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中国IPv6实践
hc360慧聪网通信行业频道 2004-07-08 15:08:45

    一项技术发展越充分,应用越广泛,在某种情况下不一定是好事,因为这有可能成为下一项新技术部署的障碍。

  IPv6现在就遇到了这个问题。IPv4庞大的用户群与设备,使得IPv6不得不考虑如何实现IPv4到IPv6的平滑过渡。

  中国科学院计算所的Silkroad技术,在IPv4的山脉中,为IPv6的信息孤岛开凿了一条连接隧道。

  更为重要的是,这项技术有可能使IPv6的部署绕开电信运营商IPv6基础网络的建设,

  使IPv6首先在行业网络和企业网中成功应用成为可能。



  利用Silkroad技术的Web应用

  

  中国科学院知识创新工程重要方向项目—“IPv6网络关键技术研究和城域示范系统”,6月21日在重庆通过鉴定,项目以计算所为牵头单位,由计算所、声学所、中科院网络中心三方共同承担,并且在重庆市科委、重庆网通信息港、重庆大学等单位的参与和支持下共同完成。6月22日,项目通过了专家组的验收。在鉴定会上,新型的隧道技术Silkroad受到与会者的高度评价。

  NAT(网络地址翻译)是解决IPv4地址不足的一种技术,用来实现多个用户共用一个合法IPv4地址与外部Internet进行通信。在我国,IPv4地址资源严重不足,目前8000多万上网用户只有3000多万个IPv4地址,除了采用动态地址分配缓解紧张外,更多的是采用NAT技术来解决这个问题。比如宽带用户、GPRS拨号上网用户以及很多学校、公司的网络用户,都是采用私有的IPv4地址,通过NAT技术接入互联网的。NAT技术在解决了地址不足的同时,也破坏了IP协议端到端的特性,使得端到端的业务无法开展。因此,相对于一般的网络用户,NAT用户对从IPv4到IPv6的转变要求更为迫切。在过渡时期,如何为这些NAT用户提供IPv6接入服务,使得他们能和其他IPv6节点实现互通访问,是一个切实需要解决的问题。

  Silkroad解决IPv6孤岛

  隧道技术是目前被广泛采用的一种过渡技术。随着IPv6网络的发展,出现了许多局部的IPv6网络,但是这些IPv6网络需要通过IPv4骨干网络相连。将这些孤立的“IPv6岛”相互联通必须使用隧道技术。利用隧道技术可以通过现有的运行IPv4协议的Internet骨干网络(即隧道)将局部的IPv6网络连接起来,因而是IPv4向IPv6过渡的初期最易于采用的技术。

  路由器将IPv6的数据分组封装入IPv4,IPv4分组的源地址和目的地址分别是隧道入口和出口的IPv4地址。在隧道的出口处,再将IPv6分组取出转发给目的站点。隧道技术只要求在隧道的入口和出口处进行修改,对其他部分没有要求,因而非常容易实现。但是隧道技术不能实现IPv4主机与IPv6主机的直接通信,而且,传统的隧道机制无法实现多种NAT域内的IPv6节点与其他IPv6节点之间的通信,也就是说,这些隧道技术不允许隧道主体上有NAT存在。但是,由于IPv4地址资源的严重短缺,我国NAT设备用户的数量十分庞大,这样新的矛盾就产生了。

  目前,国际上只有一种专为NAT用户设计的IPv6隧道技术,即微软提出的Teredo技术。但Teredo存在在地址中嵌入了IPv4映射地址和端口、特殊的地址前缀破坏了IPv6层次化的路由体系、需要中继器的支持、不适用于对称类型NAT用户等问题,为了使NAT域内的IPv6节点能和其他IPv6节点进行有效通信,中科院计算所提出了一种新的IPv6穿透NAT隧道机制——Silkroad隧道。这种技术使位于NAT后的IPv6/ IPv4双协议栈主机能够使用自己的IPv4私有地址,穿越IPv4网络,和其它的IPv6主机建立连接,在此基础上,实现了一个面向NAT用户的IPv6隧道接入系统,为NAT用户向IPv6过渡提供了解决方案。

  Silkroad机制不需要对现有的NAT设备及基础设施进行升级,使支持IPv6的移动终端间通过现有的移动通信网实现IPv6的端到端通信成为可能,为NAT用户向IPv6的平稳过渡提供了解决方案,将对IPv6的全面部署以及基于IPv6的新应用、新业务的全面发展起到巨大的推动作用,有助于形成良性产业链。

  利用这种技术,中科院计算所实现了在目前移动运营商的核心网不支持IPv6的情况下,通过GPRS网络的手机之间的端到端游戏等应用。而且,这项技术具有完全自主知识产权。

  以中国工程院副院长邬贺铨为首的鉴定委员会专家对Silkroad给予了很高的评价, 他们认为,Silkroad隧道方法可为NAT域内的终端节点提供IPv6地址配置和接入服务。基于该方法实现的面向NAT用户的IPv6隧道接入系统可为NAT用户分配IPv6单播地址,不需要中继器的支持,结构简单,运行方便。

  中科院计算所专家石晶林则认为,Silkroad技术更为重要的意义在于,这项技术有可能使IPv6的部署绕开电信运营商基础IPv6网络的建设,使原来拥有IPv4网络的用户,可以不必等到电信运营商部署完IPv6网络以后才搭建自己的IPv6网络,从而使IPv6首先在行业网络或企业网,特别是规模不是很大,无力建设自己骨干网的行业用户和企业用户中提前建设成为可能。

