一，翻译技术可以使纯IPv4和纯IPv6实现互联互通；第二，翻译技术对外特性其实是双栈的，对内特性是纯IPv4或者纯IPv6，优势是简单、安全性好、透明过渡，可以利用现有单栈的计算机软件在线升级到IPv6。

IPv4与IPv6将长期共存

根据美国科学基金会组织的统计，1981年每十人平均拥有一台计算机，2016年每个人平均拥有十台计算机，到2051年大约每个人平均拥有一千台计算机。所以按照这种发展趋势，目前IPv6的建设规划中，需要考虑今后十年甚至更久的规模，包括地址管理、分配、测量、注册、管制、政府策略、政策都需要改变，否则核心技术不可能掌握。

与此同时，IPv4也会长期存在，根据ICANN统计数据显示，发达国家人均IPv6地址非常多，但是发展中国家、不发达国家以及最不发达国家中人均IPv6地址并不多，所以即便2025年中国全面部署IPv6，但一旦考虑到“一带一路”等政策要求，IPv6仍然需要同IPv4互通。

总之,纯IPv6网络经过多年实践已经成为现实。如果要使用IPv4网络，可以考虑采用4aaS（具有双重翻译或隧道），这样IPv4或IPv6单栈网络通过翻译器，外特性是双栈，可以全功能地实现IPv4和IPv6互联互通。