【文章摘要】
詳細(xì)闡述了中國需要發(fā)展IPv6 技術(shù)的原因、IPv6 的網(wǎng)絡(luò)作用、IPv6 在國內(nèi)的部署與推廣情況、IPv6 相比IPv4 的優(yōu)勢。
【關(guān)鍵詞】
IPv4 ；IPv6
1 中國需要發(fā)展IPv6 技術(shù)的原因
1）對于IPv4 技術(shù)，中國沒有發(fā)言權(quán)， 造成了IP 地址申請困難的處境。中國可以通過參與國際IPv6 的研究，爭取成為IPv6 頂級地址分配單位之一，從根本上來解決地址申請的問題。
2）如果中國可以設(shè)立域名解析根服務(wù)器，能加快域名解析的速度，減少不必要的出國流量，同時(shí)也可以避免受制于人，有利于國家的信息安全。
3）國內(nèi)科研單位和生產(chǎn)廠商可以利用本土化的優(yōu)勢搶占商機(jī)，研究和分析IPv6 協(xié)議的核心技術(shù)，設(shè)計(jì)IPv6 網(wǎng)絡(luò)安全產(chǎn)品，研制具有中國自主知識產(chǎn)權(quán)的IPv6 網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備，從而在爭奪IPv6 市場份額當(dāng)中獲取主動(dòng)。中國電信業(yè)三大運(yùn)營商可以借此機(jī)會在將來的IPv6 商業(yè)運(yùn)用中占得先機(jī)，甚至有可能讓國內(nèi)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備生產(chǎn)商按照中國網(wǎng)絡(luò)企業(yè)的意見設(shè)計(jì)并生產(chǎn)更符合中國網(wǎng)絡(luò)情況的硬件產(chǎn)品。
4）第四代移動(dòng)通信技術(shù)明確要求采用IPv6 協(xié)議。作為移動(dòng)通信用戶最多的中國，用戶對于信號質(zhì)量和功能要求越來越高，市場需求巨大，這也促使了我國需要加大移動(dòng)IPv6 技術(shù)研究的投入。
2 IPv6 是IP 協(xié)議，對應(yīng)OSI 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)模型中的網(wǎng)絡(luò)層
圖1 TCP/IP 協(xié)議的層次結(jié)構(gòu)
圖6 系統(tǒng)程序流程圖

現(xiàn)在我們還在使用IPv4，但是IPv6 我們也在使用，只不過是在慢慢地從IPv4 過渡到IPv6。而IPv4 和IPv6 都是IP 協(xié)議。IP 協(xié)議是TCP/IP 協(xié)議簇的重要組成部分。
TCP/IP 協(xié)議簇是Internet 采用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，簡稱TCP/IP 協(xié)議。由于種種原因，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO 并沒有把TCP/IP 協(xié)議納為國際標(biāo)準(zhǔn)，但是TCP/IP 協(xié)議卻是事實(shí)上的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，也是目前使用最多的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。TCP/IP 協(xié)議的層次結(jié)構(gòu)如圖1 如下：
與OSI 的協(xié)議層次比較，在TCP/IP 協(xié)議中沒有定義相應(yīng)的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，而是結(jié)合這兩層的特性給出一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口層。TCP/IP 模型與OSI 模型的一個(gè)重要區(qū)別是可靠性問題。OSI 模型在所有各層都進(jìn)行差錯(cuò)校驗(yàn)和處理，而TCP/ IP 僅在TCP 層，即僅在端到端進(jìn)行差錯(cuò)控制，在安全性方面存在一些不足。TCP/IP 協(xié)議與OSI 模型的關(guān)系如圖2 所示：
圖2 TCP/IP 與OSI 關(guān)系模型
