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汪涛

 
 
 

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南京邮电大学学士,北京邮电大学硕士。出版《生态社会人口论》(人民出版社),《通播网宣言》(北京邮电大学出版社) unsnet@163.com

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汪涛:IPv6重大缺陷之一——违反网络平滑升级的天条  

2008-02-01 21:24:23|  分类: IPv6、IPv9和超级 |  标签: |举报 |字号 订阅

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摘要:IPv6要想最后成功的条件是要在未来15-20年内没有其它任何竞争性的技术出现,全世界的人都耐着性子等待IPv6技术慢慢地一步步替换现网设备。而这种条件是非常脆弱的。如果期间出现非常简洁有效的竞争性技术在短期内快速获得普及应用,业界在IPv6上的投资就将全部泡汤。这绝对不是没有依据的危言耸听。IP替代ISDN和ATM的过程就是这种案例。中国在ISDN和ATM技术上进行了大量研发和设备的投资,建设了2000万线的ISDN设备,但仅仅使用了200万线。即使这200万ISDN用户也因为其它竞争性技术的快速发展而逃网。当前我们已经成功开发出超级IP技术,这个成功的最大价值在于我们证明了可以快速替代IPv6的竞争性技术是完全存在的。并且我们在理论上证明了,只要采用N×IPv4(N为>1的正整数)的方式进行IP地址升级设计,都可能实现在100%兼容IPv4前提下突破IPv4地址空间的限制。这就使IPv6被彻底淘汰的风险迅速加大到接近100%。就算我国为了保护IPv6普及的进程不去推动自主开发的超级IP协议,我们如何保证未来15到20年如此漫长的时间内没有其他任何国家开发出类似的技术?如果这样,中国就将重演在ISDN和ATM上的已经发生过的故事。

 

    网络技术不同于一般的技术,由于网络是需要全网协议标准的一致性,因此其技术的升级是牵一发而动全身的。只要简单比较一下面包等消费品与网络产品之间的差异就可以明白这一点。当消费者购买一个面包时,他的这个面包的消费过程与其他人购买的面包消费过程基本是没有任何关系的,因此这两个面包可以完全不一样。如果这两个面包的生产遵守某种标准,纯粹就是为了节省成本或方便生产的目的。但网络产品就不同了,一个人不可能自己单独地打电话,他必须要与通讯的另一方同时通话。如果他们不能遵守相同的技术标准,他们的消费行为根本就不可能产生。互联网业务也是一样的,当你下载一个网页时,网站、网页和浏览器都必须遵守相同的技术标准才有可能。

    网络技术的这种全网标准统一性要求对于它的技术升级提出了特殊的要求——升级的平滑性。人们吃一个面包与吃另一个面包之间的消费完全可以是跳跃的,没有任何关系的,但对网络技术来说却不行。你可以把一种面包的生产方法彻底推翻,采用完全不同的另外一种方法,甚至其生产方法不同到已经不再是面包的程度,这样的花样变化甚至可能更加吸引消费者口味上求新的需求,但网络技术却不行。因此网络技术升级和演进的平滑性不是一个普通的技术要求,它几乎就是一个天条和绝对不能违反的戒律。

    如果违反了这个天条,即使这种新技术被全世界所有国际标准组织、所有国家政府、所有运营商、所有设备商一致地全力支持,也同样难以成功。这样说并非仅仅是理论的说词,而是有并非久远的历史事实证据的。ISDN和ATM就是因为违反了网络技术平滑升级的基本天条,虽然受到全世界所有国际标准组织、国家政府、运营商和设备商,所有学院的学者和权威们一致地全力支持,但最终依然无法摆脱失败的命运。

    IPv6采用与IPv4完全不同的协议设计,采用的是将IPv4彻底推倒重来的违反天条的行为方式,其升级成本非常的巨大,时间又非常地漫长。

    按技术升级工作的难易程度,可以把IPv6需要升级的对象分为四个部分:

a.核心的路由节点设备;

b.边缘的各种设备(企业和个人用户的路由器、交换机等);

c.终端或服务器操作系统;

d.终端或服务器应用软件;

    相对来说,由于核心的节点设备和计算机操作系统都是由大厂家提供技术支持,核心网络也一般是由大的运营商经营,因此其技术升级相对容易,步骤也可以比较容易统一。事实上,计算机操作系统很早就支持了IPv6。

