随着互联网在社会生活各个领域的广泛应用和商业化的深入发展，现有的网络基础设施和网络服务已经难以满足和支持大规模的网络应用，如交互式远程实时教学、远程医疗（手术）、协同工作/科研、数字化图书馆、虚拟实验室等。与此同时，随着网络规模的扩大，现有网络的管理和运营已经变得非常复杂，地址空间匮乏、带宽瓶颈、网络安全、数据保密、服务质量、新业务的盈利模式、对移动特性的支持等问题变得越来越突出。为了更好地迎接挑战，必须建立IPv6下一代互联网协议的网络，为实现下一代互联网服务搭建高性能、高质量、可靠、安全、经济与开放的舞台。在全球技术与经济大环境下，开展下一代互联网和IPv6研究，这对于提升我国信息化基础设施的水平，满足国民经济发展需求具有重要的推动作用。
发展下一代互联网和IPv6的意义
从20世纪90年代中期开始，互联网在中国飞速发展，从而带动了相关信息产业的发展，包括通信业、设备制造业、软件产业和服务业等，对国民经济和社会发展起到了巨大的推动作用。截止到2003年6月为止，中国建成9大互联网络，互联网的用户数量已经达到6 800万人，上网计算机2 572万台，网络应用包括信息服务、远程教育、远程医疗、科学计算、电子政务和电子商务等，但是普及率尚不足4％，与亚太地区较为发达的国家和地区相比，存在相当大的差距。根据CNNIC的统计，1999年到2002年期间，我国互联网用户人数的年增长率平均在0.4左右。以这样的速度发展，到2005年，中国互联网用户数将达到9 000万（普及率约7％）；到2010年，将达到4.8亿（普及率约30％）。
由于历史原因，中国在互联网领域处于后进状态，与许多亚洲国家一样都面临着IP地址供需严重失衡的挑战。据统计，到目前为止，IPv4的地址空间可被分配使用的地址约103个/8地址块（相当于A类地址）。如果每个中国人都获得一个IP地址，则中国13亿人口需要的地址总量为72个/8地址块。可以看出，中国的互联网用户数量的增长速率高于全球互联网用户的增长水平，因此，中国发展互联网需要巨大的地址空间。可见，IPv4地址空间不足是下一代互联网需要解决的首要问题，更是我国互联网发展面临的主要问题。截止2002年底，拥有13亿人口的中国，只有大约2 900万个IP地址，中国是全球最需要IP地址的国家之一。众所周知，IPv4地址总量约43亿，70%的地址资源已经被使用，其中，美国的IPv4地址占有量为38%，而我国目前的地址占有量仅为9%，地址资源严重不足制约了互联网在我国的普及和发展，也使我国在国际竞争中处于不利的地位。
开展下一代互联网和IPv6将对我国经济增长带来直接贡献。据美国《福布斯》杂志预测，到2010年，下一代互联网技术及其应用的发展将使目前几万亿美元的互联网市场成长为20万亿美元的大市场。启动下一代互联网的研究、开发和建设，从而推动国家信息基础设施建设，带动社会信息化投资，给网络设备制造业、软件业和信息服务业带来巨大的发展空间。预计到下一个五年计划中期，我国互联网服务、软件和设备的市场规模将达到数千亿元，同时带动电子商务等的快速发展，这些新的经济增长点的形成将对我国国民经济发展形成巨大动力。
开展下一代互联网和IPv6也是我国实现跨越式发展的战略机遇。由于这一代互联网的核心技术已被美国等发达国家和跨国公司所控制，我国难有较大作为。但在下一代互联网研究开发方面，我国与发达国家的差距并不大，这是难得的机遇。以新技术的出现为契机，实现跨越式发展，形成具有自主知识产权的核心技术，并力求在国际标准上占有一席之地，在产业上掌握先机，在安全上占据主动，这是我国实现新的跨越式发展的必由之路。
依托下一代互联网，可以实现基于高质量视频通信的远程教育，提高各级教育水平；可以实现高可靠性的远程医疗，提高人民健康保障条件；可以利用交互式网络技术扩大政府宣传力度，丰富文化娱乐生活，建设社会主义精神文明；可以建立超大容量共享资源库，完善社会保障机制，提高公共服务水平，从而全面促进社会进步和提高人民生活质量。
下一代互联网及IPv6技术的研究
互联网的发展
国际互联网界的权威认为，互联网技术的发展周期经历4个阶段，即研究开发阶段（Research and Development）、合作伙伴之间进行大规模试验阶段（Partnership）、私有化阶段（Privatization）、商业化阶段（Commercialization）。现在的互联网以分组交换技术、TCP/IP体系结构为主要技术特征，从1969年的ARPANET开始，经历了30多年的发展历史，目前已经处于商业化发展阶段。互联网发展历史表明，互联网技术具有两大特点：一是它的实验科学特性，研究成果需要通过建立大规模的试验网进行实验和验证，需要Partnership发展阶段；二是它与产业结合的紧密性，从科研成果到实现产业化的发展速度很快，即Privatization和Commercialization两个阶段。以光通信技术为例，从实验室中拿出的研究成果可以很快转化为产品，并迅速投入市场，创造了技术发展每半年翻一番的新的“摩尔定律”。
