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影响深远的新一代互联网协议IPv6

http://www.sina.com.cn 2003年12月31日 10:11 计算机世界网

  我们现在所说的新一代互联网协议,英语中为IPv6,即第6版的互联网协议。IPv6是支撑今后的信息技术发展的关键技术之一。它不仅与计算机,而且与移动电话、信息家电和车辆都密切相关。采用IPv6后,可将计算机、移动电话、家用电器和车辆都连接到一个网络平台之中,实现点对点(PointtoPoint)的通信。目前还不能预见这一协议对于整个社会的冲击究竟能有多大。因为作为一项新技术,暂时还未被公众所知晓和理解。包括一些制定政策的政府高层官员,还未充分认识其影响。本文将介绍IPv6产生的背景、采用IPv6带来的影响和
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各国普及IPv6的情况。

  IPv6产生的背景

  IPv6是英语Internet Protocolversion6的缩写。目前我们在互联网中使用的协议为第4版,简称IPv4。因此可以说IPv6是新一代的互联网协议。这里所说的协议是指通信上的约定标准。换句话说,是指设备之间相互通信需要遵循的统一标准。利用该标准则可方便、顺畅地进行信息的发送和接收,即信息交换。

  目前通用的IPv4是于1980年左右制定的。进入90代后,人们发现IPv4有许多不足。其中最重要的一点就是IPv4包容的网络地址并不充分。为了解决这一问题,1995年前后有人提出,应发展新一代的互联网协议。当时设想出3条思路:

  (1)制定严格的网络地址分配规则(Classless Inter Domain Routing,即无分类的内部域名路由)。

  (2)推进使用专用的地址(Private Address)和地址翻译机(NAT)。

  (3)开发新的地址体系。

  上述第1条和第2条思路分别在延长IPv4的寿命上起到了重要作用,局部地解决了互联网协议地址不足的问题。

  近几年来,随着互联网的迅猛发展,地址不够分配的问题越来越明显,对地址的需求呈指数性增长。由当前的地址分配的趋势可知,到2009年或2010年,IPv4的地址将全部分配完毕。造成这一现象的主要原因是近年来宽带通信的飞速发展,特别是非对称数字用户线(ADSL)和有线电视网的随时接通,造成网络地址的日益紧缺。与传统的拨号通信业务相比,宽带网和有线电视网的长时段的连接业务,对于网络地址的需求,后者是前者的5倍至20倍。换言之,拨号上网对地址需求相对较少,而宽带通信则为前者的数倍到数十倍。当前,地址紧缺的趋势越演越烈。特别是对于中国,互联网的起步晚于发达国家,目前仅仅分配到2000余万个互联网地址,将来在互联网地址上会非常窘迫。随着高档游戏机的出现(网络游戏)和IP电话的发展,这一情况很快就会到来。综上所述,仅有43亿个地址的IPv4很快就将走到尽头。

  IPv6已成为了目前彻底解决网络地址不足的惟一现实途径。

  在1995年之前,围绕着互联网曾有3个新的协议草案,即IPv5、IPv6和IPv7。经过世界有关专家的多次论证后,IPv5和IPv7被淘汰,而IPv6以其技术的新颖性、方案的完善性而硕果仅存。

  IPv6与IPv4相比优越在哪里呢?最根本的一条是IPv6的网络地址容量庞大,而IPv4的网络地址容量有限。IPv4是32位字节的编码,其最大容量为232,即约为43亿。大家知道,地球上人口已超过60亿。43亿个地址平均连每人一个都不够,显然与普及信息技术不相称。而IPv6是128位字节的编码,其容量为2128,即等于3.4×1038(决非仅640亿个)。这一数字极为庞大。打个比方:如果IPv4的地址容量为1立方厘米的话,则IPv6的总容量相当于半个银河系的规模。因此,可以说IPv6的地址几乎是无限的。简言之,采用IPv6可进一步减少设备体积、减轻机器的负担、提高设备的安全性和服务质量。

