IPv6 技術在中國的發展探究

【文章摘要】
詳細闡述了中國需要發展IPv6 技術的原因、IPv6 的網絡作用、IPv6 在國內的部署與推廣情況、IPv6 相比IPv4 的優勢。
【關鍵詞】
IPv4 ；IPv6
1 中國需要發展IPv6 技術的原因
1）對于IPv4 技術，中國沒有發言權， 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）如果中國可以設立域名解析根服務器，能加快域名解析的速度，減少不必要的出國流量，同時也可以避免受制于人，有利于國家的信息安全。
3）國內科研單位和生產廠商可以利用本土化的優勢搶占商機，研究和分析IPv6 協議的核心技術，設計IPv6 網絡安全產品，研制具有中國自主知識產權的IPv6 網絡硬件設備，從而在爭奪IPv6 市場份額當中獲取主動。中國電信業三大運營商可以借此機會在將來的IPv6 商業運用中占得先機，甚至有可能讓國內網絡設備生產商按照中國網絡企業的意見設計并生產更符合中國網絡情況的硬件產品。
4）第四代移動通信技術明確要求采用IPv6 協議。作為移動通信用戶最多的中國，用戶對于信號質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IPv6 技術研究的投入。
2 IPv6 是IP 協議，對應OSI 網絡體系結構模型中的網絡層
圖1 TCP/IP 協議的層次結構
圖6 系統程序流程圖

現在我們還在使用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 協議。IP 協議是TCP/IP 協議簇的重要組成部分。
TCP/IP 協議簇是Internet 采用的網絡協議，簡稱TCP/IP 協議。由于種種原因，國際標準化組織ISO 并沒有把TCP/IP 協議納為國際標準，但是TCP/IP 協議卻是事實上的計算機網絡工業標準，也是目前使用最多的網絡體系結構和網絡協議。TCP/IP 協議的層次結構如圖1 如下：
與OSI 的協議層次比較，在TCP/IP 協議中沒有定義相應的物理層和數據鏈路層，而是結合這兩層的特性給出一個網絡接口層。TCP/IP 模型與OSI 模型的一個重要區別是可靠性問題。OSI 模型在所有各層都進行差錯校驗和處理，而TCP/ IP 僅在TCP 層，即僅在端到端進行差錯控制，在安全性方面存在一些不足。TCP/IP 協議與OSI 模型的關系如圖2 所示：
圖2 TCP/IP 與OSI 關系模型
根據圖2 比較所示，我們可以得出以下結論。
相似之處：兩者都是分層協議，并且分層的功能基本相同，IP 層和網絡層相對應。
不同之處：層次數目不同，OSI 中的網絡層可以提供面向連接和無連接兩種服務，而TCP/IP 協議中的IP 層僅有無連接的服務。
3 IPv6 在國內的部署與推廣。
1998 年12 月IETF 發布了IPv6 協議標準RFC2460，至今已有十七年。IPv6 技術的提出是為了解決IPv4 網絡面臨的多種問題。
鑒于IPv4 面臨不足以解決中國廣大用戶的需求，從20 世紀90 年代末開始，在相關部委科技計劃的支持下，一批IPv6 關鍵技術研究課題作為國家重大項目而立項，并陸續取得了突破性成果，為我國開展IPv6 為基礎核心協議的下一代Internet 的研究奠定了較好的基礎。
我國CERNET 網絡中心于1998 年6 月加入IPv6 試驗床6Bone，同年11 月成為其骨干網成員，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的國際IPv6 虛擬鏈路，直接通達美國、英國和德國的IPv6 網絡，幾乎與所有現有的6Bone 成員互聯。6Bone 試驗床按地區分配次級聚類，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算機網CERNET 建成主干IPv6 網絡CERNET2，并通過驗收。CERNET2 是目前全國最大的純IPv6 網絡，CERNET2 主干網以2.5 ～ 10Gb/s 傳輸速率連接分布在中國主要城市的20 個核心節點，實現了全國200 多所高等院校接入CERNET2。2008 年8 月北京第29 屆奧利匹克運動會通過與CERNET2 連接，迅速地、高質量地將奧運比賽現場信息傳向世界。
根據“十二五”規劃的指示精神，中國移動、中國電信、中國聯通已經在緊鑼密鼓地將自己的網絡從IPv4 升級到IPv6。我國政府的目標是到2015 年底，IPv6 用戶超過2500 萬人，網絡普及率達到45％， 骨干網全面支持IPv6，主要商業網站、教育科研網站和政府網站支持IPv6。為實現新一代信息技術產業“十二五”發展目標， IPv6 2015 年前必須實現規模商用，2015 年后實現全面商用。
現在眾多的廠商已經在所生產的軟硬件網絡設備上全面支持IPv6 協議，幾乎所有的主流操作系統均支持IPv6 協議。
4 IPv6 比IPv4 更具優勢，必能取代IPv4
為了繼續互聯網和私有內部網的發展，IPv4 終將被取代。而IPv6 就是根據現在商業需求開發出來的，與IPv4 相互之間不兼容，脫胎于IPv4，卻又遠優于IPv4。
4.1 IPv6 能解決地址耗盡問題
IPv6 地址總數為2 的128 次方，幾乎接近無限。我國大陸分得的IPv6 地址數也幾乎是天文數字：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 具有巨大的商業利益， 手機、汽車、器械，甚至每個人，都能分配到多個全球可達的地址。
4.2 IPv6 能解決不連續地址空間問題
在IPv4 中，沒有一個尋址規則能同時應用家用網絡和企業網絡這兩類網絡以達到無縫連接。不連續網絡中的連接需要中間設備，如NAT 或代理服務器。而在IPv6 中，家用網絡和企業網絡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 能解決互聯網地址分配問題
在IPv6 中，公用地址前綴被分配到區域互聯網檔案，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域連接需求進行全球性的分配，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 能恢復端對端通信
在IPv6 中，已經無需為節約公用地址空間而使用NAT，對應用程序和網關的開發者來說，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不會改變，這使得互聯網上主機間的端對端通信恢復了。
恢復了全球尋址和端對端連接，IPv6 就不會給基于ad hoc 連接和基于點的通信的應用程序帶來障礙，而且也無需在Internet 上部署回送服務器。另外，軟件開發者對基于點的應用程序更易開發，可以給其帶來可觀的商業利益。
4.5 IPv6 使用限域地址和地址選擇
IPv4 節點無法區分地址類型，會把來自內部地址的通信流發送到公用地址。而IPv6 地址有“作用域”（一個限定的網絡區域，在其內部保持唯一性和相關性），發送節點能夠區分它們的類別，并在初始化通信時，選用作用域中匹配的最合適的源地址和目標地址。
4.6 IPv6 有更高的發送效率
IPv6 報頭是固定大小的（40 字節），這使得路由器能更快地處理IPv6 包。IPv6 全球地址的地址結構是分等級可匯總的， 這意味著在組織和互聯網的路由器的路由表中只需較少的路線分析，未來使用多數據類型的高寬帶程序能更高效的運行。
4.7 IPv6 有安全性和移動性支持
IPv6 是專為支持安全性（IPsec）和移動性（移動IPv6）而設計的。使用唯一的全球地址空間，IPv6 能夠保護數據包穿越整個IPv6 互聯網全程的安全。
5 結束語
雖然中國在IPv6 技術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 技術研究能夠有機會、有潛力成為未來IPv6 產業化進程中舉足輕重的一部分。
【參考文獻】
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