IPv6：让下一代互联网真正移动起来

首个IPv6下一代无线网建成
北京交通大学的师生要比别的网民幸运。2万多名师生每人拥有一个IP节点资源，只要拥有无线网卡或支持迅驰的笔记本、手机，在校园任何区域都能获取到网络信号，上课、自 习都能随时随地免费访问校内网络资源。
9月9日，在北京交通大学110周年校庆日，正式开通了国内第一个基于IPv6的下一代校园无线网。这个由该校自主开发的网络，攻克了关键的新一代网络的路由技术和安全技术，填补了国内外在这一领域的空白。
该无线网首次运用IPv6无线路由器组成300多个无线覆盖点，解决了学校信息点流动和难以布线的问题。无线网络开通后信号覆盖全校，并能突破有线网络节点固定位置和数量的限制，为崭新的无线多媒体提供了应用平台。无线网的开通向人们展示了下一代互联网的迷人魅力。
下一代互联网的诱人蛋糕
国家互联网研究机构发布报告显示，中国网民人数突破1.2亿，成为世界第二大互联网国家。
随着计算机、通信和网络技术的发展，互联网在社会的各个领域以空前的深度和广度发挥着不可替代的作用，它正在并将进一步深刻地影响人类社会的方方面面，带来生产、生活、观念、思维方式甚至生存方式的变革。
然而，人们在享受信息社会带来的极大方便的同时，也为地址空间匮乏、带宽瓶颈、网络安全、移动性支持等问题所困扰。现有基于IPv4的网络基础设施和网络服务难以满足互联网发展的需求，网络的管理和运营也变得非常复杂。为了更好地迎接挑战，必须建设更大、更快、更安全、更方便的下一代互联网络。
鉴于IPv4技术日益明显的缺陷，因特网工程任务组(IETF)从1995年开始，着手研究开发下一代IP协议，即IPv6技术。下一代互联网采用的IPv6协议，从2的32次方增加到2的128次方，有人形容世界上每一粒沙子都会有一个IP地址。它的网速更快，至少100兆，比现有网速高1000倍都很正常。有人认为下一代互联网意味着真正数字化时代的来临。
作为下一代互联网的核心技术，IPv6从诞生起就引起了全球的广泛重视。世界各国政府、科研院所等相继展开了IPv6及其技术的研究和推广工作：日本和欧洲已经建成IPv6商用网；美国国防部宣布在2008年前将军方网络升级到IPv6；中国在2003年底开始实施IPv6方面的“中国下一代互联网示范工程(CNGI)”。
上世纪90年代末，北京交通大学专门成立了信息与网络技术研究所紧密跟踪IPv6技术发展动态，并进行IPv6路由器技术的研究，同时成立了网络管理研究中心专门从事下一代互联网网络管理和运营技术的研究。
经过多年的技术积累和不懈努力，2000年6月，北京交通大学研究发明了国内第一台IPv6低端路由器。2001年9月，IPv6路由器通过了中国科学院计算技术研究所等单位的IPv6协议一致性的相关检测。2002年1月，又通过了科技成果鉴定，陈俊亮院士为组长的鉴定委员会认为“填补国内空白”，标志着国内具有自主知识产权的IPv6低端路由技术的研究走向成熟阶段。
让网络真正移动起来
我们都知道，电信网是从有线通信到无线通信，再发展到现在司空见惯的移动通信。张宏科介绍说，互联网的发展也将经历这三个阶段。第一阶段是“固定有线互联网络”，互联网主要依靠的固定、有线方式进行互联互通；第二阶段是“无线互联网络”，随着无线技术的发展，人们越来越多地借助移动终端，通过无线接入构建互联网络；第三阶段是“移动互联网络”，人们不再满足于单机移动访问互联网络，而是希望在火车、轮船、汽车等运动载体上，作为某一子网的成员，在网络移动的情况下随时随地地获取信息的需求。
那么，现在笔记本电脑通常采用的“无线上网”是否属于无线互联网络呢？张宏科对此解释说，目前移动终端采用的是电信网接入，上网速度通常在每秒几十千字节到几百千字节，而不是真正的宽带无线接入。未来，我们不仅终端移动，网络也要同时移动，像在轮船、火车，甚至在航天飞机上联通网络，这就是第三阶段的“移动互联网络”。
随着互联网技术的发展，传统的“固定”、“有线”为主体的互联网络结构和技术受到了严重的挑战和限制，为此，开发新一代拓扑结构高速频繁变化的IP网络的核心设备显得尤为迫切和重要。