    但是,边缘的各种IP设备和应用软件是技术升级的难题所在。

    第一,它们的数量极其庞大,种类繁多,是升级工作中的真正难点;

    第二,它们提供技术支持的厂家极为众多,并且有相当大的数量是小型厂家,实力弱。只要用户没有迫切需要,这些实力弱小的众多厂家能不涉及IPv6的技术支持就会尽量不去支持,以节省本来就极为宝贵的开发支出;

    第三,它们的所有者众多,不完全受统一的思想指导。大量的企业级IP设备为数量极其庞大的各个企业所有,它们的技术升级主要受这些企业自己的意志支配。在计算机千年虫问题上,是由于客观上的一个时间点迫使所有企业统一行动。但在IPv4地址空间问题上,虽然业界一直在喊地址会耗尽,但倒底什么时候会耗尽,没有任何人可以给出确切的时间点。

据统计,2007年仅中国企业网采购的IP设备大约在160亿,基本全部为纯IPv4设备,路由器和交换机大约各占80亿。IPv6和IPv4双协议栈设备主要应用于教育网的试验网。而企业里IP设备财务上的折旧多按5年计算,但实际使用期限一般在8到10年。这样,如果硬要从IPv4全部过渡到IPv6,过渡时间从现在算起将长达15-20年才能做到。

    IPv6要想最后成功的条件是需要整个世界在未来15-20年内没有其他任何技术的竞争,全世界的人都耐着性子漫漫等待IPv6一步步替换现网设备。而这种状态是很脆弱的,一旦出现另外一种简洁有效解决问题的技术,如同IP淘汰ISDN和ATM一样,业界先期在IPv6上的投资就将全部作废,风险非常大。特别是现在我们已经开发出远远比IPv6简洁有效的超级IP技术情况下,这种风险已经清晰地摆在业界面前。超级IP的开发成功最大价值在于:我们证明了IPv6的竞争性技术是完全存在的。超级IP可以100%地兼容现网协议,不仅部署成本相对IPv6几乎可以忽略不计,而且可以在短短的1年内就可完成全球网络的升级。

    并且我们在理论上证明了,只要采用N×IPv4(N为>1的正整数)方式进行IP地址升级设计,都可能实现在100%兼容IPv4前提下突破IPv4地址空间的限制。因此,100%兼容IPv4协议基础上实现IP地址空间扩展的方式并不一定是唯一的,超级IP是我们目前研究发现最优的一种N×IPv4模式的协议。这就使IPv6被彻底淘汰的风险迅速加大到接近100%。

    就算中国为了保护IPv6的进程不去推动自主开发的超级IP协议,但我们如何保证在未来15-20年内没有其他任何国家开发出类似的技术?如果这样,我们在IPv6上的所有投入一样都会全部泡汤。这绝对不是没有依据的危言耸听。中国在ISDN和ATM技术上做了大量研究投入,运营商也建了2000万线的ISDN设备,但最后仅仅用掉了200万线。而且这200万ISDN的用户也很快因为其他竞争性技术的快速发展而逃网了。

    特别是美国在技术体系上是非常不标准和相当开放的。他们特别推崇不同技术的自由竞争。在美国无论是CPU还是操作系统,无论是无线技术还是有线技术,各种技术标准的产品都可以大行其道。虽然IPv6是在美国主导的IETF下成为标准,但在美国没有任何人能保证除了IPv6以外别的替代性技术就不能发展。

    我们在ISDN和ATM上的损失是没有办法,因为我们过去在技术上只能跟在别人后面。但现在我们在超级IP上已经走在世界的前面,并且在IPv4地址的缺乏问题上有最为现实的迫切要求。美国等IP地址丰富的国家可以完全等待别人先尝试,在完全确认技术方向后再进行转网。美国由于人均IPv4地址在10个左右,普通运营商、企业等用户都不会有转向IPv6的迫切需要。如果中间发生技术发展方向的重大变化,他们可以很容易地停止IPv6的进程,但那些心急火燎最先忙于转向IPv6的国家将会受到最大的损失。如果我们将自己的网络大量换成受美国推动起来的IPv6之后,IPv6的进程却在全球,特别是在美国因为超级IP或类似超IP技术的快速普及而中止,后果将会比中国在ISDN和ATM上的损失更加让人窝火。

