北大團隊展示新一代互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議IPswen 助力全球互聯(lián)網(wǎng)升級和演化
近日在上海舉辦的第九屆亞太網(wǎng)絡研討會APNet 2025上,來自北京大學的新一代互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議IPswen團隊首次向國內(nèi)外專家學者展示了其研發(fā)的“IPswen全球測試平臺第一版”(IPswen Global Testbed v1.0)技術方案,并在隨后專場舉辦的“首屆IPswen與未來互聯(lián)網(wǎng)演化研討會”上面向公眾和媒體公開展示其核心技術,并闡述設計理念、研發(fā)背景與歷程。
IPswen,中文名稱孫氏IP,是由北大計算機學院的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議研究小組于近年提出的一個創(chuàng)新性IP協(xié)議,旨在從根本上消除當前IPv4/IPv6雙協(xié)議并行架構在兼容性和互聯(lián)互通方面的長期困難與技術瓶頸。據(jù)團隊負責人孫斌介紹,IPswen將IPv4地址空間擴大了數(shù)億億倍,在徹底解決IPv4地址枯竭引發(fā)危機的同時,又能保持新舊兩代IP協(xié)議在軟硬件和編址架構的二進制兼容與雙向互操作,以即插即用、逐個設備、逐個網(wǎng)絡的方式,漸進式地升級、替換IPv4,從而助力互聯(lián)網(wǎng)的平穩(wěn)升級和長期發(fā)展。
作為應對此重大技術挑戰(zhàn)的對策,IPswen團隊通過采取8級變長地址擴充、單棧式替換升級、基于套接字地址二進制兼容與雙向互操作等設計原理和技術創(chuàng)新,經(jīng)過多年探索和完善,最終解決了“擴大IP地址空間”與“保持現(xiàn)有IP地址的分配和路由體系、網(wǎng)絡設備及軟件系統(tǒng)不受影響”二者之間相互矛盾、無法兼顧的長期兩難困局,使得互聯(lián)網(wǎng)升級換代能夠走向如“黑白電視被彩色電視逐步更新淘汰”的那種平穩(wěn)技術路徑。
首屆IPswen研討會于2025年8月在上海舉辦
團隊選擇在上海舉辦的亞太網(wǎng)絡研討會APNet 2025首次公開展示IPswen也頗具戰(zhàn)略意義。亞太地區(qū)有多達56個經(jīng)濟體、約47億人從APNIC(亞太互聯(lián)網(wǎng)信息中心)申請IP地址,自互聯(lián)網(wǎng)早期就一直是全球人均IP地址資源最為稀缺的地區(qū),而且這里的新舊兩代IP協(xié)議共存和互通矛盾也最為突出。IPswen團隊負責人孫斌于今年7月到訪澳洲,對著名互聯(lián)網(wǎng)架構與IP協(xié)議領域的權威專家、APNIC首席科學家Geoff Huston進行專訪,深入探討和分析了IP編址現(xiàn)狀和未來互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展。Huston表示,全球普及IPv6尚需長達20年的時間,且IPv4+IPv6雙棧模式將是永久性的,長期發(fā)展趨勢是應用層不斷降低對IP層的依賴性。因此,必須以務實和負責任的態(tài)度對待區(qū)域內(nèi)以及全球互聯(lián)網(wǎng)的升級和演化,不應盲目追求純IPv6部署率,而是要堅持基于事實和科學的原則來應對IP地址現(xiàn)實需求。
在本次研討會談到IPswen與IPv6共存問題時,孫斌重申了上述Huston所強調(diào)的原則,并指出IPswen與IPv6具有不同的技術定位與目標,并非IPv6替代品或直接競爭者,“與IPv6作為長期方案不同,IPswen適用于開放異構的網(wǎng)絡環(huán)境,可作為現(xiàn)有網(wǎng)絡中直接實施的擴容技術和階段性方案。IPswen特別適合升級和維護那些IPv4地址極為短缺、但無法棄用IPv4軟硬件或應用系統(tǒng)的網(wǎng)絡環(huán)境”。
