IPv6、雪人计划与中国互联网安全

IPv6、雪人计划与中国互联网安全

吴国发

初稿：2020年5月5日

修改：2022年5月2日

作者按：本文原名《IPv6、雪人计划和网络安全》，于2020年5月5日在“微信公众号”和“博客中国”发表。现在我把文章的标题改为《IPv6、雪人计划与中国互联网安全》，对内容也做了更新和少量修改。

内容提要：本文首先指出中国互联网安全的致命问题，再介绍域名、IPv4、IPv6和IP地址。然后，重点阐述IPv6网络和“雪人计划”的发起和实施，论证“IPv6和雪人计划没有解决中国的互联网安全问题”。

关键词：因特网 互联网 网络安全 IPv6 雪人计划

因特网（Internet）自从1969年诞生以来，发展迅猛。现在，世界各国的政治、军事、经济、科技、文化、教育、医疗、生活、金融等各个领域都被因特网联系在一起了。

因此，全球因特网（中国叫互联网）的安全对于世界各国都是十分重要的问题。

1. 中国互联网安全存在的致命问题

全球因特网的总枢纽（树根）、数据交换中心、主干网（树干）、主根服务器、Web总站等都在美国。美国因特网是全球因特网的根和主干；而中国互联网是全球因特网的分支（树枝）。

从美国的全球因特网总枢纽到中国，有三条海底光缆管道、六根光缆，分别到青岛、上海（崇明岛）、汕头。这三条海底光缆与中国内地的互联网光缆干线联结。

因此，中国不存在网络主权。美国可以在半个小时之内使得中国的互联网系统瘫痪，从而使中国的城市交通监控系统、铁路调度系统、电力调度系统、航空管理系统、金融网络系统、公共安全监控系统等网络系统和大型重要信息系统瘫痪。

中国科学院信息安全国家重点实验室吕述望教授（北京知识安全工程中心主任）曾经正确地指出：“美国随时可以关掉中国的互联网。”

关于全球因特网的结构和美国对因特网的控制，详见参考文献[1]。

2. IPv4、IPv6和中国受到的IP地址限制

2.1. 网站域名、IPv4、IPv6和IP地址的概念

因特网上的网站集合成为万维网(World Wide Web)，简称Web。

万维网上的网站域名是网站的标示，通常用英语字母和数字表示。例如，中华网的域名是China.com；网易公司的电子邮箱网站的域名是163.com。每个域名都有对应的用数字表示的地址，称为IP地址。例如，某人电脑上网用的网站IP地址是115.89.125.236。

IPv4和IPv6是因特网域名解析协议，其作用是把域名用数字表示，再把数字转换成机器代码。因特网域名解析协议是公开的技术，而不是秘密的技术。

IPv4(Internet Protocol version 4)使用2进制域名IP地址。IPv4的域名IP数字地址有32位。IP地址的个数是2的32次方，包含了大约42亿个IP地址。现在，全球的网站大部分仍然使用IPv4地址。

IPv6(Internet Protocol version 6)也使用2进制域名IP地址。IPv6的域名IP数字地址有128位。IP地址的个数是2的128次方。因此，IPv6的域名IP地址足够人类使用万万亿年。

 

2.2. 中国受到IPv4网络IP地址的限制

IPv4域名地址是由美国商务部所属机构分配的。

中国的因特网用户占全球的25%。但是，中国只拥有5%的IP地址。中国被分配的IP地址少于印度。美国麻省理工学院（MIT）一所大学占有的IPv4顶级域名比中国全国占有的IPv4顶级域名还多。美国的IPv4域名地址可以用到2030年以后，但是，中国的IPv4顶级域名IP地址现在已经用完了。

截至2021年12月，全球约有7亿个有效网站域名，平均大概每10个人1个域名。美国大约有1.3亿个有效网站域名，平均每100个人有40个域名。截至2021年6月，中国域名总数为3136万个【见《中国互联网发展报告（2021）》】，平均每40个人有一个域名，是世界人均水平的1/4，美国人均水平的1/16。美国有大约1亿个网站，中国则只有320万个网站，相差30多倍。