  采用IPv6将带来的影响

  按IPV4协议组织的互联网,由于其可供分配的地址总量有限,因此对于许多网站,其是由专用地址和地址翻译机组构成的。简言之,这种网络可从内部互联网访问外部的互联网地址。然而不可由外部互联网访问内部的设备。对于目前成为互联网应用主流的电子邮件和网络应用而言,这是不自由的。由于有这种制约,因此不能实现双向的通信。

  对于Napster和聊天类的应用以及今后期待发展的互联网电话和push类广告等都需要双向通信。

  用IPv6代替IPv4则可解决上述问题。由于IPv6的地址数量庞大,它可以为每个设备、装置,甚至任何物体提供一个全球惟一的互联网地址。不仅将微电脑,还可将家用电器和移动电话连接在同一平台之内组成网络。这样一来,更加体现了网络的便利性。移动电话用户将网络作为接口,不仅可连通话机、游戏机、MP3播放机等,而且可进行家电的遥控和信用卡交费等操作。日本推出的“i方式”移动电话,已部分实现了上述应用。

  采用IPv6,可使家用电器电脑化和进一步充实其功能,还可以从网络上下载相关软件,使家用电器的功能升级。但是,消费者对于上述信息家电“具有许多不需要的功能”是反感的。例如,生产厂家可通过网络了解到自己生产的这种新型信息家电的使用情况,搜集相关数据,进行市场研究,以便能使新一代产品更加适应用户的需求。此外,冰箱内存有什么食品的信息可提供给食品行业,汽车雨刷可提供信息给天气预报单位,还有一些新的有价值的信息可提供给有需求的部门。这些新的附加价值,有部分是应该返还给消费者的。

  对于商业而言,这种不同行业之间的信息价值的交换,已从目前的在公司内的内部网和行业内的特殊网,发展到不同行业间的超级特殊网。进一步发展下去,互联网本身将成为信息交换的主体。通过具有地址的“物”的流通,使物流成为携带信息的载体。

  对于互联网这样开放的网络,其魅力之所在就是无论谁都可以发表意见和设想。上述的一些看似幻想的应用设想,不久将会逐步实现。这将改变我们的生活,改变当前的商业,改变社会结构。这一切正是以IPv6作为平台的。

  各国普及IPv6的情况

  (1) 欧洲

  在世界上IPv6发展较快的是欧洲。目前已有不少应用。尤其是在移动通信上。

  例如,2001年3月欧洲已建成研究IPv6的网络6INIT,并以无线6WINIT的形式继续进行研究。世界上很著名的两家移动电话厂商北欧的诺基亚和爱立信公司成为这一实验的主角。两家公司竞相进行IPV6的移动传输实验并向公众演示。在第3代移动电话的标准中,欧洲主导的标准3GPP中,明确要求应采用IPV6。虽然3GPP标准尚未公布详情,而首先声明采用IPv6是有很重要的意义的。

  此外,从服务提供商的角度看,已有意大利电信公司和欧洲NTT公司等提供了商业试验应用。此外,欧洲主流的电信公司如英国UUNET公司,英国电信公司(BT)、法国电信公司和德国电信公司等大公司以及一些重要的研究机构也在进行应用试验。在信息家用电器上也正在进行实验。

  2001年春天,欧盟成立了IPv6推进组。2002年春天,该推进组提交了推进报告。该报告建议,欧洲各国以至世界各国政府、互联网服务提供商和各公司,应该将IPv6纳入自己的战略计划中。各国政府应该在预算中列入IPv6的研究资金;将政府在IPv6研究上的投资,作为普及和开发IPv6应用的起爆剂。

  另外,世界上已成立了推动IPv6事业的国际IPv6论坛。该论坛的欧洲成员成为推动IPv6的主力。国际IPv6论坛在世界各国举办IPv6高层会议,以便普及和推进IPv6的开展。

  欧洲各国之所以重视IPv6的推广,最主要的原因就是将其作为与美国对抗的战略之一。大家知道,IPv4互联网是以美国为主导而建立的。在网络连接上,美国的互联网主干提供商Tieal成为总集线器,欧洲和亚洲的互联网服务提供商都要向美国的提供商交费。美国除具有地理位置的优势外,之所以形成如今的境况,与互联网的发展历史是由美国主导的有很大关系。

