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全景式掃描IPv6

2019-11-03 09:01:47
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供稿：網友
華為3Com技術有限公司 徐繼恒


　　隨著Internet的發展，ipv4的局限越來越暴露出來，嚴重制約了IP技術的應用和未來網絡的發展。IPv6作為下一代網絡的基礎以其鮮明的技術優勢得到廣泛的認可。本文從技術和應用兩方面分析了IPv6的特點優勢，說明了IPv4網絡向IPv6網絡演進的過渡策略以及方案，并對IPV6的應用前景做了簡要介紹。

　　一、IPv6的優勢

　　IPv6的發展是從1992年開始的，經過了12年的發展時間，IPv6的標準體系已經基本完善，在這個過程中，IPv6逐步優化了協議體系結構，為業務發展創造機會，歸納起來IPv6的優勢包括如下幾個特點。

　　地址充足：IPv6產生的初衷主要是針對IPv4地址短缺問題，即從IPv4的32bit地址，擴展到了IPv6的128bit地址，充分解決了地址匱乏問題。同時IPv6地址是有范圍的，包括鏈路本地地址、站點本地地址和任意傳播地址，這也進一步增加了地址應用的擴展性。

　　簡單是美：通過簡化固定的基本報頭、采用64比特邊界定位、取消IP頭的校驗和域等措施，以提高網絡設備對IP報文的處理效率。

　　擴展為先：引入靈活的擴展報頭，按照不同協議要求增加擴展頭種類，按照處理順序合理安排擴展頭的順序，其中網絡設備需要處理的擴展頭在報文頭的前部，而需要宿端處理的擴展頭在報文頭的尾部。

　　層次區劃：IPv6極大的地址空間使層次性的地址規劃成為可能，同時國際標準中已經規定了各個類型地址的層次結構，這樣既便于路由的快速查找，也有利于路由聚合，縮減IPv6路由表大小，降低網絡地址規劃的難度。

　　即插即用：IPv6引入自動配置以及重配置技術，對于IP地址等信息實現自動增刪更新配置，提高IPv6的易管理性。

　　貼身安全：IPv6集成了IPSec，用于網絡層的認證與加密，為用戶提供端到端安全，使用起來比IPv4簡單、方便，可以在遷移到IPv6時同步發展IPSec。

　　QoS考慮：新增流標記域，為源宿端快速處理實時業務提供可能，有利于低性能的業務終端支持IPv6的語音、視頻等應用。

　　移動便捷：MobileIPv6增強了移動終端的移動特性、安全特性、路由特性，降低了網絡部署的難度和投資，為用戶提供了永久在線的服務。

　　可以說，IPv6的上述特點充分迎合了未來網絡向IP融合統一的發展方向，并提升了IP網絡的可運營可管理性。

　　二、IPv6的殺手應用

　　IPv6技術體系經歷了十多年的發展，其標準化的進程緩慢，嚴重影響了IPv6技術關鍵應用體系的建立。近兩年來由于亞洲和歐洲力量的推動，IPv6的標準化進程明顯加快，具有IPv6特性的網絡設備和網絡終端，以及相關的硬件平臺的推出也已加快了進度。在這種趨勢下，IPv6的關鍵應用將很快出現。

　　1.3G業務

　　由于IP的諸多優點和全球IP浪潮的沖擊，3G演變為全IP網絡的趨勢越來越明顯。為了滿足永遠在線的需要，每一個要接入因特網的移動設備都將需要兩個唯一的IP地址來實現移動因特網連接，本地網絡分配一個靜態IP地址，連接點分配第二個IP地址用于漫游。GPRS和3G作為未來移動通信藍圖中的核心組成部分，對IP地址的需求量極大，只有IPv6才能滿足這種需要。

　　在3GPP的標準中，R4版本已經實現核心網的IP化和CS域承載和控制的分離，在R5和以后的版本中接入網也將實現IP化，多媒體域也將在UMTSR5中推出。3GPPRANWG3已經通過如下決議：對于Iu、Iub以及Iur接口，如果要提供IP傳輸，則UTRAN節點必須支持IPv6，UTRAN節點支持IPv4作為可選。

