IP网络向下一代互联网演进探讨

口TELECOMMUNICATIONS NETWORK TECHNOLOGY No．8 DEVELOPING STRATEGY ¨ 发展策 略 H l P网络向下一代互联网演进探讨 王 茜 中国电信股份有限公司北京研究院基础网络研究室主任 陈运清 中国电信股份有限公司北京研究院网络业务部副部长，教授级高工 赵慧玲 中国电信股份有限公司北京研究院副院长，教授级高工 摘 要 为解决IPv4地址紧缺的问题，并提升现有互联网在服务质量、 安全管理 企业安全管理考核细则加油站安全管理机构环境和安全管理程序安全管理考核细则外来器械及植入物管理 、移动性等 方面存在 的不足 ，基 于 IPv6的下一代互联 网越来越 受到人们的关注。本文从 IPv6的技术特点和 发展趋势出发，分析 了现有IP网络向下一代互联网演进的不同模式和组网架构，并根据运营商的 实际需求探讨 了相应的演进策略。 关键词 下一代互联 网 IPv6 网络演进 过渡技术 1 引言 众所周知，全球 目前使用的 43亿 IPv4地址只剩 下 3．5亿(8％)，并以每年 2亿的速度锐减 ，据最新预测 全球 IPv4地址将于 2011年 9月耗尽。IPv4网络逐步 向基于 IPv6的下一代互联网演进成为技术研究人员、 运营商和 CP／SP的一致共识。但是 ，现有的IPV4网络 经过了 20年的发展，在网络架构、业务提供 、运营管 理等方 面形成 了 自有 的体系 ，如何将基于 IPv4的 Internet演进成为基于 IPv6的下一代互联网成为摆在 运营商和 CP／SP面前 的一项重要挑战，也逐渐成为科 研机构、 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 组织讨论的热门话题。 2 IPv6技术发展现状 2．1 IPv6技术 特点 IETF是国际上基于互联 网制定协议标准的主要 标准组织。1995年 ，IETF的 IPng(下一代因特网协议) 工作组确定了IPv6基础协议，也正式奠定了下一代互 联网发展的基础。 相对于 IPv4协议而言 ，IPv6技术具有更大 的地 址空间、简洁的数据包头 、基于流标识的服务质量保 证、“即插即用”的地址 自动配置 、更高的安全性、移动 · 48· 性支持等特性。 (1)更大的地址空间 传统的 IPV4地址为 32位，理论上能提供 43亿地 址 ，而 IPv6地址为 128位 ，理论上将提供 43亿×43 亿×43亿×43亿地址，极大地扩展了IP网络的地址 空间，不仅满足 目前人与人的互联需求 ，更能为未来 物与物联网提供方便。 (2)简洁的数据包头 IPv6数据包头将原有 IPv4的不定长改为 40字节 固定长度 ，去掉了IPv4包头的一切可选项 ，使路 由器 处理包的速度加快，提高了转发效率。 (3)基于流标识的服务质量保证 在 IPv6包头中设置新的20bit流标签，用于标记 某个业务数据流的包序列，以便路由器能够提供基于 流的服务质量保证 。 (4)“即插即用 ”的地址 自动配置 基于 DHCP协议的扩展 ，IPv6引入地址 自动配置 以及重配置技术，提高了 IPv6主机和网络设备的易管 理性 。 (5)更高的安全性 IPv6利用数据包头的扩展部分提供路由器级的 安全性 ，并集成了 IPSec，用于网络层的认证与加密， 为用户提供端到端网络和信息安全。 发 展 策 略 《电信网技术})2010年 8月第8期 口 (6)移动性支持 MobileIPv6增强了移动终端的移动特性 、安全特 性、路由特性 ，降低了网络部署的难度和投资，能为用 户提供更高效的永久在线服务。 2．2 标准组织技术进展 在制定 IPv6标准的国际组织中 ，IPv6的基础路 由、过渡技术协议主要由IETF(互联网工程任务组)制 定，ITU(国际电信联盟 )主要考虑 IPv6协议在电信网 络中的应用，3GPP(第三代合作伙伴项 目)组织主要负 责 IPV6在 3G核心网以及 3G终端中的应用。 截至 2010年 3月 ，IETF已发 布了有关 IPv6的 RFC264个，除去已废止的 49个 ，共有 215个 I C成 为下一代互联网的技术标准。