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IPv6领域的研究与实践
hc360慧聪网通信行业频道 2004-08-12 14:46:33
    IPv6是一个新版"网络层协议",其设计的最初目的就是为了克服传统互联网的核心协议-IPv4协议的不足之处。自从1991年IPv6的概念被提出以来,在各方的努力下,包括地址结构、路由、IPv4/IPv6过渡、移动IPv6在内的各项IPv6基本协议标准目前已经完成,IPv6技术也从研究阶段过渡到实施阶段。许多厂家已经开发了各种类型的IPv6设备,测试表明这些设备可以初步满足运营商网络的要求。一些运营商和研究机构建立了规模不等的IPv6网络,并实现了全球互联,向企业用户和个人用户提供接入服务。在我国,国家发改委联合科技部、教育部、信产部和自然科学基金会等部门启动CNGI(中国下一代互联网)核心网项目,本项目通过建设一个高性能的网络平台,促进我国电信运营业的新业务和应用的开发,带动我国民族信息产业的发展,IPv6协议是CNGI核心网的重要网络层协议。 

    一、IPv6业务应用发展现状及存在的问题

    对于IPv6及下一代互联网来说,业务是成功的关键。IPv6的优势在于能更好地支持各种端到端及多媒体业务,如视频会议、VoIP、文件共享、信息家电、及时通信以及上面提到的移动数据业务。目前,部分国外厂家在此领域也进行了一些前瞻性的开发,实现了相应的原型产品,但这些应用产品侧重于功能的初步开发,缺乏完整的体系结构和良好的可扩展性,也没有配套的支撑管理系统,因此和实际的电信级业务产品之间还具有较大的距离。

    随着以IPv6协议为核心的下一代互联网的逐步部署,厂商和运营商合作开发新型业务及应用成为非常重要的工作。对于运营商来说,需要明确用户在下一代互联网中的实际业务需求,并研究制定下一代业务平台的体系架构,解决在实施下一代业务中所需的关键技术,并制定新型业务的规范,争取在下一代互联网的价值链中占据有利地位。对于设备制造商来说,根据运营商的业务需求和网络业务现状,尽早开发出符合市场需求的业务产品,使这些业务能充分发挥IPv6协议的新特性。另外,尽管IPv6和IPv4协议都是网络层技术,但在支持业务方面,IPv6还需要解决一些关键问题,如:业务质量、业务安全、用户的标识与认证、用户状态及定位等,这些问题需要在下一代互联网的背景下重新研究与解决,而不能照搬传统IPv4网络的解决方案。

    二、IPv6的移动数据能力

    移动数据业务是在移动通信平台上开展的多种数据业务,如:视频点播、移动定位、远程监控、企业网络访问、多媒体短信、互联网访问、WAP和电子商务等。移动数据业务是移动通信和数据通信相互结合的产物,与固网数据业务相比,更能体现业务的个性化和多样化特色,它是继移动话音后有可能带动移动网络快速发展的重要动力。目前移动网络主要采用IPv4协议来支持数据业务,但在移动网络中采用IPv4协议在许多方面的实现效果并不是很理想。以地址为例,由于IPv4地址很有限,负责亚太地区IP地址分配的APNIC(Asia-Pacific Network Information Center,亚太网络信息中心)规定,移动运营商在为移动终端分配IPv4地址时,尽可能采用私有IPv4地址。使用私有IPv4地址可以支持传统的互联网访问和WAP业务,但对端到端型业务,如加密型、多方通信、多媒体通信等,就会存在许多困难。IPv6协议在设计时充分考虑了移动需求,并将移动IPv6作为IPv6协议的基本组成部分,因此已经成为移动数据业务的主要候选协议。3GPP组织已经将IPv6协议作为第三代移动通信3G系统的重要组成部分,并规定在3GPP R5版本中采用IPv6协议来支持IMS(IP Multimedia Subsystem,基于IP的多媒体子系统)。移动数据网络采用IPv6协议可实现移动终端之间、移动终端和固网终端之间端到端的双向通信,从而使移动通信形式和功能更加多样化。

