IPv6 是“Internet Protocol Version 6”的縮寫,也被稱作下一代互�(lián)�(wǎng)�(xié)�,它是由IETF(The Internet Engineering Task Force)設計的用來替代�(xiàn)行的IPv4 �(xié)議的一種新的IP �(xié)��
?�?)支持更多的服務類型�
?�?)允許協(xié)議繼�(xù)演變,增加新的功�,使之適應未來技術的�(fā)��
?�?)IPV6簡化了報文頭部格式,字段只有7�,加快報文轉�(fā),提高了吞吐��
�4)提高安全�。身份認證和隱私權是IPV6的關鍵特性;
?�?)IPV6地址長度�128比特,地址空間增大�2�96次方��
?�?)靈活的IP報文頭部格式。使用一系列固定格式的擴展頭部取代了IPV4中可變長度的選項字段。IPV6中選項部分的出現(xiàn)方式也有所變化,使路由器可以簡單路過選項而不做任何處�,加快了報文處理速度�
1 泛在�(wǎng)絡基本概�
Ubiquitous(無所不在)源自拉丁語,意為存在于任何地方� 1991年Xerox實驗室的計算機科學家 Mark Weiser首次提出“泛在計算”(Ubiquitous Computing)的概念,描述了任何人無論何�、何地都可以通過合適的終端設備與�(wǎng)絡進行連接,獲取個性化信息服務。隨著IT技術和通信技術的�(fā)�,通信�(wǎng)絡將不僅僅要滿足人與人之間的通信需�,而且要進一步發(fā)展到人與機器(或物體)以及機器到機器之間的通信,并朝著無所不在的網(wǎng)絡方向演進。在未來異構的網(wǎng)絡環(huán)境中,廣域網(wǎng)、局域網(wǎng)、車域網(wǎng)、家域網(wǎng)、個域�(wǎng)等不同層�、多種網(wǎng)絡技術會彼此互補、融合發(fā)�,并在微電子技術、嵌入式技�、短距離通信技�、傳感器技�、智能標簽技術的支撐下,最終促成“泛在信息社會的實現(xiàn)��
泛在�(wǎng)是指基于個人和社會的需�,利用現(xiàn)有的和新的網(wǎng)絡技�,實�(xiàn)人與�、人與物、物與物之間按需進行的信息獲�、傳�、存�、認�、決�、使用等服務,泛在網(wǎng)�(wǎng)絡具備超強的�(huán)境感�、內(nèi)容感知及智能�,為個人和社會提供泛在的、無所不含的信息服務和應用�
�5C+5Any”是泛在�(wǎng)絡的關鍵特征�5C分別是:融合(Convergence),�(nèi)容(Contents�,計算(Computing),通信(Communication�,連接(Connectivity��5Any分別是:任何時間(Any time),任何地點(Anywhere�,任何服務(Any Service),任何�(wǎng)絡(Any Network�,任何對象(Any Object�??傮w意思是,通過底層全連通的、可靠的、智能的�(wǎng)�,以及融合的IT技術和通信技�,將通信服務擴展到教�、金�、智能建�、交�/物流、健康醫(yī)�、災害管�、安全服務等行業(yè),為人們提供更好的服務�
2 泛在�(wǎng)�(wǎng)絡架�
泛在�(wǎng)的網(wǎng)絡架構可以劃分為感知 /延伸層、網(wǎng)絡層、應用層組成的三層體系結�
?�?)泛在網(wǎng)的感知延伸層通過傳感器、二維條�、RFID標簽、多媒體信息等信息采集終端實�(xiàn)物理世界各類目標的屬�、標�、狀�(tài)、類�、數(shù)量、強度等的各類信息獲取,并通過�(wǎng)�、信息處理和中間件等技術將感知信息進行局部或全局地交互處理聚合等操作從而形成為�(wǎng)絡層提供物理世界的感知信息。感知延伸層必須解決低功�、低成本和小型化的問�,并且面向更敏感、更全面的感知能力方向發(fā)��
?�?)泛在網(wǎng)的網(wǎng)絡層包括接入�(wǎng)子層和核心網(wǎng)子層。接入網(wǎng)子層包括�(wèi)星至地面無線接入、有線寬帶接入、無線寬帶接��2G/3G/�3G移動接入等各種接入技術。核心網(wǎng)子層包括�(xiàn)有的電信�(wǎng)、互�(lián)�(wǎng)、廣電網(wǎng)、未來的下一代網(wǎng)絡(如NGN/NGI)以及各個行�(yè)自建的行�(yè)專用�(wǎng)�。泛在網(wǎng)絡既然作為一個網(wǎng)�,就需要一個統(tǒng)一的網(wǎng)絡架構和�(xié)議基�,目前在核心層面可以考慮與NGN/IMS融合,核心協(xié)議包括SIP和TCP/IP�,在接入層面需要考慮多種有線和無線技術的�(xié)�,如Wi- Fi,WAPI�2G�3G,LTE,UWB,ZigBee��
?�?)泛在網(wǎng)的應用層主要實現(xiàn)信息的處�、協(xié)�、共�、決�,包括應用支撐子層和應用服務子層。應用支撐子層向行業(yè)服務提供�(tǒng)一、固定的一些網(wǎng)絡支撐服�,特別是為一些行�(yè)融合服務提供支撐,以便支持不同行�(yè)之間的互�。應用服務子層包括泛在網(wǎng)公眾服務、行�(yè)專用服務�。業(yè)務和應用涉及海量信息的智能處�、分布式計算、中間件、信息發(fā)�(xiàn)等多種技��
3 泛在�(wǎng)感知延伸層的關鍵技�
泛在�(wǎng)感知延伸層的關鍵技術包括數(shù)�(jù)采集技�、無�/有線傳輸技�、組�(wǎng)技術、信息處理技術以及中間件技�,同時還涉及感知延伸層與�(wǎng)絡層的互通技��
?�?)數(shù)�(jù)采集技�。主要用于采集物理世界中�(fā)生的物理事件和數(shù)�(jù),包括各類物理量、標識、音�、視頻數(shù)�(jù),可以利用傳感器、RFID、一維碼/二維碼隨時隨地獲取物體信�,通過多媒體技術采集音、視頻信�,通過定位技術獲取物體定位信息�
?�?)無�/有線傳輸技�。主要用于補充和延伸接入�(wǎng)�,使得網(wǎng)絡能夠把各種“物”接入到�(wǎng)�,目�,主要采用各種短距離無線通信技�,包� IEEE802.15.4,UWB,NFC,藍牙技術等�
?�?)組�(wǎng)技術。通過無線自組織網(wǎng)絡技�,將分散的節(jié)點在一定范圍之�(nèi)自動組成一個網(wǎng)絡,實現(xiàn)各節(jié)點采集信息的�(tǒng)一處理,統(tǒng)一傳送,或者經(jīng)過節(jié)點之間的相互“聯(lián)系�,協(xié)商傳送各自的部分信息,最終實�(xiàn)信息可靠、高效傳送�
?�?)信息處理技術。實�(xiàn)海量信息的協(xié)同處�,提供智能、精確的多元化信息服��
�5)中間件技�。屏蔽底層軟(操作系�(tǒng)�、硬件差�,構建統(tǒng)一的開�(fā)平臺,封裝通用的功能組�,為上層應用提供服務�
�6)與�(wǎng)絡層互通技�。感知延伸層可以采用兩種不同的技術路線,一種是非IP 技�,如ZigBee�(xié)議,另一種是IP技術。目�,網(wǎng)絡層主要采用IP技術組�(wǎng),因此要實現(xiàn)采用非IP技術的感知延伸層與�(wǎng)絡層的互�(lián),必須通過�(wǎng)關設備實�(xiàn)�(xié)議互��
