IPv6路由協(xié)議在網(wǎng)絡(luò)通信中的應(yīng)用
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自從1991年IPv6的概念被提出以來，在各方的努力下，包括地址結(jié)構(gòu)、路由、IPv4/IPv6過渡、移動IPv6在內(nèi)的各項(xiàng)IPv6路由協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)目前已經(jīng)完成，IPv6技術(shù)也從研究階段過渡到實(shí)施階段。許多廠家已經(jīng)開發(fā)了各種類型的IPv6設(shè)備，測試表明這些設(shè)備可以初步滿足運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)的要求。一些運(yùn)營商和研究機(jī)構(gòu)建立了規(guī)模不等的IPv6網(wǎng)絡(luò)，并實(shí)現(xiàn)了全球互聯(lián)，向企業(yè)用戶和個(gè)人用戶提供接入服務(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)基金會等部門啟動CNGI(中國下一代互聯(lián)網(wǎng))核心網(wǎng)項(xiàng)目，本項(xiàng)目通過建設(shè)一個(gè)高性能的網(wǎng)絡(luò)平臺，促進(jìn)我國電信運(yùn)營業(yè)的新業(yè)務(wù)和應(yīng)用的開發(fā)，帶動我國民族信息產(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(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀及存在的問題
對于IPv6及下一代互聯(lián)網(wǎng)來說，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)，如視頻會議、VoIP、文件共享、信息家電、及時(shí)通信以及上面提到的移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。目前，部分國外廠家在此領(lǐng)域也進(jìn)行了一些前瞻性的開發(fā)，實(shí)現(xiàn)了相應(yīng)的原型產(chǎn)品，但這些應(yīng)用產(chǎn)品側(cè)重于功能的初步開發(fā)，缺乏完整的體系結(jié)構(gòu)和良好的可擴(kuò)展性，也沒有配套的支撐管理系統(tǒng)，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，廠商和運(yùn)營商合作開發(fā)新型業(yè)務(wù)及應(yīng)用成為非常重要的工作。對于運(yùn)營商來說，需要明確用戶在下一代互聯(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(gòu)，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(guī)范，爭取在下一代互聯(lián)網(wǎng)的價(jià)值鏈中占據(jù)有利地位。對于設(shè)備制造商來說，根據(jù)運(yùn)營商的業(yè)務(wù)需求和網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)現(xiàn)狀，盡早開發(fā)出符合市場需求的業(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)鍵問題，如：業(yè)務(wù)質(zhì)量、業(yè)務(wù)安全、用戶的標(biāo)識與認(rèn)證、用戶狀態(tài)及定位等，這些問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(tǒng)IPv4網(wǎng)絡(luò)的解決方案。
二、IPv6的移動數(shù)據(jù)能力
移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)是在移動通信平臺上開展的多種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，如：視頻點(diǎn)播、移動定位、遠(yuǎn)程監(jiān)控、企業(yè)網(wǎng)絡(luò)訪問、多媒體短信、互聯(lián)網(wǎng)訪問、WAP和電子商務(wù)等。移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)是移動通信和數(shù)據(jù)通信相互結(jié)合的產(chǎn)物，與固網(wǎng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)相比，更能體現(xiàn)業(yè)務(wù)的個(gè)性化和多樣化特色，它是繼移動話音后有可能帶動移動網(wǎng)絡(luò)快速發(fā)展的重要?jiǎng)恿?。目前移動網(wǎng)絡(luò)主要采用IPv4協(xié)議來支持?jǐn)?shù)據(jù)業(yè)務(wù)，但在移動網(wǎng)絡(luò)中采用IPv4協(xié)議在許多方面的實(shí)現(xiàn)效果并不是很理想。以地址為例，由于IPv4地址很有限，負(fù)責(zé)亞太地區(qū)IP地址分配的APNIC(Asia-Pacific Network Information Center，亞太網(wǎng)絡(luò)信息中心)規(guī)定，移動運(yùn)營商在為移動終端分配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(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)訪問和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，就會存在許多困難。IPv6路由協(xié)議在設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮了移動需求，并將移動IPv6作為IPv6路由協(xié)議的基本組成部分，因此已經(jīng)成為移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的主要候選協(xié)議。3GPP組織已經(jīng)將IPv6路由協(xié)議作為第三代移動通信3G系統(tǒng)的重要組成部分，并規(guī)定在3GPP R5版本中采用IPv6路由協(xié)議來支持IMS(IP Multimedia Subsystem，基于IP的多媒體子系統(tǒng))。移動數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)采用IPv6路由協(xié)議可實(shí)現(xiàn)移動終端之間、移動終端和固網(wǎng)終端之間端到端的雙向通信，從而使移動通信形式和功能更加多樣化。