IPswen本質(zhì)上是對現(xiàn)有IPv4+NAT技術的一個深度優(yōu)化方案,使用純IP層的選項信息來擴充NAT的狀態(tài)空間。故IPswen與IPv6的關系正如NAT與IPv6的關系,兩種技術各有適用場景,可相互補充。IPswen的最佳應用場景是利用IPswen與IPv4之間進行地址轉(zhuǎn)換的NAT方式,對現(xiàn)有IPv4網(wǎng)絡進行擴容,允許網(wǎng)絡運營商、互聯(lián)網(wǎng)服務商ISP以更高效率和更低成本,將諸多純IPv4邊緣網(wǎng)絡、企業(yè)內(nèi)網(wǎng)或家庭網(wǎng)絡互聯(lián)互通,而不必要求這些邊緣網(wǎng)絡同時升級到IPv6、放棄現(xiàn)有的IPv4軟硬件。特別是,IPswen提供的CGNAT4/s功能足以為任意規(guī)模的運營商網(wǎng)絡實現(xiàn)單層NAT部署。
IPswen研究團隊負責人孫斌發(fā)表主題演講
孫斌指出,“以前我們只限于兩種選擇,要么選擇1、共享稀缺的少量公網(wǎng)IPv4地址+大規(guī)模私網(wǎng)地址翻譯,要么選擇2、部署IPv6新網(wǎng)絡+停用IPv4舊網(wǎng)絡?,F(xiàn)在IPswen提供了第三個選擇,即3、保持原有IPv4網(wǎng)絡照常運轉(zhuǎn)的同時,增加新的公網(wǎng)地址和設備、升級網(wǎng)絡規(guī)模和性能。”對于IPswen成為互聯(lián)網(wǎng)標準的前景問題,孫斌強調(diào),“事實證明,對于能解決互聯(lián)網(wǎng)特定階段的核心困難、廣受市場歡迎的IPv4兼容技術,互聯(lián)網(wǎng)標準化組織中的有識之士會加以支持并采納,在原則性與現(xiàn)實靈活性之間保持必要的平衡。這正如IETF(互聯(lián)網(wǎng)工程任務組)的那句著名的座右銘:我們拒絕國王、總統(tǒng)和投票,我們相信粗略的共識和運行中的代碼。”
北大IPswen(孫氏IP)研究團隊
此次研討會還深入解析了IPswen的理論基礎、部署方法和應用場景,同時對當前互聯(lián)網(wǎng)底層架構與技術生態(tài)、全球IP地址分配和網(wǎng)絡治理話語權、中國互聯(lián)網(wǎng)技術源頭創(chuàng)新等相關話題展開深度探討。由于IPswen把公網(wǎng)IP地址總量從當前的單個IPv4空間擴大成為6.4億億(6.4京)個IPv4空間,“一址難求”的公網(wǎng)IPv4地址數(shù)量失去了稀缺性,這將導致歐美等國家在互聯(lián)網(wǎng)早期階段所獲得的IPv4地址數(shù)量先發(fā)優(yōu)勢被完全抹平。由此,包括中國在內(nèi)的廣大發(fā)展中國家在IPswen巨量地址庫的分配和治理上可享有完全公平公正的地位。
與會專家指出,IPswen體現(xiàn)了我國在網(wǎng)絡基礎技術領域的源頭創(chuàng)新,其成功應用將助力提升我國在全球互聯(lián)網(wǎng)地址分配和治理中的話語權,為構建新一代數(shù)字基礎設施提供重要技術支撐。
在會議閉幕環(huán)節(jié),IPswen團隊還宣布了后續(xù)工作與合作計劃,包括共享技術規(guī)范、開放源代碼庫和知識產(chǎn)權,聯(lián)合開源社區(qū)和產(chǎn)學研各界推動IPswen納入新一代互聯(lián)網(wǎng)架構體系,并規(guī)劃第二版IPswen全球測試床(IPswen Global Testbed v2.0)網(wǎng)絡建設,同時籌備IPswen BGP路由檢測節(jié)點“IPswen BGP Route Views”計劃。IPswen研究團隊期望國內(nèi)外相關各方加入合作,共同推進IPswen技術應用普及。
IPswen團隊展示“IPswen全球測試平臺第一版”技術方案
(北京大學計算機學院 孫斌)
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責任編輯:孫知兵
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