  IPv6应着眼于行业应用

  邬贺铨院士在鉴定会上发表的讲话中说,IPv6为中国在互联网领域提供了一个缩小差距的良机,但是,目前国内对于IPv6应用方面存在一个误区,过多地关注于IPv6的大众化应用,而忽视了IPv6在行业中的前景。他认为,IPv6的应用应首先着眼于行业用户,其次才是基于运营商IPv6网络的大众客户,现在本末倒置,不利于IPv6在中国的快速成长。

  邬贺铨认为,IPv6的地址长度和分配方案以一个世界性的网络为出发点,中国将会分配到足够的IPv6地址,从根本上摆脱制约中国互联网乃至整个IT产业发展的瓶颈。过去的十几年中,中国在互联网领域的研究和开发实力正在不断加强,逐步缩小了与美国等发达国家的差距,IPv6使中国可以和世界重新站到同一起跑线上。IPv4地址的缺乏,虽然是中国的劣势,但是这有可能会成为后发优势,庞大的人口基数与上网用户的急剧膨胀,使得中国反而最容易接受IPv6。

  但是目前IPv6的专用终端价格居高不下,又缺乏具有足够吸引力的典型应用,用户不愿意为其买单。电信运营商的大规模投资日趋谨慎,对IPv6不成熟的担心、昂贵的设备、没有区别于IPv4的可盈利的业务应用等问题,使得一些运营商对IPv6的投资小心翼翼。在这种情况下,期望基于运营商IPv6网络的、面向大众的IPv6服务快速推出不太现实。例如日本IPv6的家庭网络构想就遇到了很大的阻力,尤其是在安全问题上。日本的家庭IPv6网络的安全有两种模式,一种是各种网络产品配备安全功能的“保险柜模式”,另一种是设置防火墙的“入口模式”。保险柜模式在成本方面较为困难,而入口模式则存在不适合于IPv6的缺点。

  行业用户则不同,他们愿意为提高安全等级而付费,而且用户建网要考虑网络的使用年限和成本,可能会采用较新的IPv6技术。

  IPv6的典型应用



  利用Silkroad机制,通过GPRS网络开展的手机端到端应用

  

  在研发的基础上,中科院计算所与重庆网通宽带技术有限公司合作,设计建设了重庆网通IPv6城域试验网络,这是中国第一个由电信运营商参加的、有常用用户的、提供通用服务和典型应用的完整的IPv6城域试验网。众所周知,IPv6部署的最大障碍不是技术,而是业务和应用,作为中国第一个商用城域试验网,重庆网通开展的IPv6应用就成为了令人瞩目的焦点。在中科院计算所的技术支持下,基于重庆网通IPv6城域网,开展了以下应用探索:

  基于IPv6的端到端手机游戏

  在Symbian 手机操作系统平台上实现了基于IPv6的双机直接互连的二人对战五子棋游戏。手机用户间可以通过直接输入对方的IPv6地址进行端到端的五子棋游戏,并可与其它类型的终端设备,如PDA、PC等进行端到端的游戏,充分体现了IPv6网络中IP地址资源丰富的优势。该游戏是目前已知的第一个通过移动运营商的GPRS公网的基于IPv6的手机之间、手机与PDA和PC之间的端到端游戏。

  IPv6 SIP可视电话

  利用信令系统及IPv6协议对流媒体通讯的扩充特征,在IPv6网络环境下开发了IP可视电话系统。根据IPv4协议下新兴的信令协议的设计思想,将其与IPv6灵活的运行环境相结合,为网络业务所需求的资源建立分配、管理系统。以IPv4协议下信令协议栈(SIP)的开放源代码为基础,从协议、功能、应用和管理四个方面入手,开发了IPv6环境下可视电话业务的原型系统。该系统在IPv6环境下实现SIP协议栈,在IPv6环境下实现支持SIP协议栈的应用程序,在IPv6环境下实现支持SIP应用程序的运行环境。

  支持IPv6的流媒体点播系统

  建立了基于IPv6的视频点播系统,提供IPv6广域环境下的视频点播服务。广域环境下的视频点播服务要求能在端到端的媒体传输服务基础上,支持大容量的并发用户、视频流能穿越防火墙、适应流媒体资源或网络结构的地理分布等要求。系统特点是:能同时稳定运行在IPv4和IPv6环境下;服务器支持RTSP访问、MP4文件的网络点播、实时配置等功能,具有安装配置简单的特点;客户端是可以在window环境下通过RTSP进行点播,并支持本地MP3、AVI、MP4等多种格式的播放,体积小巧。

  支持IPv6的视频会议系统

  基于源码开放的视频会议软件VIC,在Linux(RedHat 9.0)下设计并实现了一个具有自适应QoS机制的视频会议系统。支持单播及组播环境,在IPv4/IPv6中均能运行。在组播环境中,利用视频流的分层编码和分层传输机制,可根据接收者的实际情况,同时为不同用户提供不同的视频质量。还可由发送方分析接收方发来的报告,并借助集体协商机制,动态调节整体的视频质量和发送速率,从整体上优化网络利用率。在单播环境中,通过实时检测网络状况,动态调节多媒体流的发送速率,以获得最佳的视频质量。

  另外,在IPv6终端方面,中科院计算所自行研制了一款支持IPv6的网络计算机,并在重庆网通IPv6商用试验网中安装了100台。该款NC采用了支持IPv6协议栈的嵌入式Linux操作系统,能够同时支持IPv6/ IPv4协议栈。NC浏览器针对网络计算机的特点进行速度、功能等方面的定制和优化,能够实现对IPv6网络中的Web资源的访问。


信息来源:《中国计算机报》 
 

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