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中國IPv6實踐

2019-11-03 09:02:11
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供稿：網友
李志國


　　一項技術發展越充分，應用越廣泛，在某種情況下不一定是好事，因為這有可能成為下一項新技術部署的障礙。

　　ipv6現在就遇到了這個問題。IPv4龐大的用戶群與設備，使得IPv6不得不考慮如何實現IPv4到IPv6的平滑過渡。

　　中國科學院計算所的Silkroad技術，在IPv4的山脈中，為IPv6的信息孤島開鑿了一條連接隧道。

　　更為重要的是，這項技術有可能使IPv6的部署繞開電信運營商IPv6基礎網絡的建設，

　　使IPv6首先在行業網絡和企業網中成功應用成為可能。



　　利用Silkroad技術的Web應用

　　

　　中國科學院知識創新工程重要方向項目—“IPv6網絡關鍵技術研究和城域示范系統”，6月21日在重慶通過鑒定，項目以計算所為牽頭單位，由計算所、聲學所、中科院網絡中心三方共同承擔，并且在重慶市科委、重慶網通信息港、重慶大學等單位的參與和支持下共同完成。6月22日，項目通過了專家組的驗收。在鑒定會上，新型的隧道技術Silkroad受到與會者的高度評價。

　　NAT（網絡地址翻譯）是解決IPv4地址不足的一種技術，用來實現多個用戶共用一個合法IPv4地址與外部Internet進行通信。在我國，IPv4地址資源嚴重不足，目前8000多萬上網用戶只有3000多萬個IPv4地址，除了采用動態地址分配緩解緊張外，更多的是采用NAT技術來解決這個問題。比如寬帶用戶、GPRS撥號上網用戶以及很多學校、公司的網絡用戶，都是采用私有的IPv4地址，通過NAT技術接入互聯網的。NAT技術在解決了地址不足的同時，也破壞了IP協議端到端的特性，使得端到端的業務無法開展。因此，相對于一般的網絡用戶，NAT用戶對從IPv4到IPv6的轉變要求更為迫切。在過渡時期，如何為這些NAT用戶提供IPv6接入服務，使得他們能和其他IPv6節點實現互通訪問，是一個切實需要解決的問題。

　　Silkroad解決IPv6孤島

　　隧道技術是目前被廣泛采用的一種過渡技術。隨著IPv6網絡的發展，出現了許多局部的IPv6網絡，但是這些IPv6網絡需要通過IPv4骨干網絡相連。將這些孤立的“IPv6島”相互聯通必須使用隧道技術。利用隧道技術可以通過現有的運行IPv4協議的Internet骨干網絡（即隧道）將局部的IPv6網絡連接起來，因而是IPv4向IPv6過渡的初期最易于采用的技術。

　　路由器將IPv6的數據分組封裝入IPv4，IPv4分組的源地址和目的地址分別是隧道入口和出口的IPv4地址。在隧道的出口處，再將IPv6分組取出轉發給目的站點。隧道技術只要求在隧道的入口和出口處進行修改，對其他部分沒有要求，因而非常容易實現。但是隧道技術不能實現IPv4主機與IPv6主機的直接通信，而且，傳統的隧道機制無法實現多種NAT域內的IPv6節點與其他IPv6節點之間的通信，也就是說，這些隧道技術不允許隧道主體上有NAT存在。但是，由于IPv4地址資源的嚴重短缺，我國NAT設備用戶的數量十分龐大，這樣新的矛盾就產生了。

　　目前，國際上只有一種專為NAT用戶設計的IPv6隧道技術，即微軟提出的Teredo技術。但Teredo存在在地址中嵌入了IPv4映射地址和端口、特殊的地址前綴破壞了IPv6層次化的路由體系、需要中繼器的支持、不適用于對稱類型NAT用戶等問題，為了使NAT域內的IPv6節點能和其他IPv6節點進行有效通信，中科院計算所提出了一種新的IPv6穿透NAT隧道機制——Silkroad隧道。這種技術使位于NAT后的IPv6/ IPv4雙協議棧主機能夠使用自己的IPv4私有地址，穿越IPv4網絡，和其它的IPv6主機建立連接，在此基礎上，實現了一個面向NAT用戶的IPv6隧道接入系統，為NAT用戶向IPv6過渡提供了解決方案。