  推进IPv6的发展,则可改变由美国主导下一代互联网的局面。这实际上是一个宝贵的机会,特别是在欧洲不想让美国主宰一切的势力不断抬头的今天。

  (2) 亚洲(不含日本)

  对于推进IPv6,目前日本在亚洲领先。我们将在下面第(3)小节详细介绍日本的情况。先看一下韩国。2001年7月在韩国举办了IPv6高层会议。在会上,介绍了各国开展IPv6的研究的情况。以韩国最大的通信厂商韩国电信公司作为主力,韩国各通信厂商和一些研究机构成立了研究和推进IPv6的机构。他们提出,2001年开展调查,2002年进行实验,2003年之后实现商业应用。

  到2002年,亚洲各国和地区纷纷建立了IPv6论坛。印度已成立了IPv6印度论坛。我国台湾省也成立了相应的论坛。参加论坛的人不仅有研究人员,还有互联网服务提供商和企业网络的运营者。

  值得一提的是,2002年5月和2003年4月在北京也召开了IPv6中国高层会议。参加者各超过了2000人。广大研究人员和厂商对此都非常重视。参会者踊跃,认真听讲,给人很深的印象。大型通信公司中国电信和网通公司等很关注IPv6。中国的电信传输研究所和北京邮电大学也开始了IPv6的实验研究。

  在亚洲,互联网提供商已逐步开始IPv6的实验和商业应用。中国香港特别行政区的提供商HKNet已领先开始了IPv6的商用实验服务。2001年2月亚洲环球酒店集团宣布,在2002年中,他们将进行全亚洲范围的IPv6实验服务。此外,香港互联网服务提供商对IPv6也很关心,期待IPv6的服务尽快开展。

  亚洲地区人口众多,提高互联网普及率的潜力很大。因而也是对互联网地址需求较为迫切的地区。这一地区与欧洲一样,对于美国主宰互联网也颇有微词。亚洲的互联网服务提供商,要向美国的互联网连接部门交纳线路费用。这种交费是单向的,即美国通到亚洲是不付费的。随着今后宽带网的普及,亚洲人士希望从根本上改善这种状况。

  美国目前一手掌握着互联网地址的资源,因此造成其他国家互联网地址不足,不能随心所欲地开展服务。1995年以前是可大量分配地址的时期,当时在互联网应用上先人一步的美国大学和企业受益匪浅。随后,互联网的规则越来越严。尽管目前美国的新兴公司申请网址,与日本和中国新兴公司申请网址要费一样的气力。然而有限的资源,造成在互联网发展上后进国家处于相对不利局面。这点对于中国、印度来说与韩国、日本处境相似,同病相怜。

  (3) 日本

  在世界上日本对IPv6的研究起步较早。日本从一开始就开展了IPv6的标准化工作。目前正以WIDE(WidelyIntegratedDistributedEnvironment)项目组为中心,开展IPv6的标准化研究。在样机开发上,IETR(InternetEngineeringTaskForce)非常重视实际试验。WIDE项目组正在执行KAME课题。该课题正加速开发被称作FreeBSD的操作系统,以便尽早应用IPv6。日本开展的IPv6研究,注重各种功能的标准化。通过各研究机构相互配合,推进了对IPv6的开发。

  此外,在WIDE项目中,很早就开始了采用IPv6的6BoneIP网络的研究,并正在进行互联网转换的NSPIXP6。还有,日本电报电话公司的研究所也已加入6Bone。从全球范围看,日本在IPv6的研究和开发上领先于世界。

  近几年,在上述研究活动蓬勃开展的基础上,日本生产厂商也纷纷行动起来。2001年前后,日本日立公司、NEC公司和富士通公司,分别提供了可用于ISP(互联网服务提供商)的主干网和企业骨干网络的大、中型的企业级IPv6路由器,其他的厂商也开发和销售了较小规模的家庭办公用的IPv6路由器。