　　2.個人智能終端

　　經濟的發展帶動了個人電子設備的發展，由呼機、手機、PDA到智能手機的發展趨勢看，有聯網能力的集成數據、語音和視頻的個人智能終端將會很快出現，經過2～4年的發展，其規模就會相當大，由此將產生巨大的對IP地址的需求，這將是過渡到IPv6的一個最大動因。

　　3.家庭網絡

　　根據AlliedBusinessIntelligence的預測，家用網關的數量將從2000年的618000個增加到2005年的16.8M個，銷售額將從$223M增加到$3.7B。家用寬帶和DSL設備的增長也是驅動家庭網絡市場的因素,很多信息技術廠商都在進行家庭網絡方面的項目。像IEEE1394和藍牙這樣的新技術已經被開發用于移動和家庭用途，那些加入了處理器的設備越來越具備和網絡相連的條件，具體家庭網絡連接方式如圖1所示。



圖1家庭網絡連接方式


　　由于IPv6所擁有的巨大地址空間、即插即用的易于配置、對移動性的內在支持，使得IPv6在實際運行中非常適合擁有巨大數量的各種細小設備網絡而不是由價格昂貴的計算機組成的網絡。隨著為各種設備增加網絡功能的成本的下降，可以預見IPv6將在連接有各種簡單裝置的超大型網絡中運行良好，這些簡單設備不僅僅是手機和PDA，還可以是存貨管理標簽機、家用電器、信用卡等。因此，那些在IPv4技術方面經驗豐富且希望將其技術延伸和擴展到IPv6領域中的公司必須了解：IPv6網絡將從根本上不同于IPv4網絡，不僅僅是更大的網絡，而且連在網絡上的將是更便宜、更簡單、更小巧的設備。在IPv6中獲得成功的公司的業務將始于某種其他公司通常認為太小或不能從中獲得高額利潤而忽略掉的細小領域中，如在發展中國家推廣IPv6網絡、在有許許多多節點的無線裝置中增加IPv6功能，從單個IPv6地址中獲得的利潤將比IPv4小得多，但IPv6地址的巨大數量將使得利潤總額達到前所未有的豐厚。

　　4.在線游戲

　　游戲業是一個很大的產業，僅美國的游戲市場就達到了100億美元。在線游戲又是游戲業的一個明顯的發展趨勢，使得玩家能夠和跨地域的玩伴展開競賽，而不再是局限在同一房間里。在線游戲是技術上可行并將在將來幾年里迅速發展的業務之一。

　　在線游戲需要把分散在不同地域的用戶連接起來，并保證安全、隱私和計費的需要。由于缺少足夠的IP地址，IPv4的網絡無法滿足在線游戲P2P的需求。另外，在線游戲必須支持固定和移動兩種網絡接入方式。采用基于IPv6的游戲終端主要是和游戲服務器進行交互，幾乎不需要訪問原來大量的IPv4的服務器，這也非常符合IPv6網絡早期的“相互連接的孤島”的架構。由于這些技術和商務的需要，在線游戲如果沒有IPv6的支持肯定無法獲得成功，這應該是IPv6的軟件和設備的一個驅動力，在線游戲可能也是近期推動IPv6殺手業務之一。

　　當然，就IPv6在國內的部署，華為3Com認為目前的情況是教育先行，然后是運營商和政府。把IPv6的架構融合到現有網絡中去有兩個思路:一個是從骨干到接入，另一個是從接入到骨干。教育網采用的方法是從骨干到接入,在骨干網支持IPv6的情況下，各院校自行建設IPv6園區網。而現有IPv4設備可通過軟硬件升級進而支持IPv6，保護了用戶現有投資。而在運營商市場特別是城域網方面，預計IPv6在今年下半年或明年就會開始啟動。目前，盡管支持IPv4/IPv6雙棧的路由器并不比純IPv4產品貴多少，但由于需要購買網關來實現IPv4與IPv6的互通，進而擴大了投資，同時還會造成性能上一定程度的降低。但是，一旦上述的殺手級應用出現，提前在IPv6上做好準備的運營商就會占盡先機。而且，IPv6的部署也會促進新業務的開展。根據目前狀況來看，運營商實施IPv6會傾向于自下而上地展開，從城域接入延展到省干、國干。