目前，IETF和3GPP針對在移動網(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。由于全球移動終端數(shù)量巨大，全球剩下的約1/3的IPv4地址空間不能滿足移動用戶的需求，而IPv6地址空間非常巨大，可以為每個(gè)移動用戶分配公有的IPv6地址。如何在3G核心網(wǎng)中為移動終端配置IPv6地址是非常重要的問題，IETF根據(jù)3GPP需求制訂了基于IPv6路由協(xié)議承載數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的相關(guān)建議，并形成了RFC3314和RFC3316等，還有部分內(nèi)容正在討論之中，處在草案階段。移動網(wǎng)絡(luò)為終端配置IPv6地址的方式有兩種：有狀態(tài)地址配置和無狀態(tài)地址配置.有狀態(tài)地址配置需要DHCP服務(wù)器來給終端配置IPv6地址,無狀態(tài)地址配置方式不需要另外的實(shí)體(除GGSN外)參與地址配置過程。
由于移動終端可通過多種接入技術(shù)實(shí)現(xiàn)對于IP網(wǎng)絡(luò)的訪問，如：WLAN、GPRS/3G蜂窩系統(tǒng)等，所以當(dāng)用戶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(xiàn)有的通信會話連接(如TCP連接等)。移動IPv4和移動IPv6都可使用戶跨越不同接入介質(zhì)，并能保證網(wǎng)絡(luò)層以上會話的正常進(jìn)行，同時(shí)用于跨越不同移動網(wǎng)絡(luò)時(shí)(不同GGSN域間)移動功能的實(shí)現(xiàn)。與移動IPv4相比，移動IPv6在許多方面進(jìn)行了改進(jìn)，如：取消了移動IPv4中的外地代理(FA)，方便了移動IP的實(shí)施；用IPv6協(xié)議機(jī)制實(shí)現(xiàn)了路由優(yōu)化，可克服移動IPv4中的三角路由問題；移動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)之間實(shí)施路由優(yōu)化；IPv6地址空間大，便于為移動終端分配轉(zhuǎn)交地址；在移動IPv6中，發(fā)向移動節(jié)點(diǎn)的大量數(shù)據(jù)可利用IPv6的路由報(bào)頭進(jìn)行傳送，而移動IPv4中隧道方式的開銷較大。移動IPv6能有效地解決無線和有線網(wǎng)絡(luò)中主機(jī)移動性問題，對于增強(qiáng)3G網(wǎng)絡(luò)中終端的移動性是一個(gè)可行的補(bǔ)充方案。目前移動IPv6的建議是今年6月份在IETF剛剛通過的RFC3755(Mobility support in IPv6)。
三、中國電信在IPv6方面的工作
作為國內(nèi)最大固網(wǎng)運(yùn)營商--中國電信集團(tuán)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)行了長期的跟蹤研究。作為中國電信集團(tuán)公司的直屬研究機(jī)構(gòu)--中國電信股份有限公司北京研究院在IPv6領(lǐng)域開展了長期深入的研究和實(shí)踐工作。
2001年5月份開始，中國電信進(jìn)行了IPv6總體技術(shù)方案項(xiàng)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(xì)的調(diào)研和研究，根據(jù)相關(guān)國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)和國際標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)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(guī)劃和IPv6地址分配、IPv4向IPv6過渡的技術(shù)方案、路由協(xié)議擴(kuò)展、DNS擴(kuò)展、IPv6對移動性的支持、IPv6對實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的支持、網(wǎng)絡(luò)安全機(jī)制、IPv6對上層的影響、路由器升級方案、中國電信數(shù)據(jù)網(wǎng)的過渡策略以及相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)方案等。
2002年8月份，北京研究院編制地址申請報(bào)告，協(xié)助集團(tuán)公司相關(guān)部門從APNIC申請到了正式的IPv6地址:2001:c68::/32，中國電信也成為國內(nèi)最早從APNIC拿到IPv6正式地址的電信運(yùn)營商，從而為IPv6的進(jìn)一步的研究工作打下了良好的基礎(chǔ)。對于申請到的地址，中國電信已初步完成地址的實(shí)驗(yàn)性分配和規(guī)劃工作，為正式分配做好準(zhǔn)備。從2003年4月份起，北京院在湖南IPv6試驗(yàn)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)和建立了一個(gè)覆蓋北京、上海、廣州、長沙四個(gè)省市的IPv6路由協(xié)議實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)，并對此網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了一系列的實(shí)驗(yàn)和測試工作，包括設(shè)備測試、互通性測試、IPv6路由協(xié)議測試、用戶接入試驗(yàn)、業(yè)務(wù)試驗(yàn)、安全測試及QoS測試等。這些試驗(yàn)采用了多廠家的設(shè)備，其中部分實(shí)驗(yàn)是在中國電信的現(xiàn)行網(wǎng)上進(jìn)行的。從試驗(yàn)中得到的許多重要的結(jié)論為將來深入研究NGI/IPv6打下了良好的基礎(chǔ),目前此網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了和全球IPv6網(wǎng)絡(luò)的互通。
從傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)向下一代互聯(lián)網(wǎng)的演進(jìn)是非常復(fù)雜和重要的問題。北京研究院針對運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際情況和技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，在試驗(yàn)和參考國外運(yùn)營商經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對于新技術(shù)進(jìn)行取舍和整合，提出了國內(nèi)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(gòu)，關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)以及相關(guān)試驗(yàn)等。我們期望通過努力，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(yùn)營商、設(shè)備制造商和用戶帶來實(shí)際的益處。
編輯：小宇
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