移動網(wǎng)IPv6升級關(guān)鍵技術(shù)研究

1、 2010年10月(上隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大,現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營和管理已經(jīng)變得非常復(fù)雜,地址空間匾乏、帶寬瓶頸、網(wǎng)絡(luò)安全、數(shù)據(jù)保密、服務(wù)質(zhì)量、新業(yè)務(wù)的盈利模式、對移動特性的支持等問題變得越來越突出。為了更好地迎接挑戰(zhàn),必須建立IPv6下一代互聯(lián)網(wǎng),搭建高性能、高質(zhì)量、可靠、安全、經(jīng)濟(jì)與開放的平臺。開展IPv6研究,對于提升我國信息化基礎(chǔ)設(shè)施水平,滿足國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求具有重要的推動作用。本論文主要結(jié)合移動通信網(wǎng)絡(luò)在從IPv4升級到IPv6過程中的技術(shù)展開分析探討,以期為網(wǎng)絡(luò)從IPv4升級到IPv6探尋合理可靠有效的技術(shù)應(yīng)用方式與管理模式,并以此和廣大同行分享。1地址問題:IPv4地址長度只有32位,40

2、億個(gè)地址已用掉了3/4,并且還有許多地址不可用。隨著Internet 的爆炸式發(fā)展,除了計(jì)算機(jī),移動電話、手表、汽車、家用電器等都可能需要卯。到2005年和2010年之間IPv4地址就會耗盡,必須用一種新的地址方案來替代它。2路由爆炸:Internet 由于早期缺乏規(guī)劃,造成了IP 地址分配的“貧富不均”。B 類地址不足,不得不分配若干個(gè)C 類地址給一個(gè)機(jī)構(gòu)以解決地址容量的問題,但同時(shí)導(dǎo)致了路由表的迅速膨脹。Internet 的核心路由器已有數(shù)萬個(gè)入口。各級路由器中,路由表的條目過度增長,路由選擇的等待時(shí)間增長,最終的結(jié)果使得路由器不堪重負(fù),Internet 的路由選擇機(jī)制可能因此而崩潰。3I

3、Pv4提供的服務(wù):IPv4盡最大努力傳送數(shù)據(jù)包,它為上層協(xié)議提供的服務(wù)是不可靠的,沒有QoS(服務(wù)質(zhì)量的概念。這些問題都是IPv4的薄弱環(huán)節(jié)、致命弱點(diǎn),同時(shí)Internet 不斷提升對移動性、安全性以及多媒體業(yè)務(wù)等支持,IPv4都無法滿足。IPv6是“InternetProtocolVersion6”的縮寫,也被稱為下一代互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議,是由IETF 設(shè)計(jì)用來替代IPv4協(xié)議的新的IP 協(xié)議。信息時(shí)代的發(fā)展,使得互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用越來越廣泛。隨著互聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)一步發(fā)展,IPv4地址首先顯示出了地址空間不足的問題。為了擴(kuò)大地址空間,想通過IPv6來重新定義地址空間。IPv6采用128位地址長度,幾乎可以不受限

4、制地提供地址。另一方面,人們對于網(wǎng)絡(luò)的要求也越來越高,移動終端、微型化設(shè)備越來越多,IPv4協(xié)議在支持這些方面凸顯出了不足。IPv6的設(shè)計(jì)除了解決了地址問題之外,還考慮了端到端的IP 連接、服務(wù)質(zhì)量、多播、移動性、即插即用等。IPv4向IPv6過渡可以采用分階段演進(jìn)的方式,如下:第一階段,IPv4“海洋”中有比較少的IPv6“孤島”,可以采用各種適當(dāng)?shù)倪^渡機(jī)制。可供選擇的隧道機(jī)制主要有隧道代理、6over4、6to4、NAT-PT 技術(shù)。第二階段,IPv6“孤島”越來越多,并逐漸變大,這時(shí)采用IPv4/IPv6過渡機(jī)制會更好一些。第三階段,這時(shí)IPv6成為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)世界的主流,IPv4成為一些“

5、孤島”,形成IPv4“孤島”和IPv6“海洋”并存的局面,可以采用的過渡機(jī)制有NAT-PT 、隧道技術(shù)等。1雙協(xié)議棧(DualStack :主機(jī)同時(shí)運(yùn)行IPv4和IPv6兩套協(xié)議棧,同時(shí)支持兩套協(xié)議,目前主流操作系統(tǒng)正處于這一轉(zhuǎn)變中?，F(xiàn)在IPv6結(jié)點(diǎn)與IPv4結(jié)點(diǎn)互通的最直接的方式是在IPv6結(jié)點(diǎn)中加入IPv4協(xié)議棧。具有雙協(xié)議棧的結(jié)點(diǎn)稱作“IPv6/IPv4結(jié)點(diǎn)”,這些結(jié)點(diǎn)既可以收發(fā)IPv4分組,也可以收發(fā)IPv6分組。它們可以使用IPv4與IPv4結(jié)點(diǎn)互通,也可以直接使用IPv6與IPv6結(jié)點(diǎn)互通。雙棧技術(shù)不需要構(gòu)造隧道,但后文介紹的隧道技術(shù)中要用到雙棧。IPv6/IPv4結(jié)點(diǎn)可以只支持手

