IPv6路由協(xié)議在網(wǎng)絡(luò )通信中的應用
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自從1991年IPv6的概念被提出以來(lái)，在各方的努力下，包括地址結構、路由、IPv4/IPv6過(guò)渡、移動(dòng)IPv6在內的各項IPv6路由協(xié)議標準目前已經(jīng)完成，IPv6技術(shù)也從研究階段過(guò)渡到實(shí)施階段。許多廠(chǎng)家已經(jīng)開(kāi)發(fā)了各種類(lèi)型的IPv6設備，測試表明這些設備可以初步滿(mǎn)足運營(yíng)商網(wǎng)絡(luò )的要求。一些運營(yíng)商和研究機構建立了規模不等的IPv6網(wǎng)絡(luò )，并實(shí)現了全球互聯(lián)，向企業(yè)用戶(hù)和個(gè)人用戶(hù)提供接入服務(wù)。在我國，國家發(fā)改委聯(lián)合科技部、教育部、信產(chǎn)部和自然科學(xué)基金會(huì )等部門(mén)啟動(dòng)CNGI(中國下一代互聯(lián)網(wǎng))核心網(wǎng)項目，本項目通過(guò)建設一個(gè)高性能的網(wǎng)絡(luò )平臺，促進(jìn)我國電信運營(yíng)業(yè)的新業(yè)務(wù)和應用的開(kāi)發(fā)，帶動(dòng)我國民族信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，IPv6路由協(xié)議是CNGI核心網(wǎng)的重要網(wǎng)絡(luò )層協(xié)議。
一、IPv6業(yè)務(wù)應用發(fā)展現狀及存在的問(wèn)題
對于IPv6及下一代互聯(lián)網(wǎng)來(lái)說(shuō)，業(yè)務(wù)是成功的關(guān)鍵。IPv6路由協(xié)議的優(yōu)勢在于能更好地支持各種端到端及多媒體業(yè)務(wù)，如視頻會(huì )議、VoIP、文件共享、信息家電、及時(shí)通信以及上面提到的移動(dòng)數據業(yè)務(wù)。目前，部分國外廠(chǎng)家在此領(lǐng)域也進(jìn)行了一些前瞻性的開(kāi)發(fā)，實(shí)現了相應的原型產(chǎn)品，但這些應用產(chǎn)品側重于功能的初步開(kāi)發(fā)，缺乏完整的體系結構和良好的可擴展性，也沒(méi)有配套的支撐管理系統，因此和實(shí)際的電信級業(yè)務(wù)產(chǎn)品之間還具有較大的距離。
隨著(zhù)以IPv6路由協(xié)議為核心的下一代互聯(lián)網(wǎng)的逐步部署，廠(chǎng)商和運營(yíng)商合作開(kāi)發(fā)新型業(yè)務(wù)及應用成為非常重要的工作。對于運營(yíng)商來(lái)說(shuō)，需要明確用戶(hù)在下一代互聯(lián)網(wǎng)中的實(shí)際業(yè)務(wù)需求，并研究制定下一代業(yè)務(wù)平臺的體系架構，解決在實(shí)施下一代業(yè)務(wù)中所需的關(guān)鍵技術(shù)，并制定新型業(yè)務(wù)的規范，爭取在下一代互聯(lián)網(wǎng)的價(jià)值鏈中占據有利地位。對于設備制造商來(lái)說(shuō)，根據運營(yíng)商的業(yè)務(wù)需求和網(wǎng)絡(luò )業(yè)務(wù)現狀，盡早開(kāi)發(fā)出符合市場(chǎng)需求的業(yè)務(wù)產(chǎn)品，使這些業(yè)務(wù)能充分發(fā)揮IPv6路由協(xié)議的新特性。另外，盡管IPv6和IPv4協(xié)議都是網(wǎng)絡(luò )層技術(shù)，但在支持業(yè)務(wù)方面，IPv6還需要解決一些關(guān)鍵問(wèn)題，如：業(yè)務(wù)質(zhì)量、業(yè)務(wù)安全、用戶(hù)的標識與認證、用戶(hù)狀態(tài)及定位等，這些問(wèn)題需要在下一代互聯(lián)網(wǎng)的背景下重新研究與解決，而不能照搬傳統IPv4網(wǎng)絡(luò )的解決方案。
二、IPv6的移動(dòng)數據能力
