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\chapter{常见问题}

本章节是研究报告正文外的一部分。目标读者是不了解互联网的群众。

为服务于IPv6部署科普需要，我们精选互联网上多种对IPv6的问题，结合本研究报告正文论述回答。

\section{关于IPv6}

\subsection{IPv6是什么？}

网际协议第6版（Internet Protocol version 6）是网际协议的最新版本。
用它来取代IPv4主要是为了解决IPv4地址枯竭问题，同时它也在其他方面对于IPv4有许多改进。

\subsection{为什么中国要部署IPv6？}

互联网最初由美国开发，只有美国制定互联网标准。
IPv4作为互联网初期就存在的协议，其地址空间只有32位，在当时已完全足够美国使用。
但时过境迁，步入千禧年后，互联网在世界快速发展，IPv4已然不够使用。

一方面，中国必须跟随世界脚步，部署IPv6以解决IPv4的问题。
另一方面，中国希望在新技术改革的契机反对美国对互联网的技术垄断。

\subsection{全球IPv4地址都用完了？}

耗尽是指分配完，而不是使用完，仍有许多IPv4地址属于空闲状态。

我们注意到互联网上许多报道表达错误，给人们一种感觉，“IPv4”都被占有了，这是错误的。

简单来说，分配过程是有多层结构的，IP地址的分配是最高层传递到最低层的。
这意味着所有IPv4地址都下发了，高层不再保留IP地址了。
但不代表不能获得新IPv4地址了，如果有这种表述就是贩卖焦虑。

所有我们表述为IPv4地址的枯竭。

\subsection{IPv6还有其他什么优点？}

除了更多的地址数量，IPv6主要还有以下的优点。

\begin{itemize}
  \item 更好的路由效率：IPv6 的设计简化了路由决策，因为它允许 ISP 将地址聚合到其客户的 IP 块。这减少了全球路由表的大小，提高了互联网的整体效率和性能\footnote{来源：\url{https://tools.ietf.org/html/rfc3587}}。
  \item 内置的安全功能：IPv6 在设计时就考虑到了安全性，包括对 IPsec 的原生支持。IPsec 是一种可以为网络通信提供认证、数据完整性和加密的协议。虽然 IPsec 也可以在 IPv4 中使用，但在 IPv6 中，它是网络层的一部分，因此更容易实施\footnote{来源：\url{https://tools.ietf.org/html/rfc4301}}。
  \item 自动配置和重新配置：IPv6 提供了一种叫做无状态地址自动配置（SLAAC）的机制，允许设备自动获取和配置 IP 地址，无需 DHCP 服务器。此外，IPv6 还支持网络重新编号，这使得 ISP 更改更容易，而不会中断正在进行的会话\footnote{来源：\url{https://tools.ietf.org/html/rfc4862}}。
  \item 改进的多播和任播支持：IPv6 原生支持多播和任播，这两种方法都比 IPv4 的广播更有效。多播允许信息一次发送到多个目标，而任播允许信息发送到最近的一组设备中的一个\footnote{来源：\url{https://tools.ietf.org/html/rfc4291}}。
  \item 更好的质量服务（QoS）：IPv6 的头部包含了一个流标签字段，这可以用于识别属于同一流的数据包，从而为实时或流媒体应用提供更好的服务质量\footnote{来源：\url{https://tools.ietf.org/html/rfc2460}}。
  \item 扩展头部：IPv6 有一个灵活的扩展头部机制，允许在基本 IPv6 头部之后添加额外的信息。这为未来的增强和新功能提供了更大的灵活性\footnote{来源：\url{https://tools.ietf.org/html/rfc8200}}。
\end{itemize}

\subsection{你能再多介绍一些IPv6的知识吗？}

好奇心值得嘉奖哦。你可以从以下渠道了解关于IPv6的更多知识：

\begin{itemize}
  \item 互联网工程任务组（IETF）
  \item 互联网标准（STD）
  \item MDN Web Docs
  \item 国家下一代互联网工程
  \item Wikipedia
\end{itemize}

\subsection{中国在IPv6建设上的进展？}

本文写作时间是2024年8月。

\begin{itemize}
  \item 中国三家互联网运营商宣布其移动互联网与固定宽带服务支持IPv6。但受限于设备等其他因素，这不是普遍性的。
  \item 中国的移动互联网IPv6改造已完成。一般情况下，若你的手机使用“移动数据”即使用“流量”，你将使用IPv6。
  \item 中国主流云服务商宣布支持IPv6。但有诸多条件，如指定地区、指定型号的云服务器或网关。
  \item 中国多家知名互联网公司宣布支持IPv6。阿里巴巴与腾讯系下均支持IPv6访问。更多企业在政策号召下改造。
\end{itemize}