6、工配置隧道,也可以既支持手工配置也支持自動隧道。這種升級技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是互通性好,易于理解,但缺點(diǎn)是每個(gè)IPv6節(jié)點(diǎn)都需要使用一個(gè)內(nèi)嵌IPv4地址的IPv6地址,這樣比較浪費(fèi)IPV4地址,適用于V4地址不缺乏的企業(yè)或運(yùn)營商,起臨時(shí)過渡支持V6網(wǎng)絡(luò)的作用。2隧道技術(shù)(Tunnel :基于IPv4網(wǎng)絡(luò)的IPv6隧道技術(shù)的實(shí)質(zhì)是把IPv6數(shù)據(jù)包封裝在IPv4數(shù)據(jù)報(bào)中,利用現(xiàn)有的IPv4網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施作為傳輸載體,隧道兩端的節(jié)點(diǎn)間通過IPv4網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信,隧道被看作IPv6網(wǎng)絡(luò)的邏輯鏈路。通常隧道由三部分組成:隧道起點(diǎn),將IPv6源站點(diǎn)要發(fā)的IPv6數(shù)據(jù)報(bào)封裝入IPv4數(shù)據(jù)報(bào);隧道終點(diǎn),把IPv6數(shù)據(jù)報(bào)從I

7、Pv4數(shù)據(jù)報(bào)中解封裝,并將IPv6數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)送到IPv6目的站點(diǎn);隧道主體,為一條IPv4路徑,將封裝后的IPv4數(shù)據(jù)報(bào)從隧道起點(diǎn)傳送到隧道終點(diǎn)。為了使用隧道方式傳送IPv6數(shù)據(jù)報(bào),隧道的起點(diǎn)和終點(diǎn)必須是具有IPv4/IPv6的主機(jī)或者路由器。這里所說的IPv4/IPv6主機(jī)或者路由器是指具有IPv6、IPv4雙協(xié)議棧的主機(jī)或者路由器,這種主機(jī)或路由器既能與IPv6主機(jī)或路由器通信,又能與IPv4主機(jī)或者路由器通信。如果沒有這種雙協(xié)議棧的主機(jī)或者路由器,就無法實(shí)現(xiàn)IPv6和IPv4間的通信。根據(jù)隧道在IPv6數(shù)據(jù)報(bào)傳輸路徑上所處的位置不同,隧道可以分為四種類型:主機(jī)至主機(jī)隧道、主機(jī)至路由器隧道、

8、路由器至主機(jī)隧道、路由器至路由器隧道。隧道技術(shù)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵在于如何確定隧道起點(diǎn)和終點(diǎn)的IPv4地址。因?yàn)樗淼榔瘘c(diǎn)把IPv6數(shù)據(jù)報(bào)封裝在IPv4數(shù)據(jù)報(bào)時(shí),必須確定IPv4的源地址和目的地址,源地址就是隧道起點(diǎn)的IPv6地址,而目的地址就是隧道終點(diǎn)的IPv4地址,需要確定才能夠?qū)崿F(xiàn)。3結(jié)語隨著網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用范圍的擴(kuò)張,IPv4地址越來越緊張,向IPv6的過渡已經(jīng)刻不容緩。由于一對一映射和無狀態(tài)的特征,IPv6可以支持現(xiàn)有的大部分應(yīng)用軟件,如HTTP 、SSH 、Telnet 和微軟的遠(yuǎn)程桌面協(xié)議。由于各方面的因素,本文對IPv6的升級技術(shù)做了探討研究,當(dāng)然,還有很多問題沒有做很深入的研究,這有待于廣大通信工作者的共同努力才能夠?qū)崿F(xiàn)。移動網(wǎng)IPv6升級關(guān)鍵技術(shù)研究姚磊(中國移動通信集團(tuán)寧夏有限公司,寧夏銀川750001;上海同濟(jì)大學(xué)軟件學(xué)院,上海市201804摘要針對IPV4在實(shí)際應(yīng)用中所暴露出來的種種問題,本論文對IPv4向IPv6升級的技術(shù)進(jìn)行了分析研究,首先簡單分析了IPv4的應(yīng)用問題,在此基礎(chǔ)上介紹了IPv6的應(yīng)用,并詳細(xì)分析探討了IPv4向IPv6升級的關(guān)鍵技術(shù),從雙協(xié)議棧和隧道技術(shù)兩個(gè)方面論述了IPv6的