3. 雪人计划的发起和计划的目的

“雪人计划”（Yeti DNS Project）是由美国专家和日本组织提议、中国下一代互联网国家工程中心主持、中国资助的大型项目。

中国下一代互联网国家工程中心(China Future Internet Engineering Center, CFIEC)，是由北京市发改委于2012年认定的北京市工程研究中心，并于2015年由国家发改委批复升级为国家地方联合工程研究中心。下一代互联网国家工程中心专家委员会由邬贺铨院士（时任中国工程院副院长）领衔，来自国内外36位互联网基础技术领域最具影响力的专家学者共同组成。

2015年6月23日,由中国下一代互联网工程中心（CFIEC）牵头，联合日本WIDE机构（M根服务器运营者）、因特网先驱美国Paul Vixie（保罗·维克谢）博士、因特网域名工程中心（ZDNS）等组织和个人共同发起、创立了雪人计划。

雪人计划是美国Paul Vixie（保罗·维克谢）博士和日本WIDE机构提议的。雪人计划英文名Yeti DNS Project中的Yeti是日文“雪人”的英译，而不是中文“雪人”英译（Snow Man）。保罗·维克谢（Paul Vixie）是因特网的先驱、国际因特网名人堂入选者。他是美国远见安全(Farsight Security)公司的董事长和首席执行官（CEO）。

“雪人计划（Yeti DNS Project）”是基于全新技术架构的全球下一代因特网（IPv6）根服务器测试和运营实验项目，其目的是打破现有的13个根服务器困局，为下一代因特网提供更多的根服务器解决方案。

4. 全球IPv6网络和雪人计划的意义

4.1. 雪人计划的成果和全球IPv6网络

经过两年半的实施，到2017年12月底，雪人计划基本完成，取得了很大成果。主要成果是建立了联结16个国家的IPv6网络。

截至2017年11月26日，在与现有IPv4根服务器体系架构充分兼容基础上，雪人计划在美国、日本、印度、俄罗斯、德国、法国等全球16个国家完成25台IPv6根服务器设置，形成了13台原有IPv4根服务器加25台IPv6根服务器的新格局。其中中国部署了4台根服务器，包括1台主根服务器（不是真正的主根服务器）和3台辅根服务器。

4.2. 雪人计划的积极意义

虽然雪人计划只是一个测试计划，而且雪人计划的实施、完成未能保障中国互联网的安全。但是，完成雪人计划还是有积极意义的。

雪人计划的积极意义如下：

第一，通过联合全球机构来做测试和试运营，实际验证在IPv6协议下根服务器可以突破13台的限制，并且获得了第一手的运营、故障排查和维护的经验，为IPv4网络过渡到IPv6网络扫清了技术上的障碍。

第二，在全世界范围内获得了大批国家的支持。他们愿意一起在IPv6时代共同治理全球因特网，形成了打破全球因特网由美国单边治理的共识。

第三，当IPv6时代真正来临的时候，如果美国依然想控制根服务器，中国有技术能力和影响力来召集众多“盟友”与之抗衡。事实上，美国已经意识到因特网单边管治的时代可能会结束，所以很早就作为一个成员国参与了雪人计划IPv6网络的测试。

5. 雪人计划没有解决中国的互联网安全问题

很多不知道内情的业界人士说，甚至有些冒牌的专家也说：“因为中国现在有了4个根服务器，所以在IPv6时代我们完全可以和美国在因特网治理上平起平坐了”；“中国有独立自主、安全可靠的IPv6网络系统了”。

事实并非如此。

第一，雪人计划是一个在测试环境中的“实验室”项目。该计划已经在2017年12月底结束。它是一个暂时的、允许失败的前期技术测试项目，严格地来说甚至不能算作是“技术原型”，更不是在生产环境中的“官方”根服务器部署。