    目前,IETF和3GPP针对在移动网络中如何部署IPv6协议进行了非常多的工作,如制定为3G终端分配IPv6地址方案。由于全球移动终端数量巨大,全球剩下的约1/3的IPv4地址空间不能满足移动用户的需求,而IPv6地址空间非常巨大,可以为每个移动用户分配公有的IPv6地址。如何在3G核心网中为移动终端配置IPv6地址是非常重要的问题,IETF根据3GPP需求制订了基于IPv6协议承载数据业务的相关建议,并形成了RFC3314和RFC3316等,还有部分内容正在讨论之中,处在草案阶段。移动网络为终端配置IPv6地址的方式有两种:有状态地址配置和无状态地址配置.有状态地址配置需要DHCP服务器来给终端配置IPv6地址,无状态地址配置方式不需要另外的实体(除GGSN外)参与地址配置过程。

    由于移动终端可通过多种接入技术实现对于IP网络的访问,如:WLAN、GPRS/3G蜂窝系统等,所以当用户终端在这些不同接入方式间发生切换时,需要最大限度地保持现有的通信会话连接(如TCP连接等)。移动IPv4和移动IPv6都可使用户跨越不同接入介质,并能保证网络层以上会话的正常进行,同时用于跨越不同移动网络时(不同GGSN域间)移动功能的实现。与移动IPv4相比,移动IPv6在许多方面进行了改进,如:取消了移动IPv4中的外地代理(FA),方便了移动IP的实施;用IPv6协议机制实现了"路由优化",可克服移动IPv4中的"三角路由"问题;移动IPv6协议已经集成在IPv6协议中,因此可在全球的任意两个终端(包括固定和移动)之间实施路由优化;IPv6地址空间大,便于为移动终端分配转交地址;在移动IPv6中,发向移动节点的大量数据可利用IPv6的路由报头进行传送,而移动IPv4中隧道方式的开销较大。移动IPv6能有效地解决无线和有线网络中主机移动性问题,对于增强3G网络中终端的移动性是一个可行的补充方案。目前移动IPv6的建议是今年6月份在IETF刚刚通过的RFC3755(Mobility support in IPv6)。

    三、中国电信在IPv6方面的工作

    作为国内最大固网运营商--中国电信集团公司一直对IPv6和下一代互联网领域非常重视,并对其进行了长期的跟踪研究。作为中国电信集团公司的直属研究机构--中国电信股份有限公司北京研究院在IPv6领域开展了长期深入的研究和实践工作。

    2001年5月份开始,中国电信进行了IPv6总体技术方案项目的研究工作,主要对IPv6各方面的技术特性进行了详细的调研和研究,根据相关国内标准和国际标准,结合中国电信的具体情况,制定中国电信IPv6网络总体技术方案。重点研究了IPv6地址格式、IP地址规划和IPv6地址分配、IPv4向IPv6过渡的技术方案、路由协议扩展、DNS扩展、IPv6对移动性的支持、IPv6对实时业务的支持、网络安全机制、IPv6对上层的影响、路由器升级方案、中国电信数据网的过渡策略以及相应的实验方案等。

    2002年8月份,北京研究院编制地址申请报告,协助集团公司相关部门从APNIC申请到了正式的IPv6地址:2001:c68::/32,中国电信也成为国内最早从APNIC拿到IPv6正式地址的电信运营商,从而为IPv6的进一步的研究工作打下了良好的基础。对于申请到的地址,中国电信已初步完成地址的实验性分配和规划工作,为正式分配做好准备。

    从2003年4月份起,北京院在湖南IPv6试验网的基础上,设计和建立了一个覆盖北京、上海、广州、长沙四个省市的IPv6实验网络,并对此网络进行了一系列的实验和测试工作,包括设备测试、互通性测试、IPv6路由协议测试、用户接入试验、业务试验、安全测试及QoS测试等。这些试验采用了多厂家的设备,其中部分实验是在中国电信的现行网上进行的。从试验中得到的许多重要的结论为将来深入研究NGI/IPv6打下了良好的基础,目前此网络已经实现了和全球IPv6网络的互通。

    从传统互联网向下一代互联网的演进是非常复杂和重要的问题。北京研究院针对运营商网络的实际情况和技术发展现状,在试验和参考国外运营商经验的基础上,对于新技术进行取舍和整合,提出了国内网络演进的方案和策略。鉴于接入网、城域网和骨干网在容量、特性和功能上的差异,分别针对这些网络提出了不同的演进方案。业务是新一代互联网成功的关键,北京研究院目前的一个研究重点是下一代互联网业务研究,包括:下一代网络及业务平台体系架构,关键技术实现以及相关试验等。我们期望通过努力,使下一代互联网在中国能获得突破性发展,并能为运营商、设备制造商和用户带来实际的益处。
信息来源:《通信世界》 
 

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