下一代互聯(lián)網(wǎng)與IPv6技術(shù)

1、下一代互聯(lián)網(wǎng)與 IPv6 技術(shù)1、互聯(lián)網(wǎng)概述自從“互聯(lián)網(wǎng)之父” Vinton Cert 在 1974年提出 Internet 基本藍(lán)圖 之后，互聯(lián)網(wǎng)走過了 30多年的歷史，至今仍在飛速發(fā) 展。毋庸置疑，互聯(lián)網(wǎng)是當(dāng)代高科技的產(chǎn)物。當(dāng)試圖去了解互聯(lián) 網(wǎng)本質(zhì)的時(shí)候，我們就有必要先去理解一個(gè)最基本的問題， 即什 么是互聯(lián)網(wǎng)，從而可以更好地理解什么是 IPv4 、 IPv6 技術(shù)，如 何實(shí)現(xiàn) IPv4 過渡到 IPv6 ，如何在下一代互聯(lián)網(wǎng)中應(yīng)用。互聯(lián)網(wǎng)的概念，并沒有完全統(tǒng)一，不同的組織、專家和學(xué)者 給出的定義各不相同。早在 1995年 10月 24日，聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)委員 會(huì) FNC（ The Federal

2、 Networking Council）就通過了一項(xiàng)關(guān)于“互聯(lián)網(wǎng)定義”的決議）。他們指出，互聯(lián)網(wǎng)是指全球性的信 息系統(tǒng)，具體包含以下 3個(gè)含義。 （1）通過全球唯一的地址按 邏輯連接在一起，這個(gè)地址是建立在互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（ IP ）或者今后 其他協(xié)議基礎(chǔ)之上的。（2）可以通過傳輸控制協(xié)議和互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（即 TCP/IP）， 或者今后其他接替的協(xié)議或與互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議 （ IP ）兼容的協(xié)議來進(jìn) 行通信。（3）可以讓公共用戶或者私人用戶使用高水平的服務(wù)，而 這種服務(wù)是建立在上述通信及相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施之上的。Vinton Cerf 教授認(rèn)為，作為全球最大的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，互聯(lián)網(wǎng)將各種運(yùn)行著不同通信協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)利用 TC

3、P/IP 互聯(lián)在一起， 從而實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的互通互訪。在Ta nen baum教授編著的Computer Networks一書中，也給出了互聯(lián)網(wǎng)的定義。他認(rèn) 為，互聯(lián)網(wǎng)是一種相互連接起來的網(wǎng)絡(luò)，這些網(wǎng)絡(luò)互不相同，彼 此之間并不兼容。并指出，通常人們所說的因特網(wǎng)( Internet ) 表示特定的、 全球性的互聯(lián)網(wǎng)。 因此，互聯(lián)網(wǎng)更具有廣泛的含義。 維基百科上給出互聯(lián)網(wǎng)的定義，認(rèn)為 Internet 是一個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng) 絡(luò)的全球系統(tǒng)，它使用 tcp/ip ，為全球億萬用戶提供服務(wù)。2、國內(nèi)外 IPv4 發(fā)展現(xiàn)狀I(lǐng)Pv4( InternetProtocol version4 )是 IP 的第 4 個(gè)

4、版本，當(dāng)然也是第一個(gè)被廣泛應(yīng)用的版本。它作為 Internet 網(wǎng)絡(luò)的核 心協(xié)議， 已經(jīng)成為互聯(lián)網(wǎng)中必不可少的一部分， 目前所使用的互 聯(lián)網(wǎng)基本上是基于 IPv4 創(chuàng)建起來的。 IPv4 是一個(gè)無狀態(tài)協(xié)議， 它使用了分組交換網(wǎng)。 該協(xié)議采用了盡力而為的傳輸模式， 也就 是說，它是一種無保證傳輸模式， 它不能確保傳輸數(shù)據(jù)包到達(dá)的 時(shí)間和順序，且無可避免地隨時(shí)進(jìn)行重傳。由于上層的TCP確保了端到端的傳輸， 使網(wǎng)絡(luò)層無須關(guān)心這些問題， 確保了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā) 的效率。IPv4地址由32b二進(jìn)制數(shù)組成，其地址空間共有 4294967296 (即 232)個(gè)，約 43 億個(gè)。 IPv4 地址是由互聯(lián)網(wǎng)數(shù)字分配機(jī)