根據(jù)圖2 比較所示，我們可以得出以下結(jié)論。
相似之處：兩者都是分層協(xié)議，并且分層的功能基本相同，IP 層和網(wǎng)絡(luò)層相對應(yīng)。
不同之處：層次數(shù)目不同，OSI 中的網(wǎng)絡(luò)層可以提供面向連接和無連接兩種服務(wù)，而TCP/IP 協(xié)議中的IP 層僅有無連接的服務(wù)。
3 IPv6 在國內(nèi)的部署與推廣。
1998 年12 月IETF 發(fā)布了IPv6 協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)RFC2460，至今已有十七年。IPv6 技術(shù)的提出是為了解決IPv4 網(wǎng)絡(luò)面臨的多種問題。
鑒于IPv4 面臨不足以解決中國廣大用戶的需求，從20 世紀(jì)90 年代末開始，在相關(guān)部委科技計(jì)劃的支持下，一批IPv6 關(guān)鍵技術(shù)研究課題作為國家重大項(xiàng)目而立項(xiàng)，并陸續(xù)取得了突破性成果，為我國開展IPv6 為基礎(chǔ)核心協(xié)議的下一代Internet 的研究奠定了較好的基礎(chǔ)。
我國CERNET 網(wǎng)絡(luò)中心于1998 年6 月加入IPv6 試驗(yàn)床6Bone，同年11 月成為其骨干網(wǎng)成員，從6Bone 獲得了3FFE:3200::/24 的地址空間，并建立了5 條以隧道方式為基礎(chǔ)的國際IPv6 虛擬鏈路，直接通達(dá)美國、英國和德國的IPv6 網(wǎng)絡(luò)，幾乎與所有現(xiàn)有的6Bone 成員互聯(lián)。6Bone 試驗(yàn)床按地區(qū)分配次級聚類，向CSTNET 及全社會提供IPv6 地址的分配， 從3FFE:3221:01::/40 開始分配，共1024 個(gè)大單位可以獲得40 位前綴的IPv6 地址塊接入隧道；從3FFE:3225:0001/48 開始， 共65536 個(gè)小單位可以獲得48 位前綴的IPv6 地址塊；從3FFE:322f: FFFF: FFFF0 /64 開始，共268425456 個(gè)人可以獲得64 位前綴的IPv6 地址接入，并保留了2/3 的地址。
2004 年12 月中國教育和科研計(jì)算機(jī)網(wǎng)CERNET 建成主干IPv6 網(wǎng)絡(luò)CERNET2，并通過驗(yàn)收。CERNET2 是目前全國最大的純IPv6 網(wǎng)絡(luò)，CERNET2 主干網(wǎng)以2.5 ～ 10Gb/s 傳輸速率連接分布在中國主要城市的20 個(gè)核心節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了全國200 多所高等院校接入CERNET2。2008 年8 月北京第29 屆奧利匹克運(yùn)動(dòng)會通過與CERNET2 連接，迅速地、高質(zhì)量地將奧運(yùn)比賽現(xiàn)場信息傳向世界。
根據(jù)“十二五”規(guī)劃的指示精神，中國移動(dòng)、中國電信、中國聯(lián)通已經(jīng)在緊鑼密鼓地將自己的網(wǎng)絡(luò)從IPv4 升級到IPv6。我國政府的目標(biāo)是到2015 年底，IPv6 用戶超過2500 萬人，網(wǎng)絡(luò)普及率達(dá)到45％， 骨干網(wǎng)全面支持IPv6，主要商業(yè)網(wǎng)站、教育科研網(wǎng)站和政府網(wǎng)站支持IPv6。為實(shí)現(xiàn)新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展目標(biāo)， IPv6 2015 年前必須實(shí)現(xiàn)規(guī)模商用，2015 年后實(shí)現(xiàn)全面商用。
現(xiàn)在眾多的廠商已經(jīng)在所生產(chǎn)的軟硬件網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上全面支持IPv6 協(xié)議，幾乎所有的主流操作系統(tǒng)均支持IPv6 協(xié)議。
4 IPv6 比IPv4 更具優(yōu)勢，必能取代IPv4
