当前，面对我国IPv4地址日益紧张的现实，从IPv4到IPv6的商用化过渡已经成为迫切需求。而且，由于中国站在了全球应用IPv6的前列，因而这一过渡历程充满了探索性和创新性，需要整个产业价值链各个环节的共同努力。从运营商——中国电信的角度出发，其目前的IPv6实践取得了哪些成就？其对于产业合作又有着怎样的思索与努力？本版将给予解读。
当前，伴随着移动互联网的爆炸式增长，中国正在全球率先面临着IP地址紧张带来的挑战。截至2010年3月，全球剩余的IPv4地址资源只有3.5亿，仅占总量的8%；到2012年，IPv4的地址资源就会枯竭；而且，由于历史的原因，中国的IPv4地址资源将最先耗尽，而外国的情况却并没有这么紧迫。与国外大多数国家截然不同的现实，决定了中国从IPv4到IPv6演进的时间表必然会具有明显的“中国特色”，而不能一味参考外国的演进节奏。一方面，从总体上来看，从IPv4到IPv6演进和过渡是大势所趋，应根据实际情况，制订相应的演进步骤；另一方面，必须正视过渡过程中所遇到的挑战和问题，在整个产业的各个环节之间形成合力，共同推动过渡的顺利完成。
正视过渡阶段的挑战
从IPv4到IPv6的演进，中国毫无疑问走在了世界的前列，而这就意味着承担这一使命的电信运营商必须先行应对挑战，先行担负起推动这一产业从起步到成熟的重任。
如何实现从IPv4到IPv6的平稳过渡，这是部署下一代互联网首先必须解决的问题，也是取得成功的关键，更是运营商面临的最大挑战所在。从根本上来看，相对于搭建一张全新的、纯粹的IPv6网络而言，从IPv4到IPv6的平稳过渡，则是一个更为复杂的系统过程，既要确保已有IPv4用户的业务体验，保障提供原有的服务质量；又要解决IPv6部署中面对的一系列问题，为用户增加一些新服务。
为了确保用户的业务体验，运营商在演进的过程中，必然会优先选择比较成熟的技术和标准。但现实是由于没有规模化应用这一推动力，使得IPv6在标准化和产业方面都相对薄弱，使得运营商在过渡技术选择和实施中面临很多挑战。
在从IPv4到IPv6的演进中，起着关键作用的过渡技术和标准尚不完备，这不仅为下一代互联网的构建造成了很大困难，而且阻碍了进程。在标准化层面，从国际上来看，IPv6目前只完成了初步的标准化工作，许多新特性在IETF仍处于研究、制订标准草案阶段。在技术层面，由于IPv6协议和IPv4协议并不兼容，二者的业务无法实现互通，因此过渡技术的重要性不言而喻，但现实却是缺乏成熟的过渡技术。值得注意的是，尽管双栈技术给出了目前最成熟可靠、升级风险低的方案，但却无法从根本上解决IPv4地址资源短缺的问题。而能够真正引入IPv6丰富地址的协议翻译类和隧道类这两类过渡技术，目前却仍处于发展期，可用的成熟技术相对较少，标准化工作也有待于进一步推进，而成熟可商用的设备则更是需要产业界的不懈努力。
为了确保用户的业务体验，真正发挥出下一代互联网的独特魅力，从IPv4到IPv6的过渡，并非只是网络和技术的演进，更重要的是业务和应用的迁移，而这正是运营商面临的又一大挑战。可以说，IPv6网络的建设只是一个开始，演进的价值和意义只能通过业务与应用来体现。换句话说，在IPv6网络建设完成后，如果应用、门户网站、服务提供商均不支持，就会导致IPv6应用的缺乏，那么IPv6网络的建设就没有意义。
值得注意的是，做好业务和应用迁移的准备是非常重要的，ISP和ICP应该有明确的行动时间表。众所周知,推动IPv6的实施,提供IPv6的业务,不仅是让网络具备IPv6的能力就能实现的,需要的是端到端的解决方案，包括产品、芯片、终端、业务平台、IT支撑系统、应用等诸多环节和多个业务运营流程的制订与变迁。这也反映出，IPv6的实施是一项的的确确很复杂的系统工程。
发挥产业合作的力量