中国正在努力推进IPv6根服务器在中国的落地。但是，中国互联网协会理事长邬贺铨院士说：“我们国家在探讨IPv6建设过程中，提出过要增强（IPv6）主根的部署。不过尚不明确主根最终能否以及有多少可以建在国内。”这是因为，根服务器的布局分配必须经过美国控制的ICANN（因特网域名与数字地址分配公司）批准。

第二，雪人计划设立的中国IPv6“主根服务器”并非完全独立，不是真正的主根服务器，而是在美国的IPv4主根服务器之下的测试性服务器。

IPv6根服务器继承了IPv4中F根服务器（设在美国弗吉尼亚州）中的基础数据，包括所有顶级域名的数据。中国的IPv6“主根服务器”受美国的IPv4主根服务器和F服务器的控制、监视。

第三，从技术上来看，根服务器之间也并不平等。雪人计划新增的25台IPv6根服务器的地位事实上要低于之前的13台IPv4根服务器。

邬贺铨院士所说：“IPv4的根服务器对IPv6的根服务器依然拥有解释权。所以即便未来中国有了IPv6的根服务器，也并不意味着中国就能起到主导作用。”

第四，IPv6的安全性能不如IPv4。

在IPv4网络，网站（因特网空间实体）IP地址可以是动态的。而在IPv6网络，每一个网站都有一个确定的、静态IP地址。这样，IPv6系统的网站便于被敌人精准定位，精准打击。

因此，美国政府部门和美国军队都不使用IPv6。美国是故意推给中国用大量经费建设试验性IPv6系统，而不是没有技术能力建设IPv6系统。

第五，基于美国确定的“同一个世界，同一个互联网，同一个域名空间”的原则，雪人计划没有试图进行“域名空间分叉”。雪人计划所做的所有测试都是基于IPv4的架构下的拓展，而并非“另起炉灶”重新建立一套新的域名管理系统和根服务器。

这就是说，无论是IPv4网络还是IPv6网络，全球因特网的总枢纽、数据交换中心、主干网、主根服务器、Web总站仍然在美国，由美国的企业建设、控制和管理。

因此，IPv6和雪人计划根本没有解决中国的互联网安全问题。

6. 雪人计划之后的目标和任务

雪人计划在2017年12月基本完成。雪人计划完成之后，关于IPv6网络，中国的后续任务和目标是什么？

据新华社2017年11月26日报道，近日，中共中央办公厅、国务院办公厅印发了《推进互联网协议第六版（IPv6）规模部署行动计划》，并发出通知，要求各地区各部门结合实际认真贯彻落实。《计划》要求，用5到10年时间，形成下一代互联网自主技术体系和产业生态，建成全球最大规模的IPv6商业应用网络，实现下一代互联网在经济社会各领域深度融合应用，成为全球下一代互联网发展的主导力量。

中国“成为全球下一代互联网发展的主导力量”是十年的目标。

但是，正如我们在第1节和第5节所说，无论是IPv4系统还是IPv6系统，全球因特网都由美国主导，受美国控制。因此，即使中国十年内（到2027年）建成了“全球最大规模的IPv6商业应用网络”，也不可能“成为全球下一代互联网发展的主导力量”。

如果不发生第三次世界大战，中国要成为全球IPv6网络的主导力量，必须花20年以上时间。

要保障中国的互联网安全，必须像俄罗斯那样，建设独立自主的中国互联网系统。俄罗斯建设主权因特网RuNet，花了四年时间，完成了六项任务，详见参考文献[2]。

参考文献：

[1]吴国发：《全球因特网的结构和美国对因特网的控制》，知乎网，2021年11月26日。网页链接：
https://zhuanlan.zhihu.com/p/438164416

[2] 吴国发《俄罗斯主权因特网RuNet的建设》，CSDN 博客，2022年4月28日。网页链接：
https://mp.csdn.net/mp_blog/creation/editor/124486263