5、 構(gòu)(In ternet Assig ned Numbers Authority， IANA)進(jìn)行統(tǒng)分配。該分配機(jī)構(gòu)下屬 5 個(gè)地區(qū)性互聯(lián)網(wǎng)注冊機(jī)構(gòu)( RegionalIn ternet Registries, RIR),這 5 個(gè) RIR 分別是歐洲 IP 地址注冊中心、拉丁美洲和加勒比?；ヂ?lián)網(wǎng)地址注冊中心(LationAmerican and Caribbean Internet Address Registry，LACNIC、美國互聯(lián)網(wǎng)編號(hào)注冊中心(American Registry forIn ternet Numbers, ARIN)、非洲？W絡(luò)信息中心(Africa Network

6、 In formation Centre， AFRINIC)以及亞太地址網(wǎng)絡(luò)信息中心(Asia Pacific Network In formation Centre， APNIC)。我國的 IPv4 地址分配由 APNIC 監(jiān)管。在互聯(lián)網(wǎng)初期, IPv4 地址足可以應(yīng)對(duì)互聯(lián)網(wǎng)上的各種應(yīng)用。 但是,隨著互聯(lián)網(wǎng)地址的快速消耗, 未分配的地址急劇減少。 2011 年1月31 日，IANA宣布IPv4地址全部耗盡，而 5個(gè)RIR也即 將消耗完自己手中的IPv4地址。IANA目前已經(jīng)耗盡了所有的 IPv4地址，APNIC和RIPE所擁有的IPv4地址已經(jīng)分配完畢， 而其他 3 個(gè)地區(qū)分配機(jī)構(gòu)也將在未來

7、幾年耗盡所擁有的 IPv4 地 址。3、下一代互聯(lián)網(wǎng)及其發(fā)展契機(jī)“下一代互聯(lián)網(wǎng)”這個(gè)術(shù)語一直沒有嚴(yán)格統(tǒng)一的說法。 早在 1998 年,美國聯(lián)邦政府就提出了下一代互聯(lián)網(wǎng)。當(dāng)時(shí)的主要口 標(biāo)是提高聯(lián)邦政府完成任務(wù)的能力,促進(jìn)科研院所的研究創(chuàng)新, 制定下一代互聯(lián)網(wǎng)的策略, 而具體的策略并卡公開。 隨著互聯(lián)網(wǎng) 的迅速發(fā)展,下代互聯(lián)網(wǎng)的理念也發(fā)生著很大的變化。 2009 年,Eberspacher 等人也對(duì)下一代互聯(lián)網(wǎng)提出了自已的見解,認(rèn)為下 一代互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)具有如下特征（ 1）高質(zhì)量實(shí)時(shí)通信。 （ 2）網(wǎng)絡(luò)移 動(dòng)性的支持。（ 3）無線設(shè)備。（ 4）大規(guī)模可擴(kuò)展性。（ 5）超 高速率（ 6）高彈性運(yùn)營級(jí)網(wǎng)絡(luò)。

8、 （ 7）能夠避免黑客的專業(yè)攻擊 的安全網(wǎng)絡(luò)。（ 8）社區(qū)應(yīng)用、文件共享、博弈和其他大規(guī)模的 應(yīng)用（ 9）電子商務(wù)定價(jià)與計(jì)費(fèi)。 （10）高質(zhì)量網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營與服務(wù)。該觀點(diǎn)主要從互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用與服務(wù)的角度提出見解， 大部分學(xué) 者則從體系結(jié)構(gòu)角度探討這個(gè)話題。 有些學(xué)者認(rèn)為應(yīng)當(dāng)摒棄當(dāng)前 互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)模型， 而建立全新的下一代互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)； 有 些學(xué)者則認(rèn)為應(yīng)當(dāng)保留現(xiàn)有模型，并在該體系結(jié)構(gòu)上增量改進(jìn)。 IPv6 是 Internet Protocol version6 的縮寫，也稱為 IPng （下 一代 IP , IP Next Generation ） IPv6是 IETF 設(shè)計(jì)的用于替代 現(xiàn)行版本I