北京交通大学正是基于这样的市场前景考虑，开发了具有自主知识产权的新一代网络节点设备———BJTUIPv6无线／移动路由器。BJTUIPv6无线／移动路由器以国家863重大项目等课题为基础，实现了移动IPv6技术、移动子网技术、无线接口技术等，并于2004年8月通过了教育部组织的科技成果鉴定，与会专家一致认为，该产品填补了国内空白，达到国际先进水平。该产品已在国内多所科研教学机构组建的IPv6网络中应用，性能稳定可靠，运行效果良好。2004年6月，BJTUIPv6无线/移动路由器获“西门子杯”无线通信大赛二等奖。2005年，该项目获得北京市科学技术一等奖；同年6月获国家重点新产品证书。
智能家居不再遥远
出门在外时，通过网络调控家里的冰箱温度、电视机的开关，是人们经常描述数字家庭的一个生活情景。
农民足不出户，通过网络就能看到蔬菜大棚的温度和湿度，然后进行远程控制，这是信息社会的现代农业生产。
这些场景都可以通过手掌大小的IPv6微型传感路由器来实现。
“现在的互联网是完成人与人之间的大量数据传输，但对于人与物、物与物之间信息传递需要一种特殊的工具———传感器网络的节点设备。”张宏科说，尽管他们研制了几种用户端接入IPv6路由器，但相对于简单的低速信息传输而言，无异于“大马拉小车”。
为此，该中心于2004年9月率先研制出具有自主知识产权的基于IPv6的传感器网络节点设备，实现了自动组网、数据采集、动态路由、网络管理、安全认证、互联网接入等功能，具有低功耗、低成本、体积小巧、简单灵活等优点。相继成功研制出多款无线传感器节点，其中包括能够对环境温、湿度和光照进行检测的传感器节点、超声波测距节点，以及热红外人体监测节点，在IPv6传感器网络研究方面走到了世界前列。
2005年12月，IPv6微型传感路由器通过了教育部组织的科技成果鉴定，邬贺铨院士为组长的鉴定委员会一致认为，该项目在IPv6传感器网络技术的核心领域，实现了具有自主知识产权的IPv6微型传感路由器，达到国际先进水平。其中，在微型传感路由器的体系结构、动态路由协议等技术方面具有创新性，达到国际领先水平。该系统的研制成功标志着我国基本掌握了该领域的关键技术，在工农业、军事、医疗、智能家居等领域具有良好的推广前景。
-数字863
北京交通大学下一代互联网研究中心是一个面向下一代互联网关键技术，产、学、研相结合的新型科研实体。曾研制出国内第一台IPv6路由器和首台IPv6无线/移动路由器。
目前拥有国内最大规模的专门从事基于IPv6的下一代互联网综合研究开发团队。中心拥有博士生导师6人、硕士生导师十余人，涵盖通信与信息系统、信息网络理论与安全、计算机应用等多个二级学科。目前拥有博、硕士研究生近百人。已累计为国家培养硕士研究生150多人、博士研究生近20人。
近五年来，中心先后承担了包括国家“973”项目、国家“863”重大项目(含创新课题)、国家自然科学基金重点项目、面上项目、国家科技攻关项目等几十项国家级课题。此外，中心还承担了铁道部、北京市的科研项目二十余项。研制开发出BJ鄄TUIPv6无线／移动路由器、IPv6网络安全防护系统、IPv6传感器网络节点设备等一批具有市场前景的重大科技成果。
中心先后有多项成果通过省部级科技成果鉴定；拥有几十项技术专利和软件著作权登记，先后获得国家(全军)科技进步二等奖两项、北京市科学技术一等奖一项、有一项产品获得国家重点新产品证书。
中心与Cisco、西门子、三星、华为、TCL等国内外知名公司建立了合作关系，同Intel、Hilicomm等国内外公司成立了联合实验室，并接受WindRiver等多个国外企业的大学计划资助。
目前，中心正致力于无处不在的宽带融合网络、无处不在的传感器网络以及IPv6和更新的协议标准的研究。中心正致力于成为通信网络技术自主创新的主力军，下一代互联网领域的国家队。
张宏科：做科研要有超前意识
本报记者刘恕
“张教授这里做的IPv6下一代互联网很先进，我这次专门来找他谈谈合作。”