4 IPv6技術在泛在�(wǎng)感知延伸層的應用
4.1 泛在�(wǎng)感知延伸層IP技術路�
從目前的技術發(fā)展來�,泛在網(wǎng)感知延伸層智能終端的組網(wǎng)技術可以采用兩種不同的技術路�,一種是非IP技�,如ZigBee�(chǎn)�(yè)�(lián)盟開�(fā)的ZigBee �(xié)�;另一種是IETF和IPSO�(chǎn)�(yè)�(lián)盟倡導的將IP技術向下延伸應用到感知延伸�。顯�,采用IP技術路�,將有助于實�(xiàn)端到端的�(yè)務部署和管理,而且無需�(xié)議轉換即可實�(xiàn)與網(wǎng)絡層IP承載的無縫連接,簡化網(wǎng)絡結�。IP�(xié)議還具有以下特點適應于泛在網(wǎng)的需求,包括�
?�?)IP�(xié)議是� IETF標準化的開放�(xié)�,使用它不需要交額外的授權費��
?�?)IP�(xié)議是輕量級的�(xié)議。IP曾經(jīng)被認為是重量級的,但是最近許多小型的輕量級IP�(xié)議棧已經(jīng)成功開發(fā),如uIP,Arv6,NSv6,uIPv6,IwIP等,能夠滿足感知延伸層低功�、低存儲容量、低運算能力智能終端的特殊需��
?�?)IP�(xié)議可擴展性強。如IPv6�(xié)議能夠支持巨大的地址空間,采用分層的地址結構能夠支持較大的網(wǎng)絡規(guī)模�
?�?)IP �(xié)議可管理性強。IP�(wǎng)絡具有一套完全成熟并被廣泛認可的管理�(xié)議和機制�
?�?)IP�(xié)議設計的健壯�、靈活性以及協(xié)議分層的理念架構,使其能夠支持幾乎所有的應用類型,包括遠程設備控制等低數(shù)�(jù)傳輸速率的應�,IP電話等延遲敏感的應用,以及文件下載等大量�(shù)�(jù)傳輸?shù)膽玫�?/FONT>
�6)IP �(xié)議與底層�(shù)�(jù)鏈路層協(xié)議無�。IP技術采用了分層架構,使其能夠工作在任何物理層面上,從有線到Wi-Fi到低功耗無線電��
�7)IP �(wǎng)絡無所不在,幾乎所有的�(wǎng)絡都提供有線或者是無線方式的IP接入�
因此,從技術層面來�,在泛在�(wǎng)感知延伸層采用IP技術路線將能夠更好的滿足泛在網(wǎng)未來的發(fā)展需��
4.2 IPv6技術在泛在�(wǎng)感知延伸層的應用
在泛在網(wǎng)絡環(huán)境下,要實現(xiàn)“一物一地址,萬物皆在線”,將需要大量的IP地址資源,就目前可用的IPv4地址資源量來�,遠遠無法滿足感知智能終端的�(lián)�(wǎng)需�,特別是在智能家電、視頻監(jiān)�、汽車通信等應用的�(guī)模普及之�,地址的需求會迅速膨脹。從目前可用的技術來�,只有IPv6能夠提供足夠的地址資源,滿足端到端的通信和管理需�� IPv6�(xié)議除具有4.1節(jié)描述的IP�(xié)議通用特性之�,還具有如下特點�
?�?)即插即�。IPv6引入自動配置以及重配置技�,對� IP地址等信息實�(xiàn)自動增刪更新配置,提高IPv6的易管理��
?�?)安全�。IPv6集成了IPSec,用于網(wǎng)絡層的認證與加密,為用戶提供端到端安��
?�?)服務質�。新增流標記�,為源宿端快速處理實時業(yè)務提供可��
�4)移動�。移動IPv6增強了終端的移動特性,為用戶提供了在線的服��
上述特性使得IPv6除滿足泛在網(wǎng)巨大地址空間的需求之�,也能更好地滿足泛在�(wǎng)智能終端的互�(lián)需求,但是需要對�(xié)議棧進行必要的簡�,改進路由機制以滿足低功耗、低存儲容量、低運算能力的智能節(jié)點以及存在損耗的�(wǎng)絡環(huán)境下的特殊組�(wǎng)需求�
5 應用于泛在網(wǎng)絡感�/延伸層的IPv6技術標準化�(xiàn)狀
目前,IETF主要�6lowPAN,ROLL工作組和6lowAPP負責研究感知延伸層的IPv6應用和低功耗路由相關協(xié)議�
�1�6lowPAN(IPv6 over Low Power WPAN)工作組的研究重點為適配�、路�、包頭壓�、分片、IPv6、網(wǎng)絡接入和�(wǎng)絡管理等技�。該工作組已完成兩個RFC:《概�、假�、問題陳述和目標》(RFC4919�;《基于IEEE802.15.4的IPv6報文傳送》(RFC4944)�
?�?)ROLL(Routing Over Low Power and Lossy Networks)工作組主要研究低功率損耗網(wǎng)絡的路由問題。該工作組已完成兩個RFC:《市區(qū)低功率損耗網(wǎng)絡環(huán)境下的路由需求》(RFC5548�;《低功率損耗網(wǎng)絡環(huán)境下工業(yè)路由需求》(RFC5673��
?�?�6lowAPP主要研究基于資源約束的節(jié)點和�(wǎng)絡應�,如無線嵌入式網(wǎng)絡應�。目��6lowAPP還不是IETF的一個工作組,在IETF75 “BarBOF”會議中明確�5個研究領�,包括應用協(xié)議、業(yè)務發(fā)�(xiàn)、傳�、安全和�(shù)�(jù)表述�
成立�2008�9月的IPSO�(chǎn)�(yè)�(lián)�,也大力倡導將泛在網(wǎng)感知延伸層融合到IP技術體系中。IPSO�(lián)盟的目標是提供給用戶更多的有關智能物體和工業(yè)領域以及市場方面的信�。該�(lián)盟將提供案例研究和白皮書,跟蹤IETF和其它標準組織的標準,組織演示和互操作性測試等工作。IPSO開始工作的個目標是,在IEEE 802.15.4標準上實�(xiàn)IPv6的互操作�。目前,已發(fā)布了4個相關的白皮�,包括IP技術應用于智能物體、輕量級的操作系�(tǒng)� 6LoWPAN�(wǎng)絡標準以及鄰居發(fā)�(xiàn)機制�
6 總結
在未來的泛在�(wǎng)絡環(huán)境中,網(wǎng)絡將不再是被動地滿足用戶的需�,而是要主動感知用戶場景的變化,并進行信息交互,為用戶提供個性化的服�。根�(jù)�(xiàn)階段技術和�(yè)務的�(fā)展情況,未來幾年,泛在網(wǎng)將處于泛在物�(lián)階段,即以滿足物物通信需求目標為�。因�,可以結合終端設備對地址的大量需�,以簡化�(wǎng)絡結構和端到端的�(yè)務管理為出發(fā)點,考慮在相對封閉的物聯(lián)�(wǎng)中應用IPv6技�,實�(xiàn)智能物體的泛在互�(lián),同時帶動整個IPv6�(chǎn)�(yè)的成�,為下一代互�(lián)�(wǎng)大規(guī)模部署IPv6技術奠定基��
在下一代互�(lián)�(wǎng)�,已確定IPv6必須實現(xiàn)對組播的支持,并安排了大量的組播地址空間。雖然在IPv6開始應用后純IPv6節(jié)點會越來越多,但許多IPv4節(jié)點依然會因為它們的成功運作而繼�(xù)存在。因此短期內(nèi)IPv6無法全部替換IPv4,兩者必定會在很長一段時間內(nèi)共存。在這一漫長的共存期�,按照IPv6的部署策�,純IPv6�(wǎng)絡將會區(qū)域性地不斷出現(xiàn)。此時,�(wǎng)絡將呈現(xiàn)出純IPv4�(wǎng)絡和純IPv6�(wǎng)絡共同存�,互相交錯的局��
