北大團(tuán)隊(duì)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(luò)研討會(huì)APNet 2025上，來自北京大學(xué)的新一代互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議IPswen團(tuán)隊(duì)首次向國內(nèi)外專家學(xué)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(shù)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(huì)”上面向公眾和媒體公開展示其核心技術(shù)，并闡述設(shè)計(jì)理念、研發(fā)背景與歷程。

IPswen，中文名稱孫氏IP，是由北大計(jì)算機(jī)學(xué)院的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議研究小組于近年提出的一個(gè)創(chuàng)新性IP協(xié)議，旨在從根本上消除當(dāng)前IPv4/IPv6雙協(xié)議并行架構(gòu)在兼容性和互聯(lián)互通方面的長期困難與技術(shù)瓶頸。據(jù)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人孫斌介紹，IPswen將IPv4地址空間擴(kuò)大了數(shù)億億倍，在徹底解決IPv4地址枯竭引發(fā)危機(jī)的同時(shí)，又能保持新舊兩代IP協(xié)議在軟硬件和編址架構(gòu)的二進(jìn)制兼容與雙向互操作，以即插即用、逐個(gè)設(shè)備、逐個(gè)網(wǎng)絡(luò)的方式，漸進(jìn)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(yīng)對此重大技術(shù)挑戰(zhàn)的對策，IPswen團(tuán)隊(duì)通過采取8級變長地址擴(kuò)充、單棧式替換升級、基于套接字地址二進(jìn)制兼容與雙向互操作等設(shè)計(jì)原理和技術(shù)創(chuàng)新，經(jīng)過多年探索和完善，最終解決了“擴(kuò)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(luò)設(shè)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(shù)路徑。

首屆IPswen研討會(huì)于2025年8月在上海舉辦

團(tuán)隊(duì)選擇在上海舉辦的亞太網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)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(dá)56個(gè)經(jīng)濟(jì)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(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人孫斌于今年7月到訪澳洲，對著名互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)與IP協(xié)議領(lǐng)域的權(quán)威專家、APNIC首席科學(xué)家Geoff Huston進(jìn)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(dá)20年的時(shí)間，且IPv4+IPv6雙棧模式將是永久性的，長期發(fā)展趨勢是應(yīng)用層不斷降低對IP層的依賴性。因此，必須以務(wù)實(shí)和負(fù)責(zé)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(yīng)盲目追求純IPv6部署率，而是要堅(jiān)持基于事實(shí)和科學(xué)的原則來應(yīng)對IP地址現(xiàn)實(shí)需求。

在本次研討會(huì)談到IPswen與IPv6共存問題時(shí)，孫斌重申了上述Huston所強(qiáng)調(diào)的原則，并指出IPswen與IPv6具有不同的技術(shù)定位與目標(biāo)，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(gòu)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，可作為現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中直接實(shí)施的擴(kuò)容技術(shù)和階段性方案。IPswen特別適合升級和維護(hù)那些IPv4地址極為短缺、但無法棄用IPv4軟硬件或應(yīng)用系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境”。

IPswen本質(zhì)上是對現(xiàn)有IPv4+NAT技術(shù)的一個(gè)深度優(yōu)化方案，使用純IP層的選項(xiàng)信息來擴(kuò)充NAT的狀態(tài)空間。故IPswen與IPv6的關(guān)系正如NAT與IPv6的關(guān)系，兩種技術(shù)各有適用場景，可相互補(bǔ)充。IPswen的最佳應(yīng)用場景是利用IPswen與IPv4之間進(jìn)行地址轉(zhuǎn)換的NAT方式，對現(xiàn)有IPv4網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行擴(kuò)容，允許網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商、互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)商ISP以更高效率和更低成本，將諸多純IPv4邊緣網(wǎng)絡(luò)、企業(yè)內(nèi)網(wǎng)或家庭網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通，而不必要求這些邊緣網(wǎng)絡(luò)同時(shí)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(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)單層NAT部署。

IPswen研究團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)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(luò)+停用IPv4舊網(wǎng)絡(luò)。現(xiàn)在IPswen提供了第三個(gè)選擇，即3、保持原有IPv4網(wǎng)絡(luò)照常運(yùn)轉(zhuǎn)的同時(shí)，增加新的公網(wǎng)地址和設(shè)備、升級網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和性能。”對于IPswen成為互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的前景問題，孫斌強(qiáng)調(diào)，“事實(shí)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(shù)，互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化組織中的有識之士會(huì)加以支持并采納，在原則性與現(xiàn)實(shí)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(wù)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(yùn)行中的代碼。”

北大IPswen（孫氏IP）研究團(tuán)隊(duì)

此次研討會(huì)還深入解析了IPswen的理論基礎(chǔ)、部署方法和應(yīng)用場景，同時(shí)對當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)底層架構(gòu)與技術(shù)生態(tài)、全球IP地址分配和網(wǎng)絡(luò)治理話語權(quán)、中國互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)源頭創(chuàng)新等相關(guān)話題展開深度探討。由于IPswen把公網(wǎng)IP地址總量從當(dāng)前的單個(gè)IPv4空間擴(kuò)大成為6.4億億（6.4京）個(gè)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(dǎo)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(huì)專家指出，IPswen體現(xiàn)了我國在網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)技術(shù)領(lǐng)域的源頭創(chuàng)新，其成功應(yīng)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(quán)，為構(gòu)建新一代數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施提供重要技術(shù)支撐。

在會(huì)議閉幕環(huán)節(jié)，IPswen團(tuán)隊(duì)還宣布了后續(xù)工作與合作計(jì)劃，包括共享技術(shù)規(guī)范、開放源代碼庫和知識產(chǎn)權(quán)，聯(lián)合開源社區(qū)和產(chǎn)學(xué)研各界推動(dòng)IPswen納入新一代互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)體系，并規(guī)劃第二版IPswen全球測試床（IPswen Global Testbed v2.0）網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，同時(shí)籌備IPswen BGP路由檢測節(jié)點(diǎn)“IPswen BGP Route Views”計(jì)劃。IPswen研究團(tuán)隊(duì)期望國內(nèi)外相關(guān)各方加入合作，共同推進(jìn)IPswen技術(shù)應(yīng)用普及。

IPswen團(tuán)隊(duì)展示“IPswen全球測試平臺第一版”技術(shù)方案

（北京大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 孫斌）

關(guān)鍵詞：