在北京交通大学下一代互联网研究中心主任张宏科的办公室里，台湾新竹国立交通大学的陈教授操着略微生硬的国语告诉记者，他是做多媒体信息传输与处理的，正准备建一个更快、更安全的网络。一个多月前，张宏科到台湾开会两人结识，这次他一到北京就迫不及待地找到张教授。
陈教授风尘仆仆，从他急切的眼神中能感觉到张宏科所做的事业的份量。
IPv6下一代互联网是国际上近年来的研究热点，IPv6路由器是下一代互联网的关键核心设备。早在2000年，张宏科就带领他的科研团队成功研制出了我国第一台IPv6路由器。说起这台路由器的研制，还有一段颇为曲折的故事。
尽管下一代互联网是未来的发展趋势，但目前还没有进入大规模商用阶段。现在我们使用的互联网仍然采用的是基于IPv4的路由和交换设备。上世纪90年代末，互联网在我国迅猛发展，但路由器都是从国外进口。为掌握关键技术，我国启动了IPv4核心路由器的研制，由清华大学等单位承担。
此前多年，张宏科一直关注和跟踪互联网技术世界前沿。1993年，他作为博士后研究人员来到北京交通大学，博士后出站留校担任教学与科研工作。在这里，他建立了IP网络实验室，遨游在下一代网络技术的天地里。
在我国互联网研究起步阶段，学校也看到了这一发展机遇，先后投入了近百万元基金支持他研制IPv4路由器。但最终，张宏科做出来的不是IPv4，而是IPv6的路由器。
“别人已经做出来的成熟的东西，再去重复做研究已经没有任何实际意义。”张宏科说，1996年美国、日本就有了IPv6试验床，要想在这一领域有所建树，就必须瞄准世界发展前沿，研究最先进的理论，研制最先进的设备。张宏科把自己的目标定在国内尚无人涉足的IPv6用户端接入路由器。
“当时考虑到科研经费的限制和技术的风险，选择研制低端路由器。”经过几年的努力，就在国家支持的项目IPv4路由器完成的时候，张宏科研制的IPv6路由器也诞生了，并通过技术转让获得了第一笔学校科研资助以外的项目收入。
“刚开始推广难度很大，给谁谁都不要，许多企业还不明白IPv6是个啥东西。”张宏科说，为了实现这一科研成果的产业化，他曾经四处奔波。“就像给自己的孩子找婆家一样”，最后与北京佳讯飞鸿网络公司合作进行产业化。目前，该公司已经推出第二代产品，并进行了中等规模生产。
2002年，张宏科带领的团队以雄厚的实力和长期的积淀获得了国家863项目———高性能IPv6路由器协议栈软件的资助。但不到一年，正在这个项目处于攻坚阶段的时候，北京交通大学就成了“非典”的重灾区。
“戴着口罩工作，搬着椅子到室外开会，那时张教授带着我们不到十个人，仍天天坚持攻关。非典期间项目基本定型。”当时还是研究生的郜帅现在已是这里的讲师，但讲起这段经历他记忆犹新。
2004年，在该863研究成果的基础上，张宏科带领团队研制出了IPv6无线/移动路由器。这种具有灵活的网络处理功能的新一代IPv6路由器，当时国内尚无先例，国外仍在探索。
就这样，随着承担课题的增加，实验室从一间房到两间房，从半层楼到一层楼，2004年成立了下一代互联网研究中心。人员已经壮大为近200人的开发团队。
张宏科说，自己喜欢琢磨事物的来龙去脉，喜欢面对新技术的挑战。科学探索没有止境，2005年他的团队又完成了IPv6微型传感路由器。这种路由器能完成人与物、物与物之间的数据传输，在工农业、军事、医疗、智能家居等领域有着广阔的应用前景。
尽管IPv6的大规模需求市场还没有来到，但如今对技术敏感的企业已经开始找上门来寻求合作。“任何科学研究都是为人类需求服务的，只不过生效的快慢不同而已。旧技术终将为新技术所替代，这是大势所趋。因此，做科研要有超前意识，等着市场再来研究就晚了。”张宏科意味深长地说。
目前互联网、电信、电视网等网络均采用的“一种网络支持一种服务”的模式，导致基础设施重复建设，也无法满足网络及服务的多样性需求。为了解决这一难题，如今张宏科又在设计研究“一体化网络服务新技术”，也就是一种网络支持多种服务，并成为该项目973计划的首席科学家。