9、P （IPv4 ）的下一代協(xié)議，是目前IP的最新版本按照 互聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)的基本原則，互聯(lián)網(wǎng)上的每一個(gè)設(shè)備需要分配一個(gè) IP 地址，以確保它能與其他設(shè)備保持通信。隨著互聯(lián)網(wǎng)新設(shè)備 的不斷涌現(xiàn)，地址的需求越來越大，目前已經(jīng)超過了 IPv4 地址 所提供的范圍。 Cisco 公司預(yù)計(jì)今年全球移動(dòng)設(shè)備聯(lián)網(wǎng)數(shù)量將 由 2012年的 68億增至 74億，從而超過全球人口總數(shù)。此類問 題隨著IPv6的出現(xiàn)將不復(fù)存在。首先，IPv6地址使用128b地 址，即大約有3.4 X 1038個(gè)地址，它約是IPv4地址提供量的 7.9 X 1028倍，可以說IPv6具有幾乎無限的地址空間。再者， 相對(duì)于其他新技術(shù)來說， I

10、Pv6 是全球唯一發(fā)展較為成熟、宜于 大規(guī)模部署的技術(shù)。因此， IPv6 技術(shù)成為了當(dāng)前解決地址資源緊缺的最佳選擇，能夠滿足當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)日益增長的地址需求。IPv6 是分組交換網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，它在 IP 網(wǎng)絡(luò)中 提供端到端數(shù)據(jù)傳輸，這點(diǎn)類似于 IPv4 的設(shè)計(jì)原則。關(guān)于 IPv6 描述的正式版本出現(xiàn)在 1998年 12月發(fā)表的 IETF 國際標(biāo)準(zhǔn) RFC2460當(dāng)中。除了提供更多的地址這一顯著特征之外，IPv6還實(shí)現(xiàn)了許多 IPv4 沒有的功能。首先，當(dāng)改變了網(wǎng)絡(luò)連接提供者 時(shí)，它簡化了地址分配(即無狀態(tài)地址自動(dòng)配置)、網(wǎng)絡(luò)重新編 號(hào)和路由器宣告等。其次，它通過放置分片到端點(diǎn)的方式?化了

11、路由器的分組處理。網(wǎng)絡(luò)安全是 IPv6 體系結(jié)構(gòu)中的一個(gè)設(shè)計(jì)需 求，它包括互聯(lián)網(wǎng)安全協(xié)議 IPSEC( Internet Protocol Security )的規(guī)格說明書?？偨Y(jié)： IP4 地址已消耗殆盡，發(fā)展 IPv6 技術(shù)已成為當(dāng)今互 聯(lián)網(wǎng)的主流。 IPv6 技術(shù)除了可徹底解決 IPv4 地址不足的問題外， 還具有 IPv4 無法比擬的優(yōu)勢，主要包括改善互聯(lián)網(wǎng)的性能，加 強(qiáng)互聯(lián)網(wǎng)的安全性， 提高互聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)質(zhì)量， 確保各項(xiàng)流媒體業(yè) 務(wù)的順利展開。 但大規(guī)模開展 IPv6 有一定困難。究其原因， CIDR、 NAT等延緩了人們對(duì)IPv6的需求；IP4和IPv6互不兼容；各國 政府對(duì)發(fā)展 IPv6 的重視程度不盡相同。因此，過渡成為下一代 互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展必不可少的階段。以 IPv4 為核心網(wǎng)， IPv6 為接入網(wǎng) 的 6rd、 Teredo 等過渡技術(shù)，再到以 IPv6 為核心網(wǎng)， IPv4 為 接入網(wǎng)的 4over627