因此,必須有一套機制來保證IPv4與IPv6節(jié)點能直接通信以實�(xiàn)平滑過渡。目�,已有相當多的過渡技術被提出,但它們只適用于單播通信,還不能適用于組播通信。雖然組播通信的過渡技術尚未成為人們研究工作的重心,但作為一個很有實際應用意義的研究方向,已�(jīng)開始被越來越多的組織和團體關注[1-4]�
1 組播過渡技�
1.1 雙棧技�
雙棧的組播過渡解決方案實際上是純IPv4組播�(wǎng)和純IPv6組播�(wǎng)兩者的疊加。單播中,可以將服務器配置成雙棧,以便純IPv4和純IPv6的主機能夠輕松地訪問�。同�,組播源也可以配置成雙棧,同時向IPv4組和IPv6組發(fā)送數(shù)�(jù)�,使運行不同�(xié)議棧的所有主機都能接收組播報��
在雙棧網(wǎng)絡上IPv4和IPv6組播可以同時部署。IPv4和IPv6組播能同時運行在路由器和主機�,并且能同時存在于同一�(wǎng)絡鏈路;路由器也能同時成為IPv4組和IPv6組的匯聚�(RP)�
對于簡單的單源情�,如果數(shù)�(jù)流只存在于一個封閉環(huán)境中,所有潛在接收者都支持同一IP�(xié)�,則源只需要使用這一IP�(xié)議。在更多的開放環(huán)境中,潛在接收者及其支持的IP�(xié)議是未知�,為了確保所有接收者都能夠接收,需要有一個IPv4源和一個IPv6源,此時必須保證兩個源都使用同一源數(shù)�(jù)�
只有少量源時,可以利用雙棧技�,將所有源配置成雙�,同時向IPv4組和IPv6組發(fā)送報�。但在一個視頻會議中,幾乎每個人都要同時接收和發(fā)送數(shù)�(jù),并且一部分參與者使用純IPv4,另一部分使用純IPv6,在這種情況下雙棧技術將無能為力。另外,使用雙棧技術時,帶寬的耗費將是原來的兩倍�
雙棧技術不需要額外的設備,也不需要對組播�(shù)�(jù)做額外的轉換。因�,是最容易實施的一種方�。適用于應用�(huán)境中不需要IPv4主機與IPv6主機之間進行通信的情�,如�(nèi)容分�(fā)�
1.2 �(xié)議轉換技�
�(xié)議轉換技術可以在無需改動基礎設施的情況下,使IPv6主機能像與IPv6組播組通信一樣,使用普通的IPv6組播�(xié)議與任何IPv4組播組通信。其核心思想是:在使用一種IP�(xié)議的源和使用另一種IP�(xié)議的宿之間的路徑上放置一個或多個轉換設備。在極少�(shù)的情況下,轉換也在發(fā)送或接收的主機上完成,這主要針對運行在雙棧主機上但僅支持一種IP�(xié)議的應用程序。常用的轉換方法有以下幾種:
(1)轉發(fā)�
IPv4�,轉�(fā)�(Reflector)方案在無法全局組播時經(jīng)常被采用。虛擬房間視頻會議系�(tǒng)(VRVS)是一個典型的例子,它在核心網(wǎng)上采用純組播,在無法直接通過組播的區(qū)域設置轉�(fā)器作為此區(qū)域的組播代理。核心網(wǎng)與轉�(fā)器之間采用單播方式連接,轉�(fā)器與端系�(tǒng)之間可以采用純組播也可以使用單播�
IPv4-IPv6組播轉發(fā)器在IPv4和IPv6組播之間進行轉換(Reflect),而不是在單播與組播之間進行轉換。給定IPv4組地址和端口及IPv6組地址和端口,轉發(fā)器將同時加入兩個組并監(jiān)聽相應的端口,從一個組接收到的所有數(shù)�(jù)將重新發(fā)�(Resend)至另一組�
按照IPv6的過渡進程,轉�(fā)器可以有以下兩種部署方案:當�(nèi)容提供者所使用的協(xié)議沒有被廣泛支持,并且主機或應用程序不支持雙�(xié)議時,轉�(fā)器位于源附近;當接收者使用不同于源的另一種協(xié)議時,那么在接收者附近放置轉�(fā)器也是非常有效的�
轉發(fā)器方案主要缺陷是性能較低,不能支持大�(guī)模的組播應用。另外它必須為每個會話都啟用一個實例,即使沒有接收�,它仍執(zhí)行接收重�(fā)的過��
因為上述的局限,轉發(fā)器可以被用來為多個組播組工作,但同時工作的會話數(shù)量有限。如果利用轉�(fā)器在�(wǎng)絡上提供服務,用戶必須聯(lián)系管理員,申請在有限的時間內(nèi)分配一個會�;或者可以像隧道代理(Tunnel Broker)一樣,使用Web認證等輔助措施來使會話分配過程自動化�
(2)�(wǎng)�
組播過渡技術的�(fā)展晚于單播過渡技術,因此大部分組播過渡技術都不同程度地借鑒了單播過渡技術的思想。雙棧技術自然毋須多言,因為它在組播過渡技術與單播過渡技術中完全是一致的。轉�(fā)器技術工作于傳輸�,從而避免了報頭轉換,這與單播過渡的TCP-UDP中繼技術的思想是一致的。IPv4-IPv6組播�(wǎng)關則是一種類�(wǎng)絡地址轉換/�(xié)議轉�(NAT-PT)的方案�
NAT-PT[5]主要是針對單播提出的,并不能完全適用于組播。網(wǎng)關根�(jù)NAT-PT的思想,結合組播自身的特性優(yōu)化改�,從而形成適合組播的IPv4-IPv6過渡技術�
�(wǎng)關的思想是將IPv4組播地址通過加上指定�/96”的前綴嵌入到IPv6地址�,從而每一個IPv4組播地址都有一個相應的IPv6組播地址;同�,每個IPv6地址也都和一個IPv4地址對應。參與組播過渡的IPv4與IPv6地址之間是一一映射的關�,這是IPv4-IPv6組播�(wǎng)關一個至關重要的特�。正是因為這個特性,�(xié)議轉換的工作才能夠順利地進行�
�(wǎng)關可以部署在IPv4和IPv6�(wǎng)絡的邊界,也可以放置在雙棧網(wǎng)絡中。它可用于單個站點或組織,也可以作為服務在大型網(wǎng)絡上提供。需要的話,甚至可以為同一�(wǎng)絡部署多個網(wǎng)��
�(wǎng)關的主要不足有兩點:對IPv4組播的組成員及源的有效期不敏�、IPv4只能訪問給定前綴的IPv6��
�(wǎng)關的�(yōu)勢在于提供IPv4和IPv6組播的相互通信機制,使用網(wǎng)關可以建立同時存在IPv4和IPv6的多方視頻會�,并可進行全雙向連接。NAT-PT已逐漸成為主要的單播過渡方�,與之相近的�(wǎng)關組播過渡方案無疑是適用性最廣泛的過渡方案之一�
(3)其他過渡技�
6over4過渡技術將IPv4�(wǎng)絡當作具有組播功能的一條鏈�,通過IPv6組播地址和IPv4組播地址的映射關系實�(xiàn)IPv6�(xié)議的鄰居�(fā)�(xiàn)功能,使孤立IPv6主機之間形成IPv6互聯(lián)。這種單播過渡機制本身就是采用IPv4組播作為其底層載�,用于IPv6組播�,只將其目的地址映射到專私用組播地址域—�239.0.0.0/8。因�6over4過渡技術本身并未大�(guī)模地應用,基于它的組播技術很少被提及�
應用層組�(ALM)在應用層實現(xiàn)組播功能,而不是在�(wǎng)絡層實現(xiàn)組播功能。其實際是一種疊加于單播�(wǎng)絡的邏輯�(wǎng)。因�,ALM的過渡由應用層來保證。它的過渡問題最終歸結為單播IPv6過渡�
NAT-PT+ALG是在�(xiàn)有NAT-PT的基礎上加入組播應用層網(wǎng)�(ALG)以滿足組播的需求。韓國的ETRI項目和以及歐洲的GTPv6項目曾經(jīng)提出過這種方案�
隧道技術將一種協(xié)議的組播報文封裝在另一�(xié)議報文中,從而可以實�(xiàn)組播的跨�(wǎng)傳輸。雖然目前不是所有的隧道過渡技術都支持組播,但在加入需要額外的功能代碼�,很多都可以支持。所有的隧道技術均是基于雙棧的,因此不能實�(xiàn)純IPv6主機和純IPv4主機之間的通信�
2 多播轉換�(wǎng)關模�
多播轉換�(wǎng)�(MTG)模型是基于Linux2.4�(nèi)核的�(wǎng)關協(xié)議轉換方案原��
MTG模型在網(wǎng)絡中的部署如�1所示,MTG部署在IPv4和IPv6�(wǎng)絡的邊界。MTG模型將IPv4�(wǎng)絡和IPv6�(wǎng)絡視為地位對等的兩個異構網(wǎng)�。從�(wǎng)關向兩邊看,一邊是純IPv4�(wǎng)�,另一邊是純IPv6�(wǎng)絡。網(wǎng)關的工作對IPv4和IPv6而言也是對等的:IPv6主機可以加入組播源位于IPv4�(wǎng)絡的組播�,IPv4主機也可以加入組播源位于IPv6�(wǎng)絡的組播��
在IPv4中,MTG作為IPv6的代�,參與IPv4的組�;同�,MTG在IPv6中則作為IPv4的代�。圖中MTG既可理解為單個雙棧設備,也可理解為一個雙棧網(wǎng)�。在MTG系統(tǒng)�(nèi)�,兩個代理之間進行�(xié)議轉��
2.1 模型結構
�2虛線框部分給出了MTG的模型結�。主要由IPv4組播代理(MP4)、IPv6組播代理(MP6)、組播協(xié)議轉換器(MT)、地址映射�(AM)、簡單網(wǎng)絡管理協(xié)�(SNMP)接口、MTG管理信息�(MIB)組成�
(1)IPv4組播代理
IPv4組播代理作為IPv6接收節(jié)點的代理加入IPv4組播�,接收從IPv4流出的組播報文,再將報文轉交給組播協(xié)議轉換器。IPv4組播代理的主要工作包括:向IPv4�(wǎng)絡發(fā)送Internet組管理協(xié)�(IGMP)消息,向IPv4�(wǎng)絡發(fā)送組播數(shù)�(jù),從IPv4�(wǎng)絡接收組播報�。向IPv4�(wǎng)絡發(fā)送IGMP消息包括響應IGMP查詢、主動向路由器發(fā)送未�(jīng)同意的成員關系報告以及主動發(fā)起離開組信息。接收組播報文時,必須進行有效性檢查,如IPv6中所有主機都已離開該組播�,則報文不再向組播協(xié)議轉換器轉交,并立即向IPv4�(fā)起離開組信息�
(2)IPv6組播代理
IPv6組播代理作為IPv6接收節(jié)點的代理加入IPv4組播�,接收從IPv6流出的組播報文,再將報文轉交給組播協(xié)議轉換器。因為MTG在IPv4和IPv6中部署情況不�,IPv6組播代理的工作與IPv4有所區(qū)�。IPv6組播代理的工作主要包括:接收IPv6主機的組播監(jiān)聽發(fā)�(xiàn)(MLD)成員報告(作為組播指定路由器時)、接收協(xié)議無關組�(PIM)加入消息、向IPv6�(wǎng)絡發(fā)送組播數(shù)�(jù)、從IPv6�(wǎng)絡接收組播報文。MTG在IPv6中不再作為普通的主機,而是成為IPv6的組播路由器和RP,因此更多地表現(xiàn)出路由器的行�。當IPv6中沒有IPv4組播接收者時,MTG能夠獲知并做出反應,離開IPv4�。這是IPv4組播代理所無法做到�,因此,IPv6組播�(shù)�(jù)總是無條件地被轉交給組播�(xié)議轉換器,并被向IPv4�(wǎng)絡中�(fā)送�
(3)組播�(xié)議轉換器
組播�(xié)議轉換器對IPv4組播報文和IPv6組播報文進行相互轉換。它主要工作于網(wǎng)絡層,在IPv4和IPv6間進行報頭轉換,必要時還要對報文分片轉�(fā)�
由圖2可見,整個模型的核心模塊是組播協(xié)議轉換器,它主要負責在IPv4和IPv6報頭間轉換。表1為IPv4和IPv6報頭字段轉換��
IPv6�8位業(yè)務類�(Traffic Class)字段目前并未有標準草案做出規(guī)范,但它與IPv4�8位服務類�(ToS)字段的作用是相似�,主要用于提供某種區(qū)分服�。目前MTG對此作等值轉換,方便IPv4中基于服務類型的服務質量(QoS)工作能在IPv6中繼�(xù)。另外MTG對此提供擴展接口,可以根�(jù)需要調(diào)節(jié)轉換策略�
IPv6中跳限度(Hop Limit)字段與IPv4中生存時�(TTL)字段的作用是一致的,用于限制報文的傳播范圍。它的處理與�(yè)務類型和服務類型的轉換處理是相同�,也使用等值轉換,并提供擴展接��
對于非指定源組播(SSM)而言,源地址的轉換使用MTG的固定IPv4單播地址或固定IPv6單播地址。從IPv6接收者的角度,網(wǎng)關是所有IPv4�(shù)�(jù)重發(fā)的源;從IPv4的角�,網(wǎng)關也是所有IPv6�(shù)�(jù)重發(fā)的源。對于SSM,同一個組可能同時用于多個頻�,從而存在多個源,因此無法使用一個固定組播源地址,必須為它在地址映射器中分配新地址�
宿地址即組播組地址。IPv4向IPv6轉換�,使用IPv6組播前綴標識——FFxy::/96[6],并將IPv4組播組地址置于�32位。當IPv4組播地址是一個由全球Internet編址中心(GINA)分配的組播地址�,組播前綴標識中x標記置為�0�,否則為�1�;當使用SSM�,組播前綴標識中變量x標記置為�3�。組播前綴標識中y按IPv4組播前綴和標準草案RFC2365中定義的IPv6域值的映射進行轉換。IPv6向IPv4轉換�,必須根�(jù)x和y確定地址類型,再從地址映射器中分配IPv4組播組地址。注�,IPv6的會話公告協(xié)�(SAP)地址必須轉換為FF0y::2:7FFE形式。當IPv4的組播會話地址�224.2.128.0�224.2.255.255�(nèi)�,SAP地址一般為224.2.127.254;其他情況可參見標準草案RFC2974中的具體定義�
另外,組播協(xié)議轉換器還向應用層提供回�(diào)接口鏈,滿足應用層協(xié)議轉換的要求。默認的應用層回�(diào)用于SAP報文的協(xié)議轉��
(4)地址映射�
地址映射器為IPv4和IPv6維護一個單播地址池和一個由IPv4和IPv6地址對組成的地址映射�。IPv4地址池用于IPv6節(jié)點在IPv4域中的臨時IPv4地址,IPv6地址池用于IPv4節(jié)點在IPv6域中的臨時IPv6地址。它們被通告給IPv4/IPv6單播路由�,以便發(fā)送給他們的報文能夠被轉�(fā)給網(wǎng)關及通過逆向路徑轉發(fā)(RPF)檢查�
地址映射器涉�3類地址的分配:IPv4組播組地址、IPv4 SSM源地址、IPv6 SSM源地址�
當需要分配一個IPv6地址對應一個IPv4地址(IPv4源地址)�,地址映射器從地址映射表中選擇一個合適的IPv6地址返回;當沒有一個合適的項對應IPv4單播地址�,地址映射器從IPv6地址池中選擇返回一個IPv6單播地址,并向地址映射表中注冊一個新的項;當沒有一個合適的項對應IPv4組播地址�(IPv4目的地址),地址映射器向表中注冊一個包含IPv4組播組地址和對應IPv6地址的新�。IPv4地址的分配與之類��
(5)SNMP接口
SNMP接口分為�(nèi)部接口和外部接口。內(nèi)部接口主要為�(nèi)部模塊與MIB交互提供一套完整的方法。外部接口則為用戶提供管理MTG的方�。用戶可使用標準SNMP命令獲知MTG的當前運行狀�(tài)和動�(tài)更改部分的可�(diào)參數(shù)�
(6)MTG管理信息�
MTG管理信息庫提供MTG運行所需的環(huán)境配置和記錄MTG當前運行狀�(tài)�
2.2 MTG的工作流�
下面以一視頻會議為例說明MTG的工作流��
IPv4中兩名參與者F1和F2,IPv6中也有兩名參與者S1和S2。其中F1為會議的組織�。所有參與者都運行會話描述�(xié)�(SDR)或類似SAP的監(jiān)聽器獲取會話信息�
MTG的IPv4和IPv6地址分別�202.112.25.214�3FFE:3206:1000::19D6。同時將MTG配置為IPv6組播指定路由器�
參與者F1首先�224.2.127.254:9875公告會議信息,通知其他會議參與者使�224.5.5.5作為會話地址,并同時向IPv4�(fā)送視�/音頻��
參與者F2通過SDR直接收到該SAP公告,并啟動組播會議工具。此時F1和F2可以進行會話�
當SAP公告到達MTG,MP4將其轉交至MT,MT對其進行報頭轉換,源地址轉換為MTG的固定IPv6地址3FFE:3206:1000::19D6,宿地址為FF0E:0::2:7FFE。并�(diào)用應用層回調(diào)函數(shù)解析出組播會話地址224.5.5.5,然后從AM取得對應的IPv6地址FF1E::224.5.5.5,在應用層上對其攜帶的信息進行修改。MT再將已轉換的SAP報文轉交給MP6,將之發(fā)送到IPv6�(wǎng)�。SAP次到達時,AM會更新映射表�
參與者S1和參與者S2收到SAP公告之后,發(fā)起MLD成員報告。MP6收到MLD報告之后,轉交給MT,MT將MLD報告轉換成IGMP成員報告,通過MP4向IPv4�(fā)送成員關系報�,并加入224.5.5.5�。至此,4個參與者均加入組播會話�
MP4接收到參與者F1�(fā)出的IPv4組播報文,并轉交給MT,MT對其進行報頭轉換,源地址轉換為MTG的固定IPv6地址3FFE:3206:1000::19D6,宿地址224.5.5.5轉換為對應的IPv6地址FF1E::224.5.5.5,再�(jīng)由MP6組播給參與者S1和參與者S2。MP6接收到參與者S1和參與者S2�(fā)出的IPv6組播報文,并轉交給MT,MT對其進行報頭轉換,源地址轉換為MTG的固定IPv4地址202.112.25.214,宿地址FF1E::224.5.5.5轉換為對應的IPv4地址224.5.5.5,再�(jīng)由MP4組播給參與者F1和參與者F2。當參與者S1和參與者S2都退出時,MP4不再向MT轉交該組組播報文�
當不使用SAP�,會話地址202.5.5.5必須通過人工傳達或Web公布等方法告之所有會議參與�。管理員或者被授權的終端用戶通過SNMP外部接口注冊202.5.5.5組播組,并取得IPv6映射地址FF1E::224.5.5.5。IPv6用戶使用FF1E::224.5.5.5地址加入組播會話�
3 結束�
要使IPv4主機與IPv6主機進行組播通信,必須做諸如轉發(fā)�(在傳輸層)或網(wǎng)�(在網(wǎng)絡層)之類的協(xié)議轉換工��
MTG在實�(xiàn)�(wǎng)關基本功能的基礎上,對網(wǎng)關作了一定程度的改�。網(wǎng)關對IPv4組播的組成員及源的有效期不敏感的問題,可以通過使MTG同時成為IPv4的組播路由器,而使MTG具有獲知組成員狀�(tài)的能�;對于網(wǎng)關中IPv4只能訪問給定前綴的IPv6組,從MTG模型結構可以看出,在附加前綴的基礎上,通過可管理的靜態(tài)地址映射,消除了IPv4對IPv6的訪問限制�
MTG還對�(wǎng)關方案未曾具體涉及的問題進行了探�。根�(jù)標準草案RFC2365,加入對不同�(xié)議間組播管理域的映射;通過SNMP接口和擴展MIB,將�(wǎng)關的管理標準化。另外在底層實現(xiàn)�,MTG采用了逐級細化的處理流�,增加了可配置的�(wǎng)關的擁塞控制策略和報文調(diào)度策略,可根�(jù)QoS和流量控制要求對高速緩存中的報文進行可控�(diào)�。使用MTG,可以有效實�(xiàn)IPv4-IPv6組播互��
當前,流媒體傳輸應用�(fā)展迅速,在Internet上傳輸流媒體的相關技術成為熱�。但�,在Internet上傳輸流媒體存在著許多困難,其根本原因在于Internet的無連接每包轉發(fā)機制主要是為突發(fā)性數(shù)�(jù)傳輸設計�,不適合傳輸連續(xù)媒體流。而且�(wǎng)上信息的交互�,使�(wǎng)絡中的信息傳輸量日益劇增,網(wǎng)絡傳�?shù)钠款i問題突出。當前的互聯(lián)�(wǎng)絡是在上世紀90年代初發(fā)展起來的,基于的�(xié)議是IPv4,隨著Internet用戶和應用的不斷增加,IPv4已漸漸暴露出地址空間嚴重不足、數(shù)�(jù)傳輸缺乏質量保證、數(shù)�(jù)安全性難以保證和對組播功能支持有限等問題。這在一定程度上限制了音視頻等流媒體應用的進一步發(fā)�。多媒體視頻流對�(shù)�(jù)可靠性要求不�,一定的�(shù)�(jù)丟失對視頻播出的實際效果影響不大,但是多媒體視頻流對�(wǎng)絡傳輸延時和抖動比較敏感。為了在Internet上有�、高質量地傳輸流媒體�(shù)�(jù),除了要進一步發(fā)展壓縮、編解碼技術以�,還應該考慮流媒體數(shù)�(jù)的網(wǎng)絡傳輸質量控制、數(shù)�(jù)分發(fā)路徑等技�。另�,隨著社會各界對知識版權意識的不斷增強,安全加密、數(shù)字版權管理等也成為Internet�(fā)展的重要技術課��
20世紀90年代中期,互�(lián)�(wǎng)工程任務�(Internet engineering task force,ietf)為了更好地滿足互�(lián)�(wǎng)絡的未來�(fā)展需求,設計了一種新的ip�(xié)議——IPv6,其特性包括:更大的地址空間;嚴格的繼承性編址方式,更加容易實�(xiàn)地址的聚�;簡潔的數(shù)�(jù)報頭;提供更好的服務質�;強制安全�(xié)議ipsec;“即插即用”的地址自動配置;更為靈活的組播方�;更好的擴展��
傳統(tǒng)的IPv4�(wǎng)絡已�(jīng)無法滿足高質量流媒體通信的要求,而IPv6在流媒體傳輸應用方面的意義主要有�
(1)解決了地址容量問題,優(yōu)化了地址結構以提高選路效率,提高了數(shù)�(jù)吞吐�,以適應流媒體通信大信息量傳輸?shù)男枰?