移動(dòng)數據業(yè)務(wù)是在移動(dòng)通信平臺上開(kāi)展的多種數據業(yè)務(wù)，如：視頻點(diǎn)播、移動(dòng)定位、遠程監控、企業(yè)網(wǎng)絡(luò )訪(fǎng)問(wèn)、多媒體短信、互聯(lián)網(wǎng)訪(fǎng)問(wèn)、WAP和電子商務(wù)等。移動(dòng)數據業(yè)務(wù)是移動(dòng)通信和數據通信相互結合的產(chǎn)物，與固網(wǎng)數據業(yè)務(wù)相比，更能體現業(yè)務(wù)的個(gè)性化和多樣化特色，它是繼移動(dòng)話(huà)音后有可能帶動(dòng)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )快速發(fā)展的重要動(dòng)力。目前移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )主要采用IPv4協(xié)議來(lái)支持數據業(yè)務(wù)，但在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )中采用IPv4協(xié)議在許多方面的實(shí)現效果并不是很理想。以地址為例，由于IPv4地址很有限，負責亞太地區IP地址分配的APNIC(Asia-Pacific Network Information Center，亞太網(wǎng)絡(luò )信息中心)規定，移動(dòng)運營(yíng)商在為移動(dòng)終端分配IPv4地址時(shí)，盡可能采用私有IPv4地址。使用私有IPv4地址可以支持傳統的互聯(lián)網(wǎng)訪(fǎng)問(wèn)和WAP業(yè)務(wù)，但對端到端型業(yè)務(wù)，如加密型、多方通信、多媒體通信等，就會(huì )存在許多困難。IPv6路由協(xié)議在設計時(shí)充分考慮了移動(dòng)需求，并將移動(dòng)IPv6作為IPv6路由協(xié)議的基本組成部分，因此已經(jīng)成為移動(dòng)數據業(yè)務(wù)的主要候選協(xié)議。3GPP組織已經(jīng)將IPv6路由協(xié)議作為第三代移動(dòng)通信3G系統的重要組成部分，并規定在3GPP R5版本中采用IPv6路由協(xié)議來(lái)支持IMS(IP Multimedia Subsystem，基于IP的多媒體子系統)。移動(dòng)數據網(wǎng)絡(luò )采用IPv6路由協(xié)議可實(shí)現移動(dòng)終端之間、移動(dòng)終端和固網(wǎng)終端之間端到端的雙向通信，從而使移動(dòng)通信形式和功能更加多樣化。
目前，IETF和3GPP針對在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )中如何部署IPv6路由協(xié)議進(jìn)行了非常多的工作，如制定為3G終端分配IPv6地址方案。由于全球移動(dòng)終端數量巨大，全球剩下的約1/3的IPv4地址空間不能滿(mǎn)足移動(dòng)用戶(hù)的需求，而IPv6地址空間非常巨大，可以為每個(gè)移動(dòng)用戶(hù)分配公有的IPv6地址。如何在3G核心網(wǎng)中為移動(dòng)終端配置IPv6地址是非常重要的問(wèn)題，IETF根據3GPP需求制訂了基于IPv6路由協(xié)議承載數據業(yè)務(wù)的相關(guān)建議，并形成了RFC3314和RFC3316等，還有部分內容正在討論之中，處在草案階段。移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )為終端配置IPv6地址的方式有兩種：有狀態(tài)地址配置和無(wú)狀態(tài)地址配置.有狀態(tài)地址配置需要DHCP服務(wù)器來(lái)給終端配置IPv6地址,無(wú)狀態(tài)地址配置方式不需要另外的實(shí)體(除GGSN外)參與地址配置過(guò)程。
由于移動(dòng)終端可通過(guò)多種接入技術(shù)實(shí)現對于IP網(wǎng)絡(luò )的訪(fǎng)問(wèn)，如：WLAN、GPRS/3G蜂窩系統等，所以當用戶(hù)終端在這些不同接入方式間發(fā)生切換時(shí)，需要最大限度地保持現有的通信會(huì )話(huà)連接(如TCP連接等)。移動(dòng)IPv4和移動(dòng)IPv6都可使用戶(hù)跨越不同接入介質(zhì)，并能保證網(wǎng)絡(luò )層以上會(huì )話(huà)的正常進(jìn)行，同時(shí)用于跨越不同移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )時(shí)(不同GGSN域間)移動(dòng)功能的實(shí)現。與移動(dòng)IPv4相比，移動(dòng)IPv6在許多方面進(jìn)行了改進(jìn)，如：取消了移動(dòng)IPv4中的外地代理(FA)，方便了移動(dòng)IP的實(shí)施；用IPv6協(xié)議機制實(shí)現了路由優(yōu)化，可克服移動(dòng)IPv4中的三角路由問(wèn)題；移動(dòng)IPv6協(xié)議已經(jīng)集成在IPv6協(xié)議中，因此可在全球的任意兩個(gè)終端(包括固定和移動(dòng))之間實(shí)施路由優(yōu)化；IPv6地址空間大，便于為移動(dòng)終端分配轉交地址；在移動(dòng)IPv6中，發(fā)向移動(dòng)節點(diǎn)的大量數據可利用IPv6的路由報頭進(jìn)行傳送，而移動(dòng)IPv4中隧道方式的開(kāi)銷(xiāo)較大。移動(dòng)IPv6能有效地解決無(wú)線(xiàn)和有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )中主機移動(dòng)性問(wèn)題，對于增強3G網(wǎng)絡(luò )中終端的移動(dòng)性是一個(gè)可行的補充方案。目前移動(dòng)IPv6的建議是今年6月份在IETF剛剛通過(guò)的RFC3755(Mobility support in IPv6)。