    而且,IPv6在产业利益关系上存在很大矛盾,这也是相当关键性的问题。计算机千年虫问题如果不解决,所有机器设备都可能会出问题,这会影响到所有需要升级的用户自己的利益。但IP地址不足的问题性质却完全不同,就算地址真的耗尽了,也不会直接对现有网络用户产生直接影响,技术升级不会给他们带来直接利益。大不了不会再有新的用户加入了,而不会说地址真的耗尽的时候网络就不转了。这影响的是基础网络运营者用户不能再增加,和网络用户的后来者不能再入网,对现网用户没有任何影响。所以,需要升级设备的现网用户也不会在IPv4地址不足的问题上着急。

    因此,IP地址空间的升级远不象计算机千年虫问题即可以借助客观上的统一时间点的压力,以及内在的利益需求迫使庞大的企业和个人用户采取统一行动。现网上的最终用户升级到IPv6纯粹是在为他人作嫁衣。如果技术升级不会给最初技术的采用者带来明显的好处,他们不会有内在动力去做这个事情。

    但是,IPv6本身的技术设计不仅没有解决这些难题,而且使这些难题变得更加困难:

    a.IPv6需要整个网络所有节点全都支持新的IP协议,并且终端操作系统,应用软件也要全部支持升级。这就使问题变得异常艰难。

    b.另外IPv6的所有IP设备的升级全都涉及的是硬件升级的问题,这使问题变得非常困难,设备投入、升级的人力投入极其巨大,同时,升级时间非常漫长。如果升级时间太过漫长,又会给最先进行技术升级的人带来畏惧。因为他们提前进行了升级后会在极长的时间内无法使设备发挥作用。而如果最后就算有幸IPv6能够成功的话,他们最初投入的设备可能又要全部更换了。

    c.IPv6只有在全网所有部分全部支持新协议之后才能有效地发挥作用,这使进行技术升级的用户,特别是初期进行技术升级的用户没有内在的动力去做这个事情。

    d.大量应用软件不可能一次性地全部升级到新的协议,这样就会有一个漫长的新旧技术的共存期。支持新技术的应用软件需要同时支持原来的IPv4技术,这使应用软件的开发在相当长的共存期变得非常复杂。

    阻碍IPv6进程的还有以下两个因素需要中国认真考虑:

    一是目前只有IP地址比较紧缺的中国、日本和韩国对Ipv6相对比较热衷,而美国等发达国家IPv4地址非常充裕,近期没有太大压力去升级IP地址空间;

    二是有NAT技术存在可以通过私网地址方式扩充IP地址,所以即便是在中国,运营商特别是企业网对IPv6需求也并不强烈。即使在现在,运营商、企业网等多数网络都是用纯IPv4设备,并且即使在新采购的设备上也采用的是纯IPv4的设备,只有教育网中的部分试验网络采用一些IPv4和IPv6双协议栈的产品,这些设备也只是为了做试验而已。

    三是IPv6并未对现网技术有任何改善,在过渡过程中NAT地址穿越问题依然存在,这种端到端通讯的问题要一直到全网全部采用IPv6之后才能真正解决。而相比之下,超级IP协议短期之内就可以解决所有现网NAT问题。

    如果采用将现网技术全部推倒重来的方式,必然带来的结果是网络升级成本的无比巨大,这其实也是很容易理解的事情。另外更重要的是,由于全部技术推倒重来后,其技术设计几乎没有了任何现实的约束,这很容易使设计者从各种理想的角度和各种不同利益的角度想当然地不断往新技术里加进无止尽的“理想功能”,最终使这个没有任何现实技术约束的新技术成为“完美的笨鸭子”。更加大了其开发和部署成本。并且使新增的功能成为华而不实的摆设。ATM技术最后发展到连ATM技术发明者自己都已经搞不明白的复杂程度。IPv6协议本来就是为了解决IPv4地址不足的问题,但现在IPv6似乎把这个最根本的问题完全抛到一边去,心思全都花在了与地址空间完全不相干的事情上了,以至于现在人们都已经搞不清楚,由于技术设计的不断复杂化,现在IPv6技术方案里地址空间已经萎缩到很可能无法满足需要的地步了。这或许是大大出乎人们意外的事情。

    请看下集“IPv6重大缺陷之二——含混不清的地址空间设计”。

 

请关注“IPv6重大缺陷系列”:

一、IPv6重大缺陷之一——违反网络平滑升级的天条

二、IPv6重大缺陷系列二——含混不清的地址空间设计

三、IPv6重大缺陷之三——漏洞极大的安全设计

四、IPv6重大缺陷之四——逻辑混乱的整体结构

 

 

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