“不管是一个科研团队，还是一名科研人员，都必须不断在创新的大潮中勇竞一流。”张宏科经常这样教育他的学生，而他自己何尝不是在创新中实现着自身的价值呢！
千万元经济效益尽显科研价值
本报记者刘恕
尽管IPv6的大规模市场应用还为时尚早，但如今对技术敏感的企业已经主动找上门来。
张宏科对此感到很欣慰。他高兴地说：“科学研究做完了要尽快用上，才能体现出科研的价值。承担国家项目就是要为国家解决关键技术问题，为企业发展做贡献。”
2000年，北京交通大学自主研制完成国内第一代IPv6路由器。为推动IPv6路由器的产业化，2001年4月，北京交通大学与北京佳讯飞鸿电气责任有限公司合作成立了佳讯飞鸿网络技术有限公司，共同致力于IPv6技术的研发、成果转化和产品推广工作。目前，已经推出第二代产品，并进行了中等规模生产，被广泛应用于铁路、公安等部门。
如今互联网的发展正处在第二阶段和第三阶段之间的过渡期。随着互联网不断向第三阶段演进，国内外纷纷展开了对移动互联网络的理论、技术及应用的研究。
“目前国际上基于IPv6的无线/移动路由器几乎空白，尚无真正适用于移动互联网络的核心设备问世。”张宏科告诉记者，为满足移动互联网络关键设备的迫切需求，研制具有自主知识产权、适用于移动互联网络的IPv6无线/移动路由器，具有重大的科学意义和应用价值。
2004年，北京交通大学依托国家863、自然基金等项目，研制成功了具有自主知识产权、适用于移动互联网络的BJTUIPv6无线/移动路由器，并于同年8月通过了科技成果鉴定。
该成果在理论上和技术上做出大胆创新。首次在国内外创建了IPv6无线／移动路由器体系结构和模型；原创性地提出了移动互联网络部分理论、协议及标准；向IETF提交了4项标准建议，申请了10项国内发明专利。此外，完成了IPv6无线/移动路由器软硬件的高效设计与实现。
“IPv6无线/移动路由器在整体功能和性能上优于国外同类技术，某些方面甚至超出国外水平。”张宏科不无自豪地说，与国内外先进路由器协议栈进行比较，BJTUIPv6无线/移动路由器采用的路由器协议栈功能齐全、性能优良，综合指标最高。而由于采用完全国产化的协议软件，有效提高了我国信息安全水平，同时降低了产业化成本，提高了市场竞争力。
BJTUIPv6无线/移动路由器应用范围非常广泛，能够满足下一代互联网的通信需求，具有十分广阔的产业化前景。2004年10月起，以该成果为主，北京交通大学分别为安徽阜阳师范学院、湖北荆门职业技术学院、中国传媒大学、郑州轻工学院等多家单位建设了IPv6网络试验床，取得了良好的社会效益和经济效益。截至目前试验床性能稳定可靠，运行效果良好。
2004年12月，北京交通大学与深圳长方网络设备有限公司签署协议，合作进行该成果的产业化工作。
2005年6月，BJTUIPv6无线/移动路由器获得国家科技部、商务部等四部委颁发的2005年第二批“国家重点新产品证书”，对该产品的进一步产业化起到了巨大的推动作用。
2005年11月，北京交通大学与绵阳863软件专业孵化器有限公司合作建立了“IPv6产品联合研发中心和产业化推进中心”，共同致力于BJTUIPv6无线/移动路由器等先进成果的产业化工作。
2006年1月，北京交通大学与总参通信部、解放军信息工程大学等9家单位联合签署了军用IPv6试验网应用建设合作协议，开始了将本成果在军网中的应用及向军事效益的转化。
此外，北京交通大学与英特尔、Windriv鄄er等国内外知名企业积极开展了BJTUIPv6无线/移动路由器相关技术领域的广泛合作，获得了价值2000多万元的设备和开发工具。
在移动互联网络领域，BJTUIPv6无线/移动路由器从理论研究、关键技术及系统设计的广度和深度上均领先于国内外同类技术。该成果的研制具有很强的市场竞争力。截至目前，该成果在移动互联网络市场还没有真正到来的情况下，通过在北京、安徽、湖北、河南等省市建设IPv6试验床，已取得可观的经济效益。
随着移动互联网络市场的逐渐形成和扩大，可以预见，该成果具有极大的产业化潜力和极好的推广前景，必将产生巨大的效益。