我国下一代互联网及其新技术研究 | 封面报道
国内互联网从刚刚起步逐渐发展到今天，目前我国互联网用户数占全球五分之一，我国是IPv4地址数量全球第二大拥有国，我国的网络用户数也是全球第一大经济体。
首先从中国互联网发展来看，1994年清华、北大、北邮等十所高校启动教育网建设，到1995年短短一年内，108所学校接入教育网。经过近二十年的发展，目前教育网拥有两千多所接入高校，还有更多的中小学校也接入了教育网。教育网发展到今天，高校的领导、网络中心主任、研究人员为国家的人才培养做了大量的工作。如果没有前期的准备工作，中国互联网不会有今天这个规模。
高校在促进互联网发展走在了前面，为社会发展需要培养了建设人才，这是高校的职责。我认为网络中心的责任不在于只把网络建好，提供足够的带宽与资源，这只是最基本的工作，我们还要向前看，创造最好的实验环境，让研究人员、学生在学校体验最好的网络环境，在这个环境下做科研，促进轻工业、加工业、材料、能源、安全以及各种各样的服务业发展。高校创新这件事情不是个人的事情，也不是一个学校的事情，是整个国家发展的需要，所以大家要做好准备，为我们的工作开展新的局面，为国家的人才培养打好基础。
从网络技术的演进来看，网络发展从低速的到高速的，从简单协议到现在非常复杂的协议，从过去很单薄的应用到今天非常丰富广泛的应用，这是未来互联网的发展方向。因此，要应用新技术，促进“下一代互联网”发展，要引领世界的走向。在各行各业促进新技术的发展和应用，IPv6是其中技术之一，也是创新方向之一，到目前阶段已经非常重要，我们不得不重视这件事情。过去我们习惯于跟随，今后我们需要有积累的创新，同时在人才培养、技术与标准、设备及其部署、网络与应用、人与人通信和机器与机器间通信、政策与法规等各方面，以创新的思维作出实际的行动。
国际上IPv6部署情况
国际上ICANN曾做过各个国家IPv6发展情况的统计，近年来的统计结果显示仍然是欧美发达国家走在了前列。虽然我国IPv6建设起步很早，在1998年建成了北邮到清华的第一根纯IPv6光缆，1999年我们做了第一根光缆跑IPv6的实验，2003年CNGI项目启动，逐渐发展到今天，虽然我们起个大早，但是赶了个晚集，目前国际上IPv6的发展超越了我国。
图1 国际各运营商IPv6流量使用情况
欧美国家在IPv6发展方面赶超了我们。图1可以看出，国际上不仅有许多大大小小的IPv6运营商，并且很多运营商还拥有50%以上的流量，但是目前中国电信在IPv6方面只有0.11%的流量。
据美国NIST关于政府部门IPv6能力的统计，近年来也是海量地快速上升。美国政府认真推动IPv6发展，他们现在也有新的想法，并且看得很长远，不仅推动IPv6的快速发展，也着眼于未来技术的研究。
图2是全球2017年第一季度IPv6流量占比率排行情况。第一季度比利时排第一，印度也排在了中国之前。阿卡迈（CDN服务提供商）在2016年时的统计显示，中国电信IPv6流量垫底。虽然不是最低，但是已经跟其他走在前面的国家相差很远。通过各种各样网站的统计数字，虽然我国在IPv4全球普及率已超过世界平均普及率，占五分之一，但在IPv6的使用方面还是落在了后面。据谷歌公司统计的全球IPv6普及率已达20%，中国目前远低于该平均普及率。
虽然我们起步很早，众多高校在推动IPv6方面做了大量的工作，现在至少有七八百所学校在使用IPv6，但也不能盲目悲观。目前全国所有的运营商中只有教育网不是运营商，它是个非营利性机构，教育网的IPv6流量是全国第一大流量。目前包括百度和一些其他机构，希望接入IPv6却没处接入，教育网能够提供线道、路由和地址，帮企业实现IPv6接入。
CNGI-CERNET2推进IPv6的部署
CNGI-CERNET2是国家发改委启动的中国下一代互联网示范工程主要项目之一，运行纯IPv6的主干网，经由CNGI-CERNET2/6IX通达全球IPv6网络，通过IVI过渡技术实现与运行IPv4的CERNET和全球互联网的连接。
目前CNGI-CERNET2接入成员增加了15%，超过700所单位的超过600万用户接入主干网，支撑了多项下一代互联网技术的科研与验证环境。教育网目前有两千多所接入单位，但接入IPv6的高校只有七八百所，我们要鼓励更多高校和其他机构部署IPv6。
为了未来人才的培养，我们要认真推动“下一代互联网”技术，同时还要“嘴里吃着现成的，眼睛看着未来”，继续探索研发未来新技术，加快部署、推动已经成熟的可用技术，要把学校的各项应用移植到IPv6上来，已经在IPv4运行的要扩展到IPv6的支持，同时注重它的安全、运行维护以及管理问题，注重它在各行各业应用的问题，努力推动IPv6的发展。
CERNET目前已拥有18个/32地址块，接入单位配置/48以上的IPv6地址，我们已经应用了大块的地址空间，每一个学校都有/48以上的IPv6地址空间。/48意味着什么？意味着可以有六万个子网，每一个子网可有/2的64次方个地址，所以可以敞开想象空间，不仅可以用它互动互联，同时由于地址多，可以创造更多的可能性，创造更多的应用场景，在各行各业的应用中应用它的特性，同时在使用此技术时面向未来技术开展新的研究。
推进下一代互联网在我国的部署与应用