从IPv4过渡到IPv6，尽管困难重重，但却同时也为产业的整体发展提供了一次难得的机遇。一方面，挑战面前，单个企业的力量是非常有限的，整个产业都必须携起手来共同应对；另一方面，在克服困难的过程中，整个产业的实力也将得到增强，甚至有望打造出世界领先的竞争力。
IPv6的成功商用，并不是单靠一家企业就能够完成的，而是要依靠整个IPv6产业链的不断完善和齐头并进，需要整个产业链的合力推动。由于IPv6将构建起一个规模巨大、设备种类繁杂、业务平台众多的网络，因而无论是过渡技术和标准的成熟与完善，还是业务和应用的成功迁移，都是“牵一发而动全身”的复杂系统工程，需要运营商、设备制造商、终端制造商、应用提供商等各个环节的协同与配合。
如何充分调动起整个产业的力量呢？除了各个环节要充分认识到从IPv4到IPv6过渡的战略性意义而积极投身其中并明确IPv6时间表以外，政府的引导与支持也将发挥重要的作用。如果政府能够积极地给予政策的引导，比如出台激励政策、利用财税杠杆和专项基金等经济手段、指导产业联盟的建立等，就一定能够有效推动下一代互联网的早日到来。
在推动产业合作和产业成熟的过程中，运营商正在努力发挥越来越重要的作用。基于从IPv4到IPv6的过渡实践，运营商不仅架起了产业合作的桥梁，同时也为产业价值链各个环节的成熟提供了重要机遇。例如，中国电信在推动从IPv4到IPv6的商业化过渡中，始终坚持了产业合作的理念，不仅与清华大学共同组建了下一代互联网技术和应用联合的实验室，而且积极参与了IPv6运营商的理事会，注重国际的合作分享经验，同时积极与芯片厂家、科研机构等建立起形式多样的合作渠道。
运营商积极推进的过渡实践，作为先行的试验田，不仅能够验证新技术与新方案、进一步发现问题和解决问题，并且尤为重要的是能够树立起产业合作的模式与榜样，从而使整个产业的成熟与完善得以加速前行。例如，由中国电信主导实施的“中国商用下一代互联网过渡实践”，就是中国首次全产业链上下游（包括电信运营商、设备供应商、应用开发商等在内）合作进行的下一代互联网技术的设备升级改造和现网商用部署，推动了整个产业的发展：其一，极大地促进了我国最大宽带运营商——中国电信的网络、业务等向IPv6的整体演进，并使中国电信成为首家通过国际IPv6论坛的IPv6-Enabled认证的ISP，整体成果达到国际领先水平；其二，为设备供应商和应用开发商的研发指明了方向，为用户享受下一代互联网的服务打下了基础。
示范网成果展示
全国首个IPv6商用网：破解过渡难题 树立合作典范
湖南智能农业温室控制系统，由IPv6智能监控业务平台、监控前端和系统展示客户端三部分构成，部署在湖南省农业厅下属的湖南省优质果茶良种繁育场。该系统通过下一代互联网的应用实现采集温度、湿度、光照、土壤含水量等农作物生长环境参数，同时可实现对灌溉、通风、水帘、遮阳网等的远程智能控制。
基于中国电信湖南省公司和中国电信北京研究院在湖南“两型社会”建设中对下一代互联网的探索与实践，全国首个IPv6商用网正式在长沙实现了落地，而IPv6商用放号也将按照中国电信集团公司的部署于近期适时启动。长沙IPv6示范网，以设备自主研发和业务应用创新为载体，以网络演进和信息服务为核心，以农业信息化行业应用为突破口，首次在国际上系统试验了从IPv4到IPv6平滑过渡的可行方案并解决了IPv4与IPv6共存的世界性难题，首次在国内创造了绿色农业应用的服务典范，提升了互联网技术对国民经济建设的贡献。而且，从总体上来看，长沙IPv6示范网还是设备制造商和应用开发商自主研发，同时与运营商网络部署和设备升级改造、与新型行业应用需求紧密结合的成功合作的典范，有效推动了中国下一代互联网产业的整体发展。