由于光通信技术每半年翻一番，互联网用户数量每半年翻一番，在这样巨大的技术驱动和社会发展条件下，现在互联网的可扩展性、服务质量保证以及安全性等方面存在的问题日趋突出，下一代互联网技术应运而生。可以看出，下一代互联网具有与现在的互联网同样的发展规律和技术特点，美国的下一代互联网技术已经经历了研究开发阶段，目前正处于合作伙伴之间进行大规模试验阶段。
下一代互联网具有比当前的互联网更大、更快、更安全、更及时和更方便的特征，IPv6技术是实现这些特征的主要技术之一。IPv6协议由互联网标准化组织IETF的IPng工作组于1994年9月首次提出，其设计目标就是改进现行的IPv4协议的明显不足，将地址空间从IPv4的32位（地址总量为232）改变为128位（地址总量为2128），并提高网络的可管理性、安全性、可移动性和QoS能力等。目前，许多国家和地区的下一代互联网都在开展IPv6 技术的研究与实验，有些国家开始提供IPv6商业化服务。尽管我国已经对IPv6技术开展了4~5年的尝试性研究实验工作，并且积极参与了国际IPv6技术研究工作，但是我国当前下一代互联网的建设和研究还仅仅处于起步阶段，已落后于世界发达国家。当前我国下一代互联网研究迫切需要解决的问题是尚缺少一个长距离、大范围（类似NGI或Internet2）的具有广泛影响力的下一代互联网研究试验环境。
IPv4向IPv6的转换技术研究
由于IPv4向IPv6过渡的重要性，IETF下一代互联网过渡工作组NGTrans已经提出了一些过渡策略和技术，概括起来可分为3类：同时支持两种协议的双栈技术、采用IP数据包封装的隧道技术和透明转换技术（包括数据包头转换和协议转换）。前两者需要主机做相应的修改，目前已有相应的软件协议栈和路由设备，第3种实际上是一种网关技术，最大的优点是不需要改动通信主机就能实现纯IPv4和纯IPv6主机之间的“透明”通信。这种互通技术的典型是NAT-PT，它集中了数据包头和上层协议转换于一身，是非常重要的IPv4/IPv6转换技术。IPv4向IPv6的过渡以及现有的IPv4网络和采用IPv6协议网络之间的互通将是未来网络能否真正投入使用的关键问题之一。
(1)双栈机制
双栈机制是处理过渡问题最简单的方式，通过在1台设备上同时运行IPv4和IPv6协议栈使得设备能处理两种类型的协议。双栈机制在过渡方法中虽然直观，但仍有一个很大的问题是双栈仍然要求相应主机必须配置IPv4地址，否则无效，这有悖于使用IPv6解决IPv4地址不够问题的初衷，而且使用双栈会增加主机的负担，降低性能。
(2)隧道机制
隧道机制允许运行IPv6的设备使用已有的IPv4网络设施进行传输。在两者都具备双栈的站点间，将IPv6数据包封装在IPv4数据包内，由IPv4网络传输，到达隧道端点后解封还原为IPv6包。这是目前使用最广泛的过渡技术，分为自动和手工配置两种。改进的技术有隧道代理技术（Tunnel Broker，即自动配置加代理）。
(3)直接转换机制
具体来讲，直接转换机制就是转换两种不同协议的数据包的相应字段，从而达到使两种协议互通的目的。这种机制最大的特点是不需要双栈支持，也不需要特定的路由（如要求隧道支持），在v4和v6节点之间提供透明的路由，是解决纯IPv4和纯IPv6网络之间通信的有效手段。 IPv6的研究内容
从当前全球互联网技术发展趋势来看，许多发达国家都在积极研究和推广下一代互联网，我国也在部署下一代互联网发展计划，建立优异的下一代互联网试验床，研究IPv6、QoS、组播等网络服务技术、网络中间件技术以及网络连接应用技术，突破网络的可扩展性、移动性、安全性等关键问题。其中，重点是实验和验证IPv6技术的可行性，提出从IPv4到IPv6的过渡策略，实现基于IPv6的新型重大应用，包括大规模流媒体应用、移动性应用、以及网络信息家电应用等。下一代互联网的试验网建设、系统、应用和标准化专题研究，是我国下一代互联网发展战略布局的重要组成部分。建立连接主要城市的高速IPv6试验网，提供一个长距离、大范围（类似NGI或Internet2）的具有广泛影响力的下一代互联网研究试验环境，每个城市连接若干局域网或城域网，同时与国外IPv6试验网实现高速互联。在网上开展IPv6网络技术研究，包括：地址分配、路由、从IPv4到IPv6的过渡、网络管理和测量、QoS、组播等技术；技术开发主要为系统开发、应用技术开发及标准化研究；研究IPv6网络设备和系统关键技术（路由器、交换机等网络关键技术，协议一致性测试和互操作测试技术，主机服务器、用户终端、网络家电等与网络接入的关键技术，VPN、防火墙等网络安全关键技术）；研究开发IPv6典型应用技术（IPv6网络中间件，现有的IPv4应用到IPv6应用的过渡，IPv6应用软件的开发）；通过对试验网的性能测试和对共同开发的设备、软件和技术进行的验证测试，开展IPv6技术的标准化工作，参与国际开放标准研究，结
下一代互联网络与IPv6技术
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