三、中國電信在IPv6方面的工作
作為國內最大固網(wǎng)運營(yíng)商--中國電信集團公司一直對IPv6和下一代互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域非常重視，并對其進(jìn)行了長(cháng)期的跟蹤研究。作為中國電信集團公司的直屬研究機構--中國電信股份有限公司北京研究院在IPv6領(lǐng)域開(kāi)展了長(cháng)期深入的研究和實(shí)踐工作。
2001年5月份開(kāi)始，中國電信進(jìn)行了IPv6總體技術(shù)方案項目的研究工作，主要對IPv6各方面的技術(shù)特性進(jìn)行了詳細的調研和研究，根據相關(guān)國內標準和國際標準，結合中國電信的具體情況，制定中國電信IPv6網(wǎng)絡(luò )總體技術(shù)方案。重點(diǎn)研究了IPv6地址格式、IP地址規劃和IPv6地址分配、IPv4向IPv6過(guò)渡的技術(shù)方案、路由協(xié)議擴展、DNS擴展、IPv6對移動(dòng)性的支持、IPv6對實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的支持、網(wǎng)絡(luò )安全機制、IPv6對上層的影響、路由器升級方案、中國電信數據網(wǎng)的過(guò)渡策略以及相應的實(shí)驗方案等。
2002年8月份，北京研究院編制地址申請報告，協(xié)助集團公司相關(guān)部門(mén)從APNIC申請到了正式的IPv6地址:2001:c68::/32，中國電信也成為國內最早從APNIC拿到IPv6正式地址的電信運營(yíng)商，從而為IPv6的進(jìn)一步的研究工作打下了良好的基礎。對于申請到的地址，中國電信已初步完成地址的實(shí)驗性分配和規劃工作，為正式分配做好準備。從2003年4月份起，北京院在湖南IPv6試驗網(wǎng)的基礎上，設計和建立了一個(gè)覆蓋北京、上海、廣州、長(cháng)沙四個(gè)省市的IPv6路由協(xié)議實(shí)驗網(wǎng)絡(luò )，并對此網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行了一系列的實(shí)驗和測試工作，包括設備測試、互通性測試、IPv6路由協(xié)議測試、用戶(hù)接入試驗、業(yè)務(wù)試驗、安全測試及QoS測試等。這些試驗采用了多廠(chǎng)家的設備，其中部分實(shí)驗是在中國電信的現行網(wǎng)上進(jìn)行的。從試驗中得到的許多重要的結論為將來(lái)深入研究NGI/IPv6打下了良好的基礎,目前此網(wǎng)絡(luò )已經(jīng)實(shí)現了和全球IPv6網(wǎng)絡(luò )的互通。
從傳統互聯(lián)網(wǎng)向下一代互聯(lián)網(wǎng)的演進(jìn)是非常復雜和重要的問(wèn)題。北京研究院針對運營(yíng)商網(wǎng)絡(luò )的實(shí)際情況和技術(shù)發(fā)展現狀，在試驗和參考國外運營(yíng)商經(jīng)驗的基礎上，對于新技術(shù)進(jìn)行取舍和整合，提出了國內網(wǎng)絡(luò )演進(jìn)的方案和策略。鑒于接入網(wǎng)、城域網(wǎng)和骨干網(wǎng)在容量、特性和功能上的差異，分別針對這些網(wǎng)絡(luò )提出了不同的演進(jìn)方案。業(yè)務(wù)是新一代互聯(lián)網(wǎng)成功的關(guān)鍵，北京研究院目前的一個(gè)研究重點(diǎn)是下一代互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)研究，包括：下一代網(wǎng)絡(luò )及業(yè)務(wù)平臺體系架構，關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現以及相關(guān)試驗等。我們期望通過(guò)努力，使下一代互聯(lián)網(wǎng)在中國能獲得突破性發(fā)展，并能為運營(yíng)商、設備制造商和用戶(hù)帶來(lái)實(shí)際的益處。
編輯：小宇
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