长沙IPv6示范网，先行探索了中国从IPv4到IPv6的过渡之路，积累了宝贵的经验。通过网络升级和流程改造，长沙城域网实现了IPv6宽带接入业务的端到端流程穿越，这是国内商用现网中首次实现端到端的IPv6业务支撑，为基于IPv6技术的下一代互联网走向规模商用奠定了基础。IPv4和IPv6互通技术在长沙现网中的试验，作为国内首个现网中的成功案例，为解决下一代互联网演进中关键的业务和应用并存与过渡问题提供了先决条件，为我国互联网的平滑演进提供了技术参照。由于长沙IPv6示范网在国内首次系统完整地在现网验证了主流过渡技术部署的可行性（试验的过渡技术包括双栈、IVI、VENO、GOGO6等，是全球首次在现网中对IPv6过渡技术进行系统性的全面试验），实现了IPv4和IPv6应用的互通，因而为制订网络和业务分阶段向下一代互联网平滑演进策略提供了依据。
由于采取了全产业链合作的模式，长沙IPv6示范网也为下一代互联网产业的整体发展树立了榜样。长沙IPv6示范网，是国内首次全产业链上下游合作完成的下一代互联网技术的设备升级改造和现网商用部署，实现了端到端的IPv6网络、业务和流程改造，提供了商用宽带接入服务。在此过程中，产业链各个环节均得到了锻炼，取得了进步。其中，中国电信在湖南的工作和成绩得到了国际组织的认可，成为全球首家通过国际IPv6论坛的IPv6-enabled认证的运营商，为我国确立在全球下一代互联网版图中的地位奠定了基础。例如，基于中国电信在下一代互联网上体现出的实力，一些跨国企业主动联系中国电信希望得到IPv6VPN等服务，这成为我国电信企业参与下一代互联网国际市场竞争的有利条件。
在构建全国首个IPv6商用网的基础上，业务和应用的迁移也成功实现。一方面，湖南电信重点将现有自营业务向IPv6迁移，实现了湖南IDC承载IPv6应用服务能力及IPv6版互联星空·湖南站的上线；另一方面，以开发新型的IPv6示范应用为切入点，还首次开发了基于IPv6的物联网应用——湖南智能农业温室控制监控系统，不仅明显提升了农业效率，而且引发更多行业应用的转型，最终发挥了以应用带动下一代互联网发展的作用。该系统实施后，产生了较大的社会效益和经济效益，并在黑龙江佳木斯建三江农业进行了复制推广；而在3G无线组网、全球眼视频监控、手机客户端等方面的完善，将促使该系统未来具备更大的市场推广价值。#p#
产学研合作实践
中国电信携手清华大学
将技术转化为应用
在联合实验室的揭牌仪式上，中国电信集团公司总经理王晓初表示，利用建立联合实验室这种方式形成的强强合作平台，一方面可以将中国商业互联网与非商业互联网的发展需求统筹考量，为各级政府提供更为权威的政策建议，推动中国下一代互联网产业的协调发展；另一方面双方的研发合作将显著增强国内自主创新能力，进一步推动中国下一代互联网领域的技术创新，利用自主知识产权的成果在国际标准制定中使中国获得更大的发言权，逐步提升中国互联网在全球互联网中的地位。
从IPv4成功过渡到IPv6，实现产业化是重要的“一关”。在此过程中，如果技术只停留在实验室，而不转化为应用，是无法实现真正产业化的。正因为如此，中国电信与在互联网研究方面处于领先地位的清华大学合作组建了“下一代互联网技术与应用联合实验室”并签署了战略合作协议。而这项基于“产学研”的合作，对于促进技术向应用的快速转换、促进互联网更广泛地应用于社会经济的发展将起到积极的作用。
建立“下一代互联网技术与应用联合实验室”的深远意义,在于通过骨干央企与国内顶尖高校的研发合作，充分发挥双方在各自领域内的优势和影响力，在下一代互联网发展方面，提升我国在这一领域的核心能力；同时，向国家提出富有建设性的政策建议和产业应用引导，推动国家全面信息化建设战略的实施进程。
在合作中，中国电信可以依靠强大的网络能力为技术的应用提供规模化、多元化的平台，促进中国互联网业务的健康、持续发展；清华大学亦可借助应用资源，将实验室的研发成果迅速推广到生产实践中，促进IPv6产业化，为我国在下一代互联网的发展中继续保持领先优势提供强有力的支撑。值得注意的是，清华大学不但作为知名智库对国家发展战略和政策有着日益重要的影响，更在非商业的超大规模下一代互联网实践方面走在世界前列，在国家的大力支持下，由其牵头规划、建设和运营管理的CERNET2网络在世界上具有重要地位，多年来的持续研发和运营也使清华大学在下一代互联网领域积累了丰富的运营经验与研究成果。