国家组织“互联网+”重大工程。首先按照国发40号文件的要求，“面向教育领域的IPv6示范网络”入选互联网+重大工程。项目在2003年启动之后又一次大幅度的升级，这次升级计划要扩展建成带宽达到100Gbps的示范网络主干网，在主干线进一步扩容的基础上，完成超过40个示范网络核心节点的建设，力求达到使用IPv6的用户规模超过1000万，为互联网+技术实验与应用示范。第二，为国家实施“互联网+”行动计划提供实验验证平台，提供支撑保障基础。第三，打造支持创新的高校教育信息化基础设施，推动下一代互联网研究，加速高校下一代互联网科研和应用创新成果转化，为我国从互联网大国向强国发展做出贡献。
关于下一代互联网络关键技术开发试验，包括大规模路由研究与试验，大规模、多种类网络终端接入试验，新一代协议及其兼容性与互通性研究与试验，端到端高性能传输研究与试验，大规模组播服务研究与试验，端对端服务质量控制研究与试验，网络抗攻击和安全防护技术研究与试验，大规模无线和移动漫游研究与试验，网络测量研究与试验，网络管理研究与试验，下一代互联网的域名地址研究，网络过渡研究与试验，下一代网络综合业务平台，结算与计费管理技术研究与试验，国产网络和终端设备软硬件测试与试验等，以上基本是网络方面的研究实验。
除了网络方面，还有很多重大应用的研究示范，包括互联网新应用点到点的多媒体通信；无线/移动应用——智能交通与定位应用，基于IPv6，结合北斗/GPS等卫星系统，实现城市智能交通管理示范系统；基于IPv6建立家庭网络，实现远程家电控制等；计算网格和数据网格——大规模科学计算与协同服务，高能物理网格、虚拟天文台、生物网格、地学网格、化学信息网格；大规模视频会议、高清晰度电视，基于组播的多点多路视频会议，支持远程教育和远程医疗等综合应用等。各个领域各类创新应用，包括环境监测、地震监测，基于IPv6实现大气、水文、水质等环境参数传感器联网，实现环境监测体系的规划部署，实时采集数据；远程仪器控制、虚拟实验室，大型贵重仪器联网，实现对仪器的远程操作与控制，建立有关CAVE的试验、示范环境，实现虚拟实验；先进制造，交互式协同设计、远程仪器控制；远程教育、数字图书馆，基于组播视频会议的远程授课和师生交流，图书馆资源的海量数据存储、管理和检索；基于IPv6的各种人体传感器联网，实现人体健康监测等。
以上这些都是众多课题组在几年前承担过的任务，希望大家能够开阔眼界，结合本行业与本学校的特点，运用“下一代互联网”的技术，运用更好的行业需求的技术来创造新的应用领域，创造更多的创新成果。也希望在几年之后，在面向教育网络领域的IPv6网络验收时，不仅是网络联通，同时一些高校的成果能够与产业、企业结合，能够为国家的生产发展带来机会。
持续开展创新项目和创新大赛
赛尔网络有限公司也在努力开展一些工作。赛尔网络与教育网密不可分，赛尔网络承担了教育网络运营、推广服务的任务。2015年赛尔网络已经支持了一批项目，投入了一千多万经费，资助了来自85个高校的108个项目，为下一代互联网人才培养和技术创新发挥了积极的指导作用。这108个项目大致分为网络技术、云计算、物联网、安全、网络教育服务、车联网、互联网金融、智能制造、移动医疗、智慧校园等11个类别，包含有以下项目，比如基于SDN的IPv6任意播负载均衡、IPv6网络与ZigBee无线传感网络互联网关、基于IPv6的安全云计算服务研究、CERNET跨高校统一身份认证公共服务及关键技术研究、基于IPv6的校园设备能源监控管理平台、基于IPv6的车辆安全感知和协同监管系统、实时网络音乐与多媒体艺术表演等。
除了创新项目之外，赛尔网络还举办了下一代互联网技术创新大赛。由教育部科技发展中心主管、赛尔网络有限公司主办的下一代互联网技术创新大赛是面向CERNET会员高校开展的竞赛活动，目的是激励CERNET各会员高校学生积极开展支持IPv6的下一代互联网软硬件技术及应用创新研究，培养互联网创新人才，促进我国下一代互联网技术与应用的发展。目前，已经有一些项目入选，比如基于IPv6的网络攻防实验平台、基于嵌入式的SDN控制信息可靠性传输、基于IPv6的多路径传输可视化测试平台设计、基于IPv6的全景校园系统的研究与开发，基于IPv6双网络文件传输App，基于IPv6的校车安全监护系统，支持IPv6的城市交通控制系统等。
20年后的世界会是什么样？我们并不清楚。我们希望未来是美好的，未来是绿色的。2013年在美国举行的2045未来世界大会上，与会的未来学家和科技专家描绘了未来半个世纪科技可能对世界带来的影响，去畅想更加智能的网络、生物科技时代、云端大脑的时代？？我们能期待怎样的发展？谁能设想20年后的互联网是什么样？将存在哪些技术、安全和伦理问题？我们是被动去等待，受约束，还是主动参与，制定规则，让这个世界更美好？首先要有力量，要有自己的技术能力，管制能力，世界协调能力，互联网治理能力，以有实力做为基础。要争取准备好，让现在的年轻人面向未来，成为未来的创造者、建设者和使用者。
目前我们使用IPv4已经很长一段时间了，在很多情况下已经不能满足现在的需要，所以要面向未来，希望在2020年时有更多的IPv6的技术，希望为未来的发展做好储备。人才的培养需要依靠学校的各位老师、网络中心维护好网络环境，提供好的科研实验环境，让大家共同努力，培养更多的“下一代互联网”人才，推动IPv6在各行各业的应用。
（本文根据北京邮电大学马严教授在“第二届下一代互联网与高校应用服务架构创新研讨会”上的演讲整理）
本文刊载于《中国教育网络》杂志2018年2-3月合刊