　　Silkroad機制不需要對現有的NAT設備及基礎設施進行升級，使支持IPv6的移動終端間通過現有的移動通信網實現IPv6的端到端通信成為可能，為NAT用戶向IPv6的平穩過渡提供了解決方案，將對IPv6的全面部署以及基于IPv6的新應用、新業務的全面發展起到巨大的推動作用，有助于形成良性產業鏈。

　　利用這種技術，中科院計算所實現了在目前移動運營商的核心網不支持IPv6的情況下，通過GPRS網絡的手機之間的端到端游戲等應用。而且，這項技術具有完全自主知識產權。

　　以中國工程院副院長鄔賀銓為首的鑒定委員會專家對Silkroad給予了很高的評價， 他們認為，Silkroad隧道方法可為NAT域內的終端節點提供IPv6地址配置和接入服務。基于該方法實現的面向NAT用戶的IPv6隧道接入系統可為NAT用戶分配IPv6單播地址，不需要中繼器的支持，結構簡單，運行方便。

　　中科院計算所專家石晶林則認為，Silkroad技術更為重要的意義在于，這項技術有可能使IPv6的部署繞開電信運營商基礎IPv6網絡的建設，使原來擁有IPv4網絡的用戶，可以不必等到電信運營商部署完IPv6網絡以后才搭建自己的IPv6網絡，從而使IPv6首先在行業網絡或企業網，特別是規模不是很大，無力建設自己骨干網的行業用戶和企業用戶中提前建設成為可能。

　　IPv6應著眼于行業應用

　　鄔賀銓院士在鑒定會上發表的講話中說，IPv6為中國在互聯網領域提供了一個縮小差距的良機，但是，目前國內對于IPv6應用方面存在一個誤區，過多地關注于IPv6的大眾化應用，而忽視了IPv6在行業中的前景。他認為，IPv6的應用應首先著眼于行業用戶，其次才是基于運營商IPv6網絡的大眾客戶，現在本末倒置，不利于IPv6在中國的快速成長。

　　鄔賀銓認為，IPv6的地址長度和分配方案以一個世界性的網絡為出發點，中國將會分配到足夠的IPv6地址，從根本上擺脫制約中國互聯網乃至整個IT產業發展的瓶頸。過去的十幾年中，中國在互聯網領域的研究和開發實力正在不斷加強，逐步縮小了與美國等發達國家的差距，IPv6使中國可以和世界重新站到同一起跑線上。IPv4地址的缺乏，雖然是中國的劣勢，但是這有可能會成為后發優勢，龐大的人口基數與上網用戶的急劇膨脹，使得中國反而最容易接受IPv6。

　　但是目前IPv6的專用終端價格居高不下，又缺乏具有足夠吸引力的典型應用，用戶不愿意為其買單。電信運營商的大規模投資日趨謹慎，對IPv6不成熟的擔心、昂貴的設備、沒有區別于IPv4的可盈利的業務應用等問題，使得一些運營商對IPv6的投資小心翼翼。在這種情況下，期望基于運營商IPv6網絡的、面向大眾的IPv6服務快速推出不太現實。例如日本IPv6的家庭網絡構想就遇到了很大的阻力，尤其是在安全問題上。日本的家庭IPv6網絡的安全有兩種模式，一種是各種網絡產品配備安全功能的“保險柜模式”，另一種是設置防火墻的“入口模式”。保險柜模式在成本方面較為困難，而入口模式則存在不適合于IPv6的缺點。