联合实验室的建立，不仅将有效推动清华大学的科研成果转化为应用，更将大大加快下一代互联网的产业化进程。据悉，联合实验室的工作目标集中在关键技术研究、业务应用和深化合作三个层面。在中国电信启动向下一代互联网过渡工作之际，联合实验室将首先重点解决IPv4地址短缺、IPv6流量管理及路由监控、行业应用开发等，从而为今年的下一代互联网试点项目面临的问题提供切实可行的解决方案。
过渡技术探讨
以平滑过渡为目标 选择合适的技术
迄今为止，已有的IPv4向IPv6过渡技术可以分为协议翻译类和隧道类。其中，IETF的Behave工作组主要研究协议翻译类的技术，而Softwire工作组则主要研究隧道类的技术。协议翻译技术的优点在于部署简单和应用场景多样，但是缺点在于实现的复杂度较高。与此相对应，隧道技术实现较为简单，但是其缺点在于应用场景较为单一。不同的技术都有各自适用的场景，在网络的实际应用中，应充分结合多种技术的优势来综合考虑，从而实现IPv4向IPv6的平滑过渡。
协议翻译技术
IPv6过渡中的协议翻译技术是由IPv4的NAT技术发展而来的，就是将IPv6数据包中的每个字段与IPv4数据包中的每个字段建立起一一映射关系，从而在两个网络的边缘实现数据报文的转换。现有协议翻译技术已有很多不同的种类，其中，根据IPv6地址空间与IPv4地址空间映射的不同方法，可分为有状态协议翻译和无状态协议翻译，而NAT64和IVI是当前典型的两种协议翻译技术。
目前，协议翻译技术仍处在发展期，可用的成熟技术相对较少。在具体的应用中，需要综合考虑以下四个因素。
复杂性。由于需要单独处理每个报文的翻译，因此不可避免需要处理ALG、DNS翻译及分段等问题，实现较为复杂。此外，有状态协议翻译还需要进一步处理状态的维护、同步等各种问题，因此，实现就更为复杂。
适用范围。协议翻译技术由于其本身的复杂性，因此，只能应用于网络范围较小的一侧，以减小系统的负担。
有状态与无状态协议翻译选择。考虑到系统实现的复杂度，应尽可能使用无状态协议翻译技术。但是，由于无状态协议翻译仅能使用具有特定地址格式的地址，因此，对于运营商可控的地址部分（如用户的地址和一些自营业务的地址），可以使用无状态协议翻译中的特定格式来实现，而对于访问其他一些不可控的IPv6地址，则只能使用有状态协议翻译来辅助实现。
ALG问题。协议翻译方案中，ALG是目前存在的最主要问题，维护成本高，较难使用硬件来实现，对设备的性能要求也比较高。因此，在协议翻译器中，可考虑仅实现最为基本应用的ALG转换，对于其他复杂的转换，可以采用其他方式来实现。
隧道技术
隧道类技术是指将另外一个协议数据包的报头直接封装在原数据包报头前，从而可以实现在不同协议的网络上直接进行传输。由于可以通过不同协议类型数据包的封装和解封装，方便地实现数据包在不同协议类型网络中的传输穿越，隧道方式因此相比协议翻译而言能够较为方便地实现原有流量的承载。根据穿越的不同网络类型，隧道类技术可以分为IPv6-over-IPv4类隧道和IPv4-over-IPv6类隧道。目前，典型的隧道类技术有DS-Lite、A+P、TSP。
目前，隧道技术（尤其是IPv4-over-IPv6），同样仍处于发展期。隧道技术比较适合于4-6-4和6-4-6的应用场景，实现较为简单。为了减少IP地址的消耗，隧道技术必须能够实现IP地址的复用。目前常见的IP地址复用方式通常包括基于LSN的动态地址复用以及基于端口范围（Portrange[19]）的静态地址复用。动态地址复用的方式需要引入运营级NAT，在不同网络边界处实现私网地址和公网地址的转换与映射，此时需保留连接的状态表。而静态地址复用的方式则通过划分端口空间使得用户能够通过不同的端口空间来区分共享同一个公网IPv4地址，可以实现网络核心侧无状态地址复用。