(2)IPv6對IPv4的革新之處在于對qos的考慮,對各種多媒體信息根�(jù)緊急性和服務類別確定�(shù)�(jù)包的�(yōu)先級;
(3)IPv6還加強了組播功能,即實現(xiàn)基于組播、具有網(wǎng)絡性能保障的大�(guī)模視頻會議和高清晰度電視廣播的應�,這是只有高帶�、高性能的下一代因特網(wǎng)才能支持的典型應�,具有交互協(xié)同技術特�;
(4)IPv6采用必選的ipsec很好地保證了�(wǎng)絡的安全性�
可以看出,IPv6比IPv4在服務質�、傳輸安�、數(shù)�(jù)組播等方面都有了改進。而這些都是與ip�(wǎng)絡流媒體傳輸息息相關的�
服務質量
基于IPv4的Internet從原理上講服務質�(qos)是無保證�。文本傳輸、靜�(tài)圖像等傳輸對qos并無要求,但其它多媒體業(yè)務,如ip電話、vod、電視會議等實時應用,對傳輸延時和延時抖動均有嚴格的要求�
在IPv4�(xié)議中,ip�(shù)�(jù)報頭(見圖1)包含了一�8b的服務類�(type of service,tos)字段。在tos字段�,包含了3b的優(yōu)先權子字�(�(xiàn)在已被忽�)�4b的tos子字段和1b的保留子字段�4b的tos子字段分別用于表示最小時�、吞吐量、可靠性和最小費�。在一個業(yè)務數(shù)�(jù)流當�,這個字段只能有1b置為1,如果沒有比特位被置1,則表示這個業(yè)務數(shù)�(jù)是一般服�。在rfc1340和rfc1349中描述了所有的標準應用如何設置這些服務類型,但是在實際應用�,絕大多�(shù)tcp/ip的實�(xiàn)應用都不支持和使用tos字段�
在IPv6�(xié)議的�(shù)�(jù)報頭(見圖2)�,對8b的tos字段進行了調(diào)�。最早在rfc1883中定義了4b的優(yōu)先級字段,可以區(qū)�16個不同的�(yōu)先級。后來在rfc2460中改�8b的業(yè)務類�(traffic class)字段,其目的是允許發(fā)送業(yè)務流的源節(jié)點和轉發(fā)�(yè)務流的路由器在數(shù)�(jù)包上加上標記進行不同處理,但并沒有具體說明這個字段如何使�。另�,在IPv6�(shù)�(jù)報頭當中還有一個新�20b的流標簽,用于標記某個業(yè)務數(shù)�(jù)流的ip包序�,以便路由器能夠提供qos或實時服�。一般來�,在所選擇的鏈路上,可以根�(jù)開銷、帶寬、延時或其他特性對�(shù)�(jù)包進行特殊的處�。但同樣,流標簽并沒有表明qos的提供方��
可以看出,IPv6并沒有從根本上解決IPv4的qos問題,只是在IPv4的基礎上作了一定的擴充。為了更好地解決ip�(wǎng)絡的qos問題,ietf提出了多種質量服務模型和機制,以滿足流媒體等應用對qos的要求。其中最主要的有兩種:綜合業(yè)務模型和差分�(yè)務模��
綜合�(yè)務模�
綜合�(yè)務模型是根據(jù)�(shù)�(jù)包的ip源地址、ip目的地址、上層協(xié)議類�、源端口號、目的端口號等進行預定分類,并利用資源預留�(xié)�(resource reservatiON protocol,rsvp),給每個業(yè)務流(或連接)申請傳輸路徑資源預留,以提供端到端的傳輸質量服務�
rsvp是綜合業(yè)務模型的核心。用戶可以給每個業(yè)務流(或連接)申請資源預留,要預留的資源可能包括緩沖區(qū)及帶寬的大小。在傳輸路徑上的每一跳都要進行這種預留,這樣才能提供端到端的qos保證。rsvp是單向的預留,適用于點到點及點到多點的通信�(huán)境。除了rsvp以外,綜合業(yè)務模型還包含三個組件用于提供整個qos�(yè)務:訪問控制,它基于用戶和網(wǎng)絡達成的服務�(xié)�,對用戶的訪問進行一定的�(jiān)視和控制,有利于保證雙方的共同利�;分類�,根�(jù)�(shù)�(jù)包的ip源地址、ip目的地址、上層協(xié)議類型、源端口�、目的端口號等預定策略,將數(shù)�(jù)包分類放到不同的隊列中等待接收服�;隊伍�(diào)度器,它主要是基于一定的�(diào)度算法對分類后的分組隊列進行�(diào)度服�,常見的�(diào)度算法有wfq、wf2q、scfq、vc、md-scfq、wrr等�
綜合�(yè)務模型的特點是針對不同級別的服務提供相應的資源預�,需要質量保證的應用在傳輸數(shù)�(jù)前必須申請預留資源。它定義了三種級別的服務:保證服�、受控負載服�、盡力而為的服�。其�(yōu)點是管理者能夠根�(jù)源、目�、端口等制訂嚴格詳盡的服務保證策�,并能對�(shù)�(jù)流進行�(jiān)視和控制,以防止其占用更多的資源,同時rsvp�(xié)議能夠讓路徑消息識別組播流的所有端點,并發(fā)送路徑消息給它�。它同樣可以把來自每個接收端的revp消息合并到一個網(wǎng)絡請求點上,該點可以讓一個多播流在分開的連接上發(fā)送同樣的�。其主要缺點是可擴展性差,因為rsvp要求端到端的信令,這也就意味著要求從發(fā)送者到接收者的所有路由器都支持所實施的信令協(xié)�。這在一個實際運行的運營商網(wǎng)絡中幾乎無法實現(xiàn)�
IPv6與IPv4在綜合業(yè)務模型上沒有本質上的區(qū)�,都是以rsvp為核心協(xié)議。在IPv4�,rsvp依照�(yè)務數(shù)�(jù)流的源地址、目的地址、端口等信息制定相應的qos策略,而且要在傳輸路徑上的所有路由器上實�(xiàn)這些策略。這意味著傳輸路徑上的所有路由器都需要分析每個數(shù)�(jù)包的源地址、目的地址、端口等信息,這將會增加路由器的負�,另外,當數(shù)�(jù)量增大時,也會增加數(shù)�(jù)包的處理延時。IPv6為rsvp的實施提供了一種更為有效的方法。主要原因在于,在IPv6�(shù)�(jù)報頭信息中定義了專門的qos支持�,IPv6對qos的支持主要表�(xiàn)在流標記�,流標記基本上是按位�(chǎn)生的偽隨機數(shù),在一定的時間值內(nèi),源端不能重用流標記。流標記�0,指示這個包不屬于任何流。IPv6�(huán)境下的rsvp可以只依照數(shù)�(jù)包的流標記制定相應的qos策略,這將大大減小rsvp的開�,同時傳輸路徑上每個路由器的處理負擔也相應減小,使rsvp策略的實施更為簡�。另外,當需要qos服務的數(shù)�(jù)流的生存期很短或者所需帶寬很小�,rsvp的開銷很可能大于�(shù)�(jù)流中所有包的開�,如果在IPv4�(wǎng)絡中采用綜合�(yè)務模�,將得不償失;而在IPv6�(wǎng)絡中rsvp的開銷非常小,使得這種�(yè)務需求得到保障�
差分�(yè)務模�
差分�(yè)務模型是由綜合業(yè)務模型發(fā)展而來�,它采用了ietf的基于rsvp的服務分類標�,拋棄了分組流沿路節(jié)點上的資源預�。它將有效地取代跨越大范圍的rsvp的使用。差分業(yè)務模型區(qū)域的主要成員有核心路由器、邊緣路由器、資源控制器�
差分�(yè)務模型利用IPv4�(shù)�(jù)報頭中的tos字段或IPv6�(shù)�(jù)報頭中的tc字段,并�8位tos或tc字段重新命名,作為ds字段,其�6位可供目前使�,其�2位以備將來使用。該字段可以按照預先確定好的�(guī)則加以定�,使下行節(jié)點通過識別這個字�,獲取足夠的信息來處理到達輸入端口的�(shù)�(jù)�,并將它們正確地轉發(fā)給下一跳的路由器。在差分�(yè)務模型中,網(wǎng)絡的邊緣設備對每個分組進行分類、標記ds�,用ds域來攜帶ip分組對服務的需求信�。在�(wǎng)絡的核心節(jié)點上,路由器根據(jù)分組頭上的dscp(diffserv code point)選擇所對應的轉�(fā)處理。資源控制器配置了管理規(guī)�,為客戶分配資源。它可以通過服務級別�(xié)�(service level agreement,sla)與客戶進行相互�(xié)�(diào)以分享規(guī)定的帶寬。與綜合�(yè)務類似,差分�(yè)務也定義了三種業(yè)務類型:的業(yè)�(premium),類似于傳統(tǒng)運營商網(wǎng)絡的專線�(yè)�;分等級的�(yè)�(tiered),可以根�(jù)�(fā)展的需要定制不同的�(yè)務等�;盡力而為的業(yè)�(beST-effort),類似于Internet中盡力而為的業(yè)��
在差分業(yè)務模型中,可以認為IPv6與IPv4沒有區(qū)��
組播
在IPv4�(wǎng)絡中,數(shù)�(jù)傳送方式有三種:單�、廣播和組播�
單播(unicast)傳輸
指在�(fā)送者和接收者之間建立單獨的�(shù)�(jù)信道,發(fā)送者需要為每個接收者傳送一份數(shù)�(jù)拷貝。如果一個發(fā)送者同時給少量的接收者傳輸數(shù)�(jù),一般沒有什么問題。但如果有大量主機希望獲得數(shù)�(jù)包的同一份拷貝時,這將導致�(fā)送者負擔沉重、延遲長、網(wǎng)絡擁塞。為保證一定的服務質量需增加硬件和帶��
廣播(broadcast)傳輸
指在�(fā)送者向�(wǎng)絡內(nèi)廣播�(shù)�(jù)�,所有在子網(wǎng)�(nèi)部的主機都將收到這些�(shù)�(jù)�。發(fā)送者向�(wǎng)絡廣播地址傳送一份數(shù)�(jù)拷貝,則�(wǎng)絡內(nèi)的所有主機都會收到這份�(shù)�(jù)拷貝�
IP地址是網(wǎng)絡中的一個重要的概念,包括IPv4地址和IPv6地址。我們通常所說的“IP地址”指IPv4地址,它是給每個連接在Internet上的主機分配一個在全世界范圍惟一�32比特地址。IPv4�(xié)議規(guī)�,每個互�(lián)�(wǎng)上的主機和路由器都有一個惟一的IP地址以互相區(qū)分和互相�(lián)系。只有有了IP地址�,網(wǎng)絡中的主機才能向別的主機�(fā)送數(shù)�(jù)信息,也才能接收別的主機�(fā)送過來的�(shù)�(jù)信息。IP地址的結構使我們可以在互聯(lián)�(wǎng)上很方便地尋找某臺主機并和它進行�(shù)�(jù)交換,使互聯(lián)�(wǎng)才能成其為互�(lián)�(wǎng),充當人們之間信息交流和溝通的媒介。因此IP地址構成了整個Internet的基礎,是互�(lián)�(wǎng)中的一個最基本也是最重要的資��
為什么要從IPv4升級到IPv6
今天的互�(lián)�(wǎng)大多�(shù)應用的是IPv4�(xié)議,IPv4�(xié)議已�(jīng)使用�20多年,在�20多年的應用中,IPv4獲得了巨大的成功,同時隨著應用范圍的擴大,它也面臨著越來越不容忽視的危機,主要體�(xiàn)在如下三��
首先,技術本身限�,IPv4地址即將耗盡。IPv4地址空間�32�,從理論上講,可以編址1600萬個網(wǎng)��40億臺主機(確切地�,共2�32次方個)。但為了便于管理,IPv4地址采用A、B、C三類編址方式�,可用的�(wǎng)絡地址和主機地址的數(shù)目大打折扣。隨著互�(lián)�(wǎng)的不斷發(fā)�,互�(lián)�(wǎng)用戶急劇增長,IPv4地址也即將耗盡�
其次,國家戰(zhàn)略考慮,IPv4時代中國落后于西方國�。由于歷史的原因,中國在IPv4的發(fā)展中處于后進的狀�(tài),在國際上發(fā)言權不多,導致在IP地址的供需上嚴重失�。在互聯(lián)�(wǎng)�(fā)展初�,美國一些大學和公司占用了大量的IP地址,例如MIT、IBM和at&t分別占用�1600多萬�1700多萬�1900多萬個IP地址,而分配給像中國這么大國家的地址量還不如美國一個大學。不言而喻,中國應該是全球最需要IP地址的國家之一,地址不足,嚴重地制約了我國互�(lián)�(wǎng)的應用和�(fā)�。所�,基于國家戰(zhàn)略考慮,中國目前應該大力發(fā)展IPv6技術和應用�
,業(yè)務發(fā)展需�,未來業(yè)務發(fā)展還需要大量IP地址。前文提�,IP地址是整個Internet的基礎,所有業(yè)務的開展也必須基于IP地址。除了基本的寬帶上網(wǎng)�(yè)�,越來越多的�(yè)務和應用也日新月異地涌現(xiàn)出來,IP地址的需求越來越��
在固定寬帶方面,截至2009�3月底,中國電信固定寬帶用戶數(shù)�5303萬戶,占57%的市場份�。中國電信固定寬帶用戶年增長均在800萬戶以上�2008年凈�900萬戶,并保持持續(xù)快速增��
在移動業(yè)務方��2010�1月份,中國移動新增GSM用戶511.5萬戶,新增TD-SCDMA用戶49萬戶;中國電信新增移動用�305萬戶;中國聯(lián)通新增GSM用戶80.9萬戶,新增WCDMA用戶85.3萬戶�
2010�1�13�,溫家寶主持國務院常務會�,決定加快推進三�(wǎng)融合。IPTV作為三網(wǎng)融合的殺手級�(yè)��2010年用戶數(shù)預計將達2千萬戶�
�2009�8月溫家寶總理提出“感知中國”以�,物聯(lián)�(wǎng)被正式列為國家五大新興戰(zhàn)略性產(chǎn)�(yè)之一�60億人與人的通信擴展�250億機器與機器的通信,物�(lián)�(wǎng)的興起更是加大了人們對IP地址的渴求�
如何滿足新興�(yè)務對IP地址如此海量的需�?惟有IPv6�
IPv6技術優(yōu)�
IPv6是為了從根本上解決現(xiàn)存IPv4�(wǎng)絡的IP地址枯竭和路由表急劇膨脹等潛在危機而制訂的。IPv6繼承了IPv4的優(yōu)�,并根據(jù)IPv4多年來運行的�(jīng)驗進行了大幅度的修改和功能擴充,在地址容量、安全�、網(wǎng)絡管�、移動性以及服務質量等方面有明顯的改�,IPv6與IPv4是不兼容�,但它同所有其他的TCP/IP�(xié)議族中的�(xié)議兼�,即IPv6完全可以取代IPv4。從技術上,IPv6相對IPv4的優(yōu)勢主要有以下5��
1.地址充足 (從32位地址空間�128位)�
2.協(xié)議優(yōu)化(簡化報頭提高處理效率,增加擴展報頭,提高�(xié)議擴展性)�
3.即插即用(在主機終端側做了�(yōu)�,增強主機易于配置和可管理�,便于支持大量終端應用)�
4.安全性(把IPSec作為IPv6擴展頭內(nèi)置,比如OSPFv3認證依賴于IPSec6��
5.QoS� 改進點在于增加流標簽域��
IPv6�(fā)展的主要瓶頸之一在于沒有“殺手級”應�,那�,具有上述技術優(yōu)勢的IPv6除了IPv4提供的傳�(tǒng)�(yè)�,到底能帶來哪些新的應用�
IPv6在下一代互�(lián)�(wǎng)中的應用
多年�,在我國IPv6�(wǎng)絡發(fā)展緩慢,“商�(yè)應用匱乏”一直被�(yè)界認為是主要原因。國家層面希望在下一代互�(lián)�(wǎng)上爭取更多的技術話語權,以及物�(lián)�(wǎng)的加速應�,使得IPv6�(wǎng)絡盡快落地成為可�。以IPv6為技術基礎的下一代互�(lián)�(wǎng)不但可以支持�(xiàn)有IPv4�(wǎng)絡上所提供的所有業(yè)�,還能充分支持豐富多�、個性化、無處不在的各種�(chuàng)新業(yè)��
1.P2P�(yè)�?,F(xiàn)今網(wǎng)絡上,大部分應用采用的是“客戶端/服務器”的模式,只能在一個區(qū)域和一定的范圍�(nèi)進行,而且由于地址有限,需要采用NAT等地址轉換技�,地址�(jīng)常變�。IPv6有了足夠多的地址,可以長期擁有一個IP地址,實�(xiàn)了網(wǎng)絡上所有設備的點對�(P2P)通信,IPv6�(wǎng)絡上的游戲真正實�(xiàn)了P2P世界。而且IPv6的綜合業(yè)務平臺可以提供對安全、隱私和計費的保�,將會極大增強在線游戲的P2P特性,為用戶帶來實時互動溝通的真實體驗,同時通過先進的技�、安全的保障為經(jīng)營者創(chuàng)造價值并確保�(jīng)營的可靠性和�(wěn)定性�
IPv6擁有無窮盡的海量地址,除了有助于促進P2P�(yè)務模式的�(fā)�,更利于實現(xiàn)對稱的實時的端到端的�(yè)�。這種模式伴隨Web2.0,網(wǎng)格等新型應用可能給互�(lián)�(wǎng)帶來全新體驗�
2.家庭�(yè)�。IPv6具備海量地址,允許海量終端接�,業(yè)務也可以實現(xiàn)永遠在線,這就有利于開展家庭網(wǎng)�、網(wǎng)絡家�、數(shù)字家庭、智能家居等�(yè)��
互聯(lián)�(wǎng)在全球普及之后“家庭網(wǎng)絡”的概念開始出現(xiàn),但是IPv4地址的稀缺,導致無法為所有信息家電分配惟一的IPv4地址,只能利用諸如NAT、私有地址空間等技術來繞過這一限制,但復雜的設置和管理將嚴重阻礙用戶對于新技術的接受程度�
�(wǎng)絡家電是IPv6下一代網(wǎng)絡的重要應用之一。所謂網(wǎng)絡家電,指通過個人電腦、PDA等信息設備可對連接在家庭網(wǎng)絡中的空�(diào)、電飯煲、微波爐、冰�、電視、音響和照明設備等家用電器進行遠距離遙�。為了推行網(wǎng)絡家電標�,眾多家電廠商正在開�(fā)面向IPv6的多種網(wǎng)絡家電產(chǎn)�,并進行多項�(wǎng)絡家電的IPv6實證實驗�
�(shù)字家庭是指以計算機技術和�(wǎng)絡技術為基礎,各種家電通過不同的互連方式進行通信及數(shù)�(jù)交換,實現(xiàn)家用電器之間的“互�(lián)互通�,使人們足不出戶就可以更加方便快捷地獲取信�,從而極大提高人類居住的舒適性和娛樂性。交互式�(wǎng)絡電�(IPTV)、有線數(shù)字電�、機頂盒、電腦娛樂中�、網(wǎng)絡電�、網(wǎng)絡家電、信息家電以及智能家居等,都是數(shù)字家庭的體現(xiàn)�
3.物聯(lián)�(wǎng)。物�(lián)�(wǎng)要通過射頻識別(RFID�、紅外感應器、全球定位系�(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設�,把任何物品與互�(lián)�(wǎng)連接起來,進行信息交換和通訊�
RFID(射頻識別)是一種非接觸式的自動識別技�,它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數(shù)�(jù),識別工作無須人工干�,作為條形碼的無線版�,RFID技術具有條形碼所不具備的防水、防�、耐高�、使用壽命長、讀取距離大、標簽上�(shù)�(jù)可以加密、存儲數(shù)�(jù)容量更大、存儲信息更改自如等�(yōu)�,其應用將給零售、物流等�(chǎn)�(yè)帶來革命性變�。由于IPv6的地址空間巨大,對于RFID來說非常適合,IPv6的大量地址可以實現(xiàn)為每一個RFID分配一個地址,這在地址資源相當匱乏的IPv4來看是難以想象的�
IPv6�(fā)展演進建�
IPv6的引入被認為是解決IPv4地址耗盡的根本和直接的解決方�,但IPv6在實際引入上進展緩慢,本質上在于 IPv6還沒有帶來新的商�(yè)機會,而只是解決現(xiàn)有的地址問題,而現(xiàn)有的替代性解決方案基本可以滿足運營商的實際部署需�,替換IPv6的推動力不足。目前IPv6�(chǎn)�(yè)鏈發(fā)展尚不平�,在終端用戶—網(wǎng)絡—業(yè)務的IPv6�(chǎn)�(yè)鏈條中,各相關角色都沒有足夠動力去單獨推動IPv6�(fā)�,并且網(wǎng)絡兩頭的終端、業(yè)務也是目前IPv6�(fā)展的最短板,但也是被用戶接受的核心�(huán)節(jié)。這都是目前IPv6�(fā)展面臨的困難,因�,IPv6�(fā)展任重而道遠�
�(yè)界需要從整個產(chǎn)�(yè)的角度去考慮IPv6演進的各種影響,從目前的網(wǎng)絡發(fā)展經(jīng)驗來�,至少要考慮以下幾個核心因素�
1.用戶因素。IPv6是對IPv4完全不兼容的新一代網(wǎng)絡層�(xié)�,在引入后要求對�(xiàn)�(wǎng)影響降低到最�,對用戶要求不感�。從以往的經(jīng)驗來�,類似于PSTN�(wǎng)絡改�,核心變�,但�(yè)務沒�,用戶使用習慣上沒有任何改變,這樣的網(wǎng)絡改造是用戶可接受的,是易于推廣的網(wǎng)絡演進方�。另�,新�(fā)展的IPv6用戶不能在訪問原有的IPv4�(yè)務上存在限制,體驗不能有大的降低,甚至在體驗上要使用各種商務策略提高IPv6用戶的體�,這樣才能引導IPv4用戶向IPv6遷移。日本NTT在這里有較為成功的�(yè)務發(fā)展經(jīng)驗,從發(fā)展全新的IPv6�(yè)務品�,把提升全面的業(yè)務體驗和IPv6的緊密結合,到包裝下一代網(wǎng)絡的理念�,給終端用戶形成IPv6的下一代全新業(yè)務體驗的概念,從而成功地推進了IPv6的規(guī)模應用�
2.�(yè)務因�。IPv6和IPv4是完全不兼容的協(xié)議,在IPv6的部署上需要考慮這個關鍵問�。IPv6的初始部署業(yè)務選擇上,為了避免因兼容性造成的不利影響,宜采用從封閉型業(yè)務切�,如IPTV。封閉型�(yè)務互通性要求不�,沒有和�(xiàn)存的IPv4體系交互的要求,可以降低早期部署IPv6的難�,易于快速部署,對于IPv6引入早期,積累IPv6運營�(jīng)�,是較為合適的切入業(yè)務選擇�
3.�(wǎng)絡因素。IPv6的網(wǎng)絡部署上,需考慮端到端實�,網(wǎng)絡各個層面的組網(wǎng)和設備在�(wǎng)絡架構、技術選�、設備能�、廠商組�、IPv6支持能力等方面上存在較大差異,需要綜合考慮IPv6的可演進方�。為了減少對�(xiàn)�(wǎng)的影響,在成本可接受的前提下,早期部署上可考慮新建專網(wǎng)或專用設備,如采用獨立的IPv6�(wǎng)關接入IPv6用戶,這樣既可以避免IPv6早期部署上可能存在的各類問題對現(xiàn)�(wǎng)�(yè)務的沖擊,也可以避免一次性升級所有的�(xiàn)�(wǎng)設備支持IPv6,造成的短期改造成本過高難以實�,并且可以在新網(wǎng)絡新設備上采用獨立的維護管理人員,避免IPv6引入初期IPv6技術人員的短缺問題�
4.成本因素。IPv6的引入是一個長期的系統(tǒng)工程,應該慎重考慮引入的時機和節(jié)�,這需要權衡改造和升級的綜合成�。過早地切入IPv6,就必然要承擔和周圍�(huán)境互通的成本;過晚地切入,會造成�(wǎng)絡遷移的總成本的增加。所�,短時間�(nèi)一蹴而就地將所有的�(wǎng)絡改造替換為支持IPv6的設備是不可取的;網(wǎng)絡不能切入IPv6,使得IPv6實際商用過程滯后,這也是不可接受的,IPv6的引入必須從成本維度把握引入的節(jié)��
IPv6的演進不可能一蹴而就,注定是一個漫長的過程。IPv6的平滑演進需要綜合考慮�(wǎng)絡端到端各個層面的水平維度,也需要綜合考慮用戶、業(yè)�、網(wǎng)�、成本等多種因素的垂直維�,通過合理的規(guī)�,循序漸進地分階段分步驟逐步完成�(wǎng)絡IPv6演進的各個組成部��
維庫電子�,電子知識,一查百��
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