已经发布的 RFC主要包 括 IPv6基本功能，路由协议 ，地址分配和选择 ，DNS，流 标签，QoS，组播，IPv6网管(MIB)，移动 IPv6等。目前， IETF的标准研究热点已经从 IPv6基本协议标准，转向 IPv6过渡技术 ，IPv6用户端设备和接人认证技术等。 ITU重点研究下一代网络(NGN)中 IPv6的部署 和演进。Y．2051～Y．2054定义了基于 IPv6的 NGN的 总体架构、多穴主机应用场景 、用户 ID!位置分离场 景，并正在制定 NGN从 IPv4向IPv6迁移的阶段性场 景需求。 3GPP重点研究移动核心网如何使用 IPv6技术 。 3GPPR99版本 中采用了终端 的 PPPv6支持 ，IPv6地 址分配机制及 IPv6报头压缩等标准。R4版本中采用 了新的 IPv6报头压缩标准 ，在核心 ／无线接入网络采 用 IPv4／v6。R5版本开始规定在 IMS(多媒体核心子 网)中采用 IPv6。移动网络未来演进到 LTE／SAE时 ， 规定相关接 口采用 PMIPv6实现组网。目前 ，3GPP也 正在研究移动核心网向IPv6的演进路径。 国内电信标准组织 CCSA从 2003年就开始制定 IPv6相关的路由协议标准。主要发布的行业标准涉及 基础路由协议标准 ，IPv6设备技术要求和测试 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 ， 移动 IPv6标准等。同时，在下一代互联网演进策略中， 隧道 、转换等过渡技术方面的标准尚不成熟 ，正在立 项进行相关行业标准的研究。 3 IPv6演进的主要技术 当前的互联网体系架构中，从终端、网络设备到 业务平台都是基于 IPv4协议构建的。向 IPv6的演进 不是简单的升级协议栈就可以实现 ，而是需要涉及终 端设备 、应用软件 、操作系统、网络设备、网管系统 、业 务平台、支撑系统等方方面面的升级与改造 ，是一个 复杂的系统工程。为了实现现有 IPV4网络向IPv6的 演进 ，IETF推荐了双栈 、隧道以及协议转换(或称协议 翻译)等过渡技术。 3．1 双栈 (dual—stack)技术 IPv6和 IPv4是功能相近的网络层协议 ，两者都 可应用于相同的硬件平台，并承载相同的传输层协议 TCP或 UDP，所以在同一台主机或网络设备上可以同 时支持 II)V4和 IPv6协议。 双栈技术是在互联网的各节点(终端 、网络设备、 业务平台等)同时启用 II)V4和 IPv6协议栈 ，终端 、应 用平 台主机根据业务进行 IPv4或 IPv6数据封装 ，网 络节点同时支持 IPv4和 IPv6业务的流量传送 ，逻辑 上分离，从而在同一个网络上支持 IPv4和 IPv6应用。 双栈技术存在的问题在于，由于各主机同时需要 启用 IPv4协议栈并配置 IPV4地址 ，并不能从根本上 解决 IPV4地址不足的问题。同时，各节点逻辑上分离 支持 IPv4和 I1)v6，没有办法解决 IPV4和 IPv6的主机 间互通的应用需求。 3．2 隧道(Tunne1)技术 由于网络中设备种类繁多 ，对 IPv6的支持能力也 良莠不齐 ，在网络中存在纯 IPv6局部网络或纯 IPv4 局部网络时就需要使用隧道技术。隧道技术的原理就 是在 IPV4的网络中，将 IPv6数据包嵌套在 IPv4数据 包 中传送 (IPv6overIPV4)，或者在 IPv6的网络中，将 IPv4数据包 嵌 套在 IPv6数 据包 中传 送 (IPv4 over IPv6)，实现两端同协议孤岛网络或孤岛应用穿越不同 协议的网络。 由于隧道 的两端需要对数据包进行封装和解封 装的处理 ，例如在隧道的入 口处 ，网关设备将 IPv6的 数据包封装到 IPv4数据包 中，该 IPv4包的源地址和 目的地址分别是隧道人口和出口的IPv4地址 ；而在隧 道出口处 ，再将 IPv6数据包取出转发给目的IPv6主 机。因此 ，隧道技术规模部署时对隧道两端的网络设 备要求较高 ，且隧道本身的配置和管理的复杂度也较 高。而且隧道技术也只是解决同种协议主机问的互 通，不能满足 IPv4和 IPv6的主机间互通的应用需求。 · 49· 发 展 策 略 《电信网~ )2010年 8月第8期 口 新建 IPv6网络 只需要支持 IPv6的基础路 由协 议、体系标准，对网络设备的要求较低 ，并且建设周期 较短 ，可以满足快速提供 IPv6服务和业务的需求 。但 是 ，新建网络 的投资相对 比较大，并且如果某些业务 要求新 IPv6用户与原有 IPv4用户间存在互通需求 ， 则需要在新建网络和原有网络间增加互通节点和协 议转换网关。 4．2 下一代互联网演进模式二 ：端到端双栈模式 对于现有互联网中设备对 IPv6的功能和性能支 持程度高，且启用双栈对现有用户和业务影响不大的 场景 ，可采用端到端双栈模式。如图2所示 ，在端到端 双栈模式中，将现有的IPv4网络设备全面升级启动支 持 IPv6，对于接人用户为 IPv4终端，可使用 IPv4协议 栈传送业务 ；对于接人用户为 IPv6终端 ，则使用 IPv6 协议栈传送业务。当互联网应用逐步从 IPv4业务平台 迁移到 IPv6业务平台，用户逐步从 IPv4终端更新为 IPv6终端 ，则可关闭网络中的 IPV4协议栈，完成网络 从 IPv4向 IPv6的过渡 。 移动终端 移动终端 图 2 端到端双栈 网络架构 端到端双栈模式能够在现有 网络上快速具备对 IPv6用户和应用的支持，且总体投资较小。但是这种 模式对网络设备的要求较高，且在网络设备启用双栈 的过程中可能对现有 IPv4的用户和应用造成影响，对 于网络范 围较广和设备数量较多的运营商部署起来 难度较大。 4．3 下一代互联网演进模式三：阶段过渡模式 基于 IPv4的互联网已经获得蓬勃发展 ，如此众多 的用户和应用迁移到支持 IPv6的周期较长 ，而种类繁 杂的网络设备升级支持 IPv6协议栈也有待时日。在如 此漫长的迁移过程中，现有网络的演进需要考虑不同 阶段业务的迁移程度和网络升级改造程度，制定不同 的过渡策略。 (1)第一阶段 网络中开始出现少数 IPv6用户或应用平台，网络 设备仍主要支持 IPv4协议栈。对于现有的 IPV4应用， 仍使用原有的 IPv4网络和业务平台提供，对用户使用 没有影响。对于新增的 IPv6用户，在原有 IPv4网络架 构中使用隧道技术提供 IPv6数据包的传送。如图 3左 侧 图所示 ，IPv6用户侧需要增加隧道网关 ，IPv6网络 侧也同样需要设置隧道网关 ，以便将 IPv6数据包封装 到 IPv4隧道中传送 (IPv6overIPv4隧道)。 目前，美 国的 Comcast(有线运 营商)采用此 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 (基于 6RD技术)在现有 IPv4网络架构上提供 IPv6的 新应用。 (2)第二阶段 IPv6应用已较为广泛应用，与 IPv4应用持平 ，局 部网络已支持 IPv6协议栈。如图3右侧图所示 ，骨干 网络支持 IPv4／v6双栈 ，部分城域网络支持 IPV4／V6双 栈，但仍有部分城域网络仍为 IPv4网络。在原有 IPv4 网络架构中提供 IPv6用户和应用时，需要采用隧道技 术将用户侧 IPv6主机或子网与支持 IPV6的骨干网络 连接 ，实现端到端 IPv6的应用提供。 同时，对于 IPv4和 IPv6用户问的互通需求 ，需要 采用协议转换技术解决不 同协议栈主机的数据包转 换 。网络部署 CGN(运营商级 NAT)，CGN采用的也是 各种 NAT技术 ，其与传统 NAT的差异性在于该设备 可提供对大量运营商用户的转换，具备更高的会话处 理能力和高可靠性。 (3)第三阶段 IPv6用户和应用已成为主流，网络中所有设备已 · 5l· 发 展 策 略 《电信网技~)2010年 8月第8期 口 业务还没有获得广泛应用的运营商 ，则可以采用端到 端双栈模式。当然，不同的演进模式也需要基于现网 的试验及测试进行验证 ，才能真正达成技术方案与网 络部署的一致 ，以利于做出适当的选择。 5 结束语 现有 IPv4网络向基于 IPv6的下一代互联网的演 进已成大势所趋 ，但是如何顺利完成从 IPv4到 IPv6 的平滑演进 ，是需要 IP网络运营商重点解决的问题。 在平滑演进过程 中，不仅重视现有 IPv4已成熟的用户 和应用在 IPv6环境中的持续稳定发展 ，也应该结合网 络实际情况，选择过渡方案平稳 、演进难度和成本都 较小的方案。 