　　行業用戶則不同，他們愿意為提高安全等級而付費，而且用戶建網要考慮網絡的使用年限和成本，可能會采用較新的IPv6技術。

　　IPv6的典型應用



　　利用Silkroad機制，通過GPRS網絡開展的手機端到端應用

　　

　　在研發的基礎上，中科院計算所與重慶網通寬帶技術有限公司合作，設計建設了重慶網通IPv6城域試驗網絡，這是中國第一個由電信運營商參加的、有常用用戶的、提供通用服務和典型應用的完整的IPv6城域試驗網。眾所周知，IPv6部署的最大障礙不是技術，而是業務和應用，作為中國第一個商用城域試驗網，重慶網通開展的IPv6應用就成為了令人矚目的焦點。在中科院計算所的技術支持下，基于重慶網通IPv6城域網，開展了以下應用探索：

　　基于IPv6的端到端手機游戲

　　在Symbian 手機操作系統平臺上實現了基于IPv6的雙機直接互連的二人對戰五子棋游戲。手機用戶間可以通過直接輸入對方的IPv6地址進行端到端的五子棋游戲，并可與其它類型的終端設備，如PDA、PC等進行端到端的游戲，充分體現了IPv6網絡中IP地址資源豐富的優勢。該游戲是目前已知的第一個通過移動運營商的GPRS公網的基于IPv6的手機之間、手機與PDA和PC之間的端到端游戲。

　　IPv6 SIP可視電話

　　利用信令系統及IPv6協議對流媒體通訊的擴充特征，在IPv6網絡環境下開發了IP可視電話系統。根據IPv4協議下新興的信令協議的設計思想，將其與IPv6靈活的運行環境相結合，為網絡業務所需求的資源建立分配、管理系統。以IPv4協議下信令協議棧（SIP）的開放源代碼為基礎，從協議、功能、應用和管理四個方面入手，開發了IPv6環境下可視電話業務的原型系統。該系統在IPv6環境下實現SIP協議棧，在IPv6環境下實現支持SIP協議棧的應用程序，在IPv6環境下實現支持SIP應用程序的運行環境。

　　支持IPv6的流媒體點播系統

　　建立了基于IPv6的視頻點播系統，提供IPv6廣域環境下的視頻點播服務。廣域環境下的視頻點播服務要求能在端到端的媒體傳輸服務基礎上，支持大容量的并發用戶、視頻流能穿越防火墻、適應流媒體資源或網絡結構的地理分布等要求。系統特點是：能同時穩定運行在IPv4和IPv6環境下；服務器支持RTSP訪問、MP4文件的網絡點播、實時配置等功能，具有安裝配置簡單的特點；客戶端是可以在window環境下通過RTSP進行點播，并支持本地MP3、AVI、MP4等多種格式的播放，體積小巧。

　　支持IPv6的視頻會議系統

　　基于源碼開放的視頻會議軟件VIC，在linux（RedHat 9.0）下設計并實現了一個具有自適應QoS機制的視頻會議系統。支持單播及組播環境，在IPv4/IPv6中均能運行。在組播環境中，利用視頻流的分層編碼和分層傳輸機制，可根據接收者的實際情況，同時為不同用戶提供不同的視頻質量。還可由發送方分析接收方發來的報告，并借助集體協商機制，動態調節整體的視頻質量和發送速率，從整體上優化網絡利用率。在單播環境中，通過實時檢測網絡狀況，動態調節多媒體流的發送速率，以獲得最佳的視頻質量。

　　另外，在IPv6終端方面，中科院計算所自行研制了一款支持IPv6的網絡計算機，并在重慶網通IPv6商用試驗網中安裝了100臺。該款NC采用了支持IPv6協議棧的嵌入式Linux操作系統，能夠同時支持IPv6/ IPv4協議棧。NC瀏覽器針對網絡計算機的特點進行速度、功能等方面的定制和優化，能夠實現對IPv6網絡中的Web資源的訪問。


----《中國計算機報》

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