\subsection{“IPv6+”是什么？}

“IPv6+”是中国在2020年提出的一个网络技术发展策略。

“IPv6+”不仅仅是IPv6，而是基于IPv6的一系列新技术和新应用。
Pv6+的核心思想是在IPv6的基础上，通过引入新的网络技术，如网络切片(Network Slicing)、确定性网络(Deterministic Networking)、增强的网络服务质量(QoS)，以满足未来更高级别的网络需求，如工业互联网、车联网、物联网等。
IPv6+的目标是打造一个更加智能、更加可靠、更加安全的网络环境，为未来的数字化转型提供坚实的基础设施支持。

\subsection{“下一代互联网”是什么？}

下一代互联网是一个建立在IPv6技术基础上的新型公共网络，是一个真正实现宽带窄带一体化、有线无线一体化、有源无源一体化、传输接入一体化的综合业务网络。

\subsection{DNS根服务器是什么？}

根域名服务器（root name server，简称“根域名服务器”）是互联网域名解析系统（DNS）中最高级别的域名服务器，负责返回顶级域的权威域名服务器地址。
它们是互联网基础设施中的重要部分，因为所有域名解析操作均离不开它们。
由于DNS和某些协议（未分片的用户数据报协议（UDP）数据包在IPv4内的最大有效大小为512字节）的共同限制，主根域名服务器地址的数量被限制为13个（见表\ref{tab:dns_root_server}）。
全世界有许多镜像服务器，截至2023年6月，全球共有1719台根域名服务器在运行。

\begin{table}[htbp]
  \centering
  \caption{DNS根服务器列表（2024年8月更新）}
  \label{tab:dns_root_server}
  \begin{tabularx}{\textwidth}{>{\raggedright\arraybackslash}c>{\raggedright\arraybackslash}c>{\raggedright\arraybackslash}c>{\raggedright\arraybackslash}X>{\raggedright\arraybackslash}X}
    \toprule
    代号 & IPv4地址         & IPv6地址              & 曾用名              & 运营机构             \\
    \midrule
    A  & 198.41.0.4     & 2001:503:ba3e::2:30 & ns.internic.net  & 威瑞信              \\
    B  & 199.9.14.201   & 2001:500:200::b     & ns1.isi.edu      & 美国南加州大学信息学研究所    \\
    C  & 192.33.4.12    & 2001:500:2::c       & c.psi.net        & Cogent通信         \\
    D  & 199.7.91.13    & 2001:500:2d::d      & terp.umd.edu     & 美国马里兰大学学院市分校     \\
    E  & 192.203.230.10 & 2001:500:a8::e      & ns.nasa.gov      & 美国国家航空航天局埃姆斯研究中心 \\
    F  & 192.5.5.241    & 2001:500:2f::f      & ns.isc.org       & 互联网系统协会          \\
    G  & 192.112.36.4   & 2001:500:12::d0d    & ns.nic.ddn.mil   & 美国国防信息系统局        \\
    H  & 198.97.190.53  & 2001:500:1::53      & aos.arl.army.mil & 美国陆军研发实验室        \\
    I  & 192.36.148.17  & 2001:7fe::53        & nic.nordu.net    & Netnod           \\
    J  & 192.58.128.30  & 2001:503:c27::2:30  & 无                & 威瑞信              \\
    K  & 193.0.14.129   & 2001:7fd::1         & 无                & 欧洲IP资源网络协调中心     \\
    L  & 199.7.83.42    & 2001:500:9f::42     & 无                & ICANN            \\
    M  & 202.12.27.33   & 2001:dc3::35        & 无                & 日本WIDE项目         \\
    \bottomrule
  \end{tabularx}
\end{table}

\subsection{雪人计划（Yeti DNS Project）是什么？}

最广泛使用的（也是最早的）DNS根服务器是由互联网名称与数字地址分配机构（ICANN）管理的。
同时，一些组织也运作着替代性DNS根系统（Alternative DNS root）。
这些替代性域名系统运行自己的根域名服务器，并通常管理自己的特定名称空间，包括自定义顶级域名。

雪人计划（Yeti DNS Project）是专注于构建IPv6的替代性DNS根系统的一次尝试。\cite{rfc8483}
其主要特点是去中心化，可扩展等。
该项目由下一代互联网工程中心发起，旨在试验不同的新DNS相关技术，使主权国家能够探索和控制互联网并增强其网络主权。