在 IPv6演进过程中，网络过渡只是其中一个重要 环节 ，更重要的是推进整体产业链的成熟和发展，尤 其是加快 IPv6的业务创新、应用和终端开发升级。另 一 方面 ，由于 目前的过渡技术还处 于研究阶段 ，缺少 具有运营级特性的成熟网络产品，在进一步的研究中 应更注重新技术创新 ，在过渡技术研发 、设备制造等 方面实现突破 ，并促进国际和国内标准的成熟 ，缩小 中国与欧美等发达互联网国家的数字鸿沟。 参考文献 1 ITU—TY．2051．GeneralOverviewofIPv6-basedNGN．2008 2 3GPP TR 23．975 V0．3．0．IPv6 Migration Guidelines(Release 10)．2010 3 IETF draft．ietf-behave．v6v4一framework一09．Framework for IPv4／v6 Translation．2010 Research on Next Generation Intemet Migration Strategy Abstract To solve the problem of shortage of the IPv4 address and promote the existing Internet in service quality，safety management，mobility etc，IPv6-based next generation Intemet obtains more and more attention．In this article，the technical characteristics and development trend ofIPv6 are introduced．Analysis ofthe IPv6-based next generation Internet migration strategies and different networking architecture are also introduced for various Intemet service providers． Key words next generation internet，IPv6，netw ork migration，transition technology (收稿 日期 ：2010—05．24) 中兴通讯与 UCell在乌兹别克斯坦 Memiguven表示。 成功开通 LTE网络 近 日，中兴通讯 正式 对外宣 布 ，已 同乌兹别 克斯坦 领先 运营商 UCell在首都塔什干成功开通了 LTE网络。此次建 网使用 的是基 于中兴通讯先进 SDR技术 的 UniRAN 解决 方 案，单用户峰值速率达到 lOOMbiffs，UCell还在现场演示了 高清流媒体播放 、文件上传和下载 、网页浏览 以及 VolP呼 叫等 LTE业 务。UCell是 TeliaSonera集团下属公 司 。这也 是 独联体地区最早部署的LTE网络之一。 “乌兹别克斯坦已经成为世界上拥有 4G通信网络的国 家之一，我们对此深感自豪。作为拥有一百多年通信运营历 史的TeliaSonera中一员 ，我们致力于为客户提供领先的通 信 技术 和 卓越 的无 线 数 据体 验 。 ”UCell的 CEO Oguz 中兴通讯与 Telefonica旗下 Iberbanda部署 西班牙首个 WiMAX商用网 近 日，中兴通 讯正 式对 外 宣布 ，公 司与 Telefonica控 股 公 司 Iberbanda在西 班牙 本土部 署了西 班牙第 一个 WiMAx 802．16e商用网络 。 2009年 12月 ，中兴通讯与 Iberbanda签署了一份为期 两年、总数达 500个基站的 WiMAX部署 合同 劳动合同范本免费下载装修合同范本免费下载租赁合同免费下载房屋买卖合同下载劳务合同范本下载 ，意在通过 wi 面向西班牙的农村和郊区等提供无线宽带通信服 务 。按 照双方计划 ，该项部署 将优先覆 盖西班牙加利西 亚地 区和阿斯图里亚斯地区，为客户提供高品质的高速宽带接 人服务 。 · 53·