　　三、從IPv4到IPv6過渡策略的制定依據

　　IPv6相比于IPv4是一個巨大的進步，也是一個很大的變革，從IPv4網絡逐步過渡到IPv6網絡，到完全替代IPv4網絡的過程中，網絡上的部件逐步被新的部件替換，其中的替換次序就是IPv4到IPv6的過渡策略。關于過渡策略，華為3Com認為需要從以下幾方面著手。

　　1.保護用戶投資。目前網絡上的主要設備包括：骨干路由器、匯聚路由器、接入路由器、各種網關設備、以太網交換機和網絡終端，它們分布于不同層次的網絡中，替換設備時，應根據網絡具體情況考慮妥善的過渡策略，避免對已有用戶或者網絡有大的沖擊，保護用戶投資。

　　2.重視網絡應用的發展。IPv6網絡所承載的業務關系到IPv6的持續發展，一方面要將IPv4體系上現有業務應用進行平滑性過渡，另一方面要發展新的應用，特別是“殺手應用”。

　　3.IPv6到IPv4的分步實施策略。IPv4體系已經建立了龐大的用戶和網絡集團，在相當長的時間內，兩種體系將共同發展。

　　4.IPv6網絡不是用于直接替換現有的低速、窄帶IPv4的網絡。在IPv4網絡中還存在大量的低速鏈路，而這些鏈路的MTU可能低于1280字節，在這些鏈路上運行IPv6不僅對帶寬是一種浪費，而且從報文的傳輸機制上也不能滿足IPv6的中間網絡設備不能對報文分片的要求。

　　IPv6作為下一代互聯網協議已經引起了社會各界的重視，政府、企業都在盡力去推廣IPv6。對于政府來說，推廣IPv6有助于保證整個國家在信息產業的優勢；對于企業來說，推廣IPv6有助于獲得最大利潤，有助于在未來的發展中立于不敗之地。

　　四、IPv6的應用前景

　　據預測，到2005年中國的互聯網用戶將達到2億人，在數量上將達到世界第一位。就算全部互聯網用戶不都是永遠在線，IP地址的不足在三四年后也將被耗盡。IPv4地址枯竭后，才進行IPv6地址的分配和IPv6的網絡構建是來不及的,應該在IPv4地址枯竭前逐步引進IPv6，經過IPv6與IPv4的共存時代，最終全面過渡到IPv6。

　　美國擁有全世界約70％的IP地址（大約每人10個IP地址），他們幾乎感覺不到地址空間少帶來的壓力，因此，在IPv6推出之后的幾年中，他們對新標準的態度不是很積極。但是最近美國人對IPv6的態度發生了一些細微的變化,美國國防部也在積極測試IPv6，并宣布替換現有的IPv4網絡。在歐洲，由于IPv4地址相對匱乏，政府和各大公司對IPv6的態度都比較積極。同時由于歐洲在IPv4的網絡經濟中落后于美國，而歐洲移動通信事業相對發達，他們希望在移動通信領域中掌握先機，并通過3G的部署來實現他們在未來的網絡經濟中與美國并駕齊驅的愿望。為了抓住這一發展的契機，歐洲的各大廠商和運營商都對IPv6寄予了厚望并竭盡全力對它進行推廣和研究，如諾基亞、愛立信、英國電信等公司一直都是IPv6研究方向的主要引導者。亞太的地址空間更加匱乏，包括中國在內的很多國家對IPv6保有積極的態度。所以無論從地址耗盡的角度考慮還是從全球發展的角度考慮，IPv6在中國具備很大的發展空間。可以說，IPv6已經成為數據通信產業一個璀璨的技術亮點。IPv6也為中國帶來了趕超發達國家，重新劃分Internet勢力范圍的機會。自去年10月，中國宣布將啟動CNGI項目，并于2005年底建成世界最大的IPv6網之后，我國IPv6的發展狀況便引起了全球的高度關注。4月12日~14日，第三屆“全球IPv6高峰論壇”在北京召開，更是給我國IPv6應用的熱潮提供了有力的推動,論壇上，全球IPv6論壇主席LatifLadid還明確指出：“中國將是IPv6最大的市場，IPv6的殺手級應用將率先在中國出現。”


----《通信世界》

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