\begin{table}[htbp]
  \centering
  \caption{Yeti DNS根服务器列表（2024年8月更新）}
  \label{tab:Yeti_root_server}
  \begin{tabularx}{\textwidth}{>{\raggedright\arraybackslash}X>{\raggedright\arraybackslash}X>{\raggedright\arraybackslash}X}
    \toprule
    组织                                             & 国家           & 类型                 \\
    \midrule
    Beijing Internet Institute                     & China        & DM and Root server \\
    WIDE Project                                   & Japan        & DM and Root server \\
    TISF                                           & USA          & DM and Root server \\
    AS59715                                        & Italy        & Root server        \\
    India NGN forum                                & India        & Root server        \\
    MSK-IX                                         & Russia       & Root server        \\
    CERT Austria                                   & Austria      & Root server        \\
    ERNET India                                    & India        & Root server        \\
    NLTVC in Malaysia                              & Malaysia     & Root server        \\
    Yeti-Switzerland                               & Switzerland  & Root server        \\
    CHILE NIC                                      & Chile        & Root server        \\
    Yeti-Nanjing                                   & China        & Root server        \\
    Yeti-Chengdu                                   & China        & Root server        \\
    Yeti-Guangzhou                                 & China        & Root server        \\
    Yeti-ZA                                        & South Africa & Root server        \\
    Yeti-AU                                        & Australia    & Root server        \\
    ERNET India                                    & India        & Root server        \\
    ERNET India                                    & India        & Root server        \\
    Yeti-Netherlands                               & Netherlands  & Root server        \\
    DATEV                                          & Germany      & Root server        \\
    Yeti-USA                                       & USA          & Root server        \\
    Yeti-Brazil                                    & Brazil       & Root server        \\
    Yeti-Singapore                                 & Singapore    & Root server        \\
    Banu Computing Private Limited                 & Germany      & Root server        \\
    The Macau University of Science and Technology & Macao        & Root server        \\
    \bottomrule
  \end{tabularx}
  \begin{tablenotes}
    \footnotesize
    \item 本表数据来源于Yeti DNS项目网站，地址：\href{https://yeti-dns.org/operators.html}{https://yeti-dns.org/operators.html}。
  \end{tablenotes}
\end{table}

\subsection{中国拥有IPv6根服务器？}

在某种意义上是，但在现在的流行体系中不是。

现行体系的根域名服务器地址数量限制为13个，这意味着IPv6部署将面临巨大的挑战。
而中国发起的雪人计划（Yeti DNS Project）目标突破这一限制，让更多国家参与世界DNS服务器运营。
目前中国共有4台Yeti DNS根服务器（见表\ref{tab:dns_root_server}）。而我们在收集资料发现不少媒体将概念混淆，报道为“中国共有4台根服务器”。

\subsection{IPv6发展由中国主导？}

并不是。

我们注意到互联网上许多营销号以这种信息发布。说这种话确实是为了流量不择手段的。

我们表示强烈谴责。这种话术获得流量的原因是国人强烈的爱国情感。但是不应该断章取义。

\section{关于本研究课题}

\subsection{你们是如何得知这些信息的？}

中国互联网现状的统计数据来自中国互联网络信息中心、推进IPv6规模部署和应用专家委员会等。
他们发布的报告中的数据是允许转载的。
还有行业规范、互联网标准等，我们在参考文献中注明了地址。

\subsection{我能相信你们的报告吗？}

能也不能。

可以确定的是，我们的信息来源于相对权威的机构。
我们虽然是高中生，并非专业科班的学生，但积累了足够的计算机科学知识，有一定专业性。
但是计算机科学是一门快速发展的学科，和理工科中的传统专业有一些区别。
也许几年以后，本文的内容就过时了。

\subsection{你们开发的 ipv6-test 是什么？}

一款测试IPv6访问状态的工具，地址：\url{https://test.thehrz.net}。

你可以使用它检测你自己的IPv6状态（是否联通，有没有其他问题），也可以测试一个网站是否启用了IPv6。

此在作者的Git服务器仓库上开源，地址：\url{https://git.thehrz.net/thehrz/ipv6-node}。

\subsection{你们开发的 ipv6-test 如何使用？}

浏览器访问：\url{https://ipv6test.online}。

\subsection{你们对中国IPv6发展的看法？}

以下言论仅代表个人观点。

客观地说，中国IPv6部署已成必然现实。目前在各级政府、企业、运营商的努力下，中国IPv6已经奠基。
可以说完成它只是时间问题，下一个五年、下一个十年也许就能切换到IPv6单栈网络从而淘汰IPv4。
但在现实上，中国必须与世界IPv6部署同步。
尽管中国的互联网与国外并非完全联通，中国互联网似乎像一个“大内网”。
倘若没有世界IPv6的基础，中国互联网是无法运作的。

\subsection{你们还做了哪些工作？}

为了使报告不被印刷缩放导致图像太过明显的锯齿化，我们还重绘了合肥八中的矢量图版校徽，效果如图\ref{fig:hfbz}。

\begin{figure}[H]
  \centering
  \includegraphics[width=3cm]{hfbz-icon.pdf}
  \includegraphics[width=6cm]{logo.pdf}  
  \caption{}
  \label{fig:hfbz}
\end{figure}

源文件也随本文档开源发布。地址：\href{https://git.thehrz.net/thehrz/ipv6-study}{https://git.thehrz.net/thehrz/ipv6-study}。

\subsection{我还有一些问题，如何联系你们？}

我们非常欢迎与你交流，你可以通过以下方式找到我们：

\begin{itemize}
  \item 我们的电子邮箱是：thehrz@outlook.com
  \item 作者是高二（26）班的何锐哲与董子豪，也许你可以在校园里找到我们。
\end{itemize}