為了繼續(xù)互聯(lián)網(wǎng)和私有內(nèi)部網(wǎng)的發(fā)展，IPv4 終將被取代。而IPv6 就是根據(jù)現(xiàn)在商業(yè)需求開發(fā)出來的，與IPv4 相互之間不兼容，脫胎于IPv4，卻又遠(yuǎn)優(yōu)于IPv4。
4.1 IPv6 能解決地址耗盡問題
IPv6 地址總數(shù)為2 的128 次方，幾乎接近無限。我國大陸分得的IPv6 地址數(shù)也幾乎是天文數(shù)字：7 乘以10 的32 次方(7× 兆× 兆，一兆=1 萬萬億)，僅次巴西、美國排第三。
通過提供足夠使用的地址空間，IPv6 解決了IPv4 的公用地址耗盡問題。而且IPv4 過渡到IPv6 具有巨大的商業(yè)利益， 手機(jī)、汽車、器械，甚至每個(gè)人，都能分配到多個(gè)全球可達(dá)的地址。
4.2 IPv6 能解決不連續(xù)地址空間問題
在IPv4 中，沒有一個(gè)尋址規(guī)則能同時(shí)應(yīng)用家用網(wǎng)絡(luò)和企業(yè)網(wǎng)絡(luò)這兩類網(wǎng)絡(luò)以達(dá)到無縫連接。不連續(xù)網(wǎng)絡(luò)中的連接需要中間設(shè)備，如NAT 或代理服務(wù)器。而在IPv6 中，家用網(wǎng)絡(luò)和企業(yè)網(wǎng)絡(luò)都可以被分配到全球性地址前綴，能無縫連接并受到安全限制，如防火墻。
4.3 IPv6 能解決互聯(lián)網(wǎng)地址分配問題
在IPv6 中，公用地址前綴被分配到區(qū)域互聯(lián)網(wǎng)檔案，然后它再按正常需求為其他ISP 和組織分配地址前綴。這種新的地址分配方法保證了地址前綴能按照區(qū)域連接需求進(jìn)行全球性的分配，使得全球所有組織都能夠享用可用的IPv6 地址空間， 而不必像現(xiàn)在一樣為了從ISP 獲得IPv4 公用地址空間前綴而花錢。
4.4 IPv6 能恢復(fù)端對端通信
在IPv6 中，已經(jīng)無需為節(jié)約公用地址空間而使用NAT，對應(yīng)用程序和網(wǎng)關(guān)的開發(fā)者來說，映射地址和端口所帶來的問題也隨之消失。更重要的是，包中的地址在傳送時(shí)不會改變，這使得互聯(lián)網(wǎng)上主機(jī)間的端對端通信恢復(fù)了。
恢復(fù)了全球?qū)ぶ泛投藢Χ诉B接，IPv6 就不會給基于ad hoc 連接和基于點(diǎn)的通信的應(yīng)用程序帶來障礙，而且也無需在Internet 上部署回送服務(wù)器。另外，軟件開發(fā)者對基于點(diǎn)的應(yīng)用程序更易開發(fā)，可以給其帶來可觀的商業(yè)利益。
4.5 IPv6 使用限域地址和地址選擇
IPv4 節(jié)點(diǎn)無法區(qū)分地址類型，會把來自內(nèi)部地址的通信流發(fā)送到公用地址。而IPv6 地址有“作用域”（一個(gè)限定的網(wǎng)絡(luò)區(qū)域，在其內(nèi)部保持唯一性和相關(guān)性），發(fā)送節(jié)點(diǎn)能夠區(qū)分它們的類別，并在初始化通信時(shí)，選用作用域中匹配的最合適的源地址和目標(biāo)地址。
4.6 IPv6 有更高的發(fā)送效率
IPv6 報(bào)頭是固定大小的（40 字節(jié)），這使得路由器能更快地處理IPv6 包。IPv6 全球地址的地址結(jié)構(gòu)是分等級可匯總的， 這意味著在組織和互聯(lián)網(wǎng)的路由器的路由表中只需較少的路線分析，未來使用多數(shù)據(jù)類型的高寬帶程序能更高效的運(yùn)行。
4.7 IPv6 有安全性和移動(dòng)性支持
IPv6 是專為支持安全性（IPsec）和移動(dòng)性（移動(dòng)IPv6）而設(shè)計(jì)的。使用唯一的全球地址空間，IPv6 能夠保護(hù)數(shù)據(jù)包穿越整個(gè)IPv6 互聯(lián)網(wǎng)全程的安全。
5 結(jié)束語
雖然中國在IPv6 技術(shù)研究的起步晚于日本和韓國等國，但是中國Internet 和通信市場的巨大空間和前景都使中國的IPv6 技術(shù)研究能夠有機(jī)會、有潛力成為未來IPv6 產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程中舉足輕重的一部分。
【參考文獻(xiàn)】
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