  对于上述的商用路由器,由开发厂商郑重保证负责维护,服务供应商也提供连接服务。其先驱是日本IIJ(日本互联网研究所)和NTT通信公司。IIJ从2000年9月开始提供负责的本地服务。NTT通信公司从2001年4月起开展有偿服务。截至2002年4月NTT通信公司的客户数已超过200个。在这家公司的带动下,日本各大型信息服务提供商纷纷提供了IPv6的商用服务和实验服务。

  日本政府对于IPv6的开展给予强有力的支持。2000年9月,前首相森喜朗在施政演说时就提到了IPv6。在日本总务省的预算中,拨40亿日元(约合3000余万美元)给JGN(日本10亿次网络)的IPv6化;拨80.5亿日元(约近7000万美元)给IPv6的应用项目的研究。后者是以广播通信机构TAO为中心的项目。在2001年日本成立了IPv6协议会。截至2002年6月该协会的团体会员已超过250个。会员不仅包括日本通信厂商、信息服务提供商和设备生产厂商,还包括家用电器厂商和汽车生产厂商。在日本政府的推动下,IPv6的研究开发不仅吸引了传统的网络企业参与,而且还引导了家用电器厂商等应用领域的企业参加。由IPv6协议会推进的IPv6实证试验,正提出许多新的应用方案。通过实验,将开发出IPv6的新型应用。

  在森喜朗演讲后,大众媒体立即对IPv6显示出异常的兴趣。例如,互联网战略研究所2000年3月创立了世界上第一种IPv6期刊——《IPv6杂志》。该杂志从2002年4月移交给正式的出版单位经营。该杂志聘请日本各大学和企业界的IPv6专家作为编委,每年出4期。著名的日经BP公司创立了名为V6Start的教育用的IPv6网点。其内容主要面向初学者。另外,不少报纸和杂志也都发表了有关IPv6的文章和消息。

  关注IPv6的还有日本的民间行业团体。日本互联网协会也大力支持IPv6。2001年4月成立了日本IPv6促进会,该促进会的宗旨就是促进IPv6的配置和普及。在研究开发领域,普及和推动IPv6的团体是日本IPv6高层论坛。

  在商业领域的IPv6应用上,开发IPv6的实用技术和积累经验是极为重要的。日本IPv6促进会就是一个支持IPv6运作的研究会。以这样的研究会为主,日本应用IPv6的人员自发地成立了称作为ANOG的团体。目前,不仅互联网服务提供商的网络运行,而且与企业的网络和用户的网络的接口、地址策略等应用上的实际问题也纳入了日本研究人员的关注范围。

  (4) 美国

  美国官方对IPv6持不干预的态度。美国的大型互联网服务提供商没有一家进行IPv6的实用试验。由服务提供商中的技术人员组成的团体NANOG对开展IPv6应用提出质疑。然而,在美国获得IPv6正式地址TLA的单位数目居世界第二,仅次于日本。一些厂商和研究单位正在开展IPv6的应用研究。

  此外,美国推进IPv6的单位也不少。首先是世界著名的网络设备公司Cisco公司和世界最大的软件公司Microsoft,它们对此均很热心。Cisco公司已销售商用IPv6路由器。在Microsoft公司的WindowsXP操作系统中装有IPv6。美国研究IPv6是着眼于全球的市场。Microsoft的发言人和技术人员都看好IPv6的发展前景。热衷于推动IPv6的还有负责管理域名的地址策略的机构ARIN。ARIN会议的参加者可对未来基础结构的策略发表意见。

  另外,应指出的是,美国企业的运营常常以季度为单位进行核算。企业家往往追求短期的和直接的成果,对于影响当前盈利的事物不认为有什么必要。当然,当他们认为需要IPv6时也会很快采用。尽管日本的日立和NEC等厂商在世界上领先推出IPv6路由器,而美国顾客往往还是习惯性地选用在IPv4上声名显赫的美国Cisco公司的IPv6产品。

  作者:吴康迪


  
  
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