综述：全景式扫描IPv6

　　华为3Com技术有限公司 徐继恒

　　随着Internet的发展，IPv4的局限越来越暴露出来，严重制约了IP技术的应用和未来网络的发展。IPv6作为下一代网络的基础以其鲜明的技术优势得到广泛的认可。本文从技术和应用两方面分析了IPv6的特点优势，说明了IPv4网络向IPv6网络演进的过渡策略以及方案，并对IPV6的应用前景做了简要介绍。

　　一、IPv6的优势

　　IPv6的发展是从1992年开始的，经过了12年的发展时间，IPv6的标准体系已经基本完善，在这个过程中，IPv6逐步优化了协议体系结构，为业务发展创造机会，归纳起来IPv6的优势包括如下几个特点。

　　地址充足：IPv6产生的初衷主要是针对IPv4地址短缺问题，即从IPv4的32bit地址，扩展到了IPv6的128bit地址，充分解决了地址匮乏问题。同时IPv6地址是有范围的，包括链路本地地址、站点本地地址和任意传播地址，这也进一步增加了地址应用的扩展性。

　　简单是美：通过简化固定的基本报头、采用64比特边界定位、取消IP头的校验和域等措施，以提高网络设备对IP报文的处理效率。

　　扩展为先：引入灵活的扩展报头，按照不同协议要求增加扩展头种类，按照处理顺序合理安排扩展头的顺序，其中网络设备需要处理的扩展头在报文头的前部，而需要宿端处理的扩展头在报文头的尾部。

　　层次区划：IPv6极大的地址空间使层次性的地址规划成为可能，同时国际标准中已经规定了各个类型地址的层次结构，这样既便于路由的快速查找，也有利于路由聚合，缩减IPv6路由表大小，降低网络地址规划的难度。

　　即插即用：IPv6引入自动配置以及重配置技术，对于IP地址等信息实现自动增删更新配置，提高IPv6的易管理性。

　　贴身安全：IPv6集成了IPSec，用于网络层的认证与加密，为用户提供端到端安全，使用起来比IPv4简单、方便，可以在迁移到IPv6时同步发展IPSec。

　　QoS考虑：新增流标记域，为源宿端快速处理实时业务提供可能，有利于低性能的业务终端支持IPv6的语音、视频等应用。

　　移动便捷：Mobile IPv6增强了移动终端的移动特性、安全特性、路由特性，降低了网络部署的难度和投资，为用户提供了永久在线的服务。

　　可以说，IPv6的上述特点充分迎合了未来网络向IP融合统一的发展方向，并提升了IP网络的可运营可管理性。

　　二、IPv6的杀手应用

　　IPv6技术体系经历了十多年的发展，其标准化的进程缓慢，严重影响了IPv6技术关键应用体系的建立。近两年来由于亚洲和欧洲力量的推动，IPv6的标准化进程明显加快，具有IPv6特性的网络设备和网络终端，以及相关的硬件平台的推出也已加快了进度。在这种趋势下，IPv6的关键应用将很快出现。

　　1. 3G业务

　　由于IP的诸多优点和全球IP浪潮的冲击，3G 演变为全IP网络的趋势越来越明显。为了满足永远在线的需要，每一个要接入因特网的移动设备都将需要两个唯一的IP地址来实现移动因特网连接，本地网络分配一个静态IP地址，连接点分配第二个IP地址用于漫游。GPRS和3G作为未来移动通信蓝图中的核心组成部分，对IP地址的需求量极大，只有IPv6才能满足这种需要。

　　在3GPP的标准中，R4版本已经实现核心网的IP化和CS域承载和控制的分离，在R5和以后的版本中接入网也将实现IP化，多媒体域也将在UMTS R5中推出。3GPP RAN WG3已经通过如下决议：对于Iu、Iub以及Iur接口，如果要提供IP传输，则UTRAN节点必须支持IPv6，UTRAN节点支持IPv4作为可选。

　　2. 个人智能终端

　　经济的发展带动了个人电子设备的发展，由呼机、手机、PDA到智能手机的发展趋势看，有联网能力的集成数据、语音和视频的个人智能终端将会很快出现，经过2～4年的发展，其规模就会相当大，由此将产生巨大的对IP地址的需求，这将是过渡到IPv6的一个最大动因。

　　3. 家庭网络

　　根据Allied Business Intelligence的预测，家用网关的数量将从2000年的618000个增加到2005年的16.8M个，销售额将从$223M增加到$3.7B。家用宽带和DSL设备的增长也是驱动家庭网络市场的因素,很多信息技术厂商都在进行家庭网络方面的项目。像IEEE 1394和蓝牙这样的新技术已经被开发用于移动和家庭用途，那些加入了处理器的设备越来越具备和网络相连的条件，具体家庭网络连接方式如图1所示。

　　图1 家庭网络连接方式

　　由于IPv6所拥有的巨大地址空间、即插即用的易于配置、对移动性的内在支持，使得IPv6在实际运行中非常适合拥有巨大数量的各种细小设备网络而不是由价格昂贵的计算机组成的网络。随着为各种设备增加网络功能的成本的下降，可以预见IPv6将在连接有各种简单装置的超大型网络中运行良好，这些简单设备不仅仅是手机和PDA，还可以是存货管理标签机、家用电器、信用卡等。因此，那些在IPv4技术方面经验丰富且希望将其技术延伸和扩展到IPv6领域中的公司必须了解：IPv6网络将从根本上不同于IPv4网络，不仅仅是更大的网络，而且连在网络上的将是更便宜、更简单、更小巧的设备。在IPv6中获得成功的公司的业务将始于某种其他公司通常认为太小或不能从中获得高额利润而忽略掉的细小领域中，如在发展中国家推广IPv6网络、在有许许多多节点的无线装置中增加IPv6功能，从单个IPv6地址中获得的利润将比IPv4小得多，但IPv6地址的巨大数量将使得利润总额达到前所未有的丰厚。

　　4. 在线游戏

　　游戏业是一个很大的产业，仅美国的游戏市场就达到了100亿美元。在线游戏又是游戏业的一个明显的发展趋势，使得玩家能够和跨地域的玩伴展开竞赛，而不再是局限在同一房间里。在线游戏是技术上可行并将在将来几年里迅速发展的业务之一。

　　在线游戏需要把分散在不同地域的用户连接起来，并保证安全、隐私和计费的需要。由于缺少足够的IP地址，IPv4的网络无法满足在线游戏P2P的需求。另外，在线游戏必须支持固定和移动两种网络接入方式。 采用基于IPv6的游戏终端主要是和游戏服务器进行交互，几乎不需要访问原来大量的IPv4的服务器，这也非常符合IPv6网络早期的“相互连接的孤岛”的架构。由于这些技术和商务的需要，在线游戏如果没有IPv6的支持肯定无法获得成功，这应该是IPv6的软件和设备的一个驱动力，在线游戏可能也是近期推动IPv6杀手业务之一。

　　当然，就IPv6在国内的部署，华为3Com认为目前的情况是教育先行，然后是运营商和政府。把IPv6的架构融合到现有网络中去有两个思路:一个是从骨干到接入，另一个是从接入到骨干。教育网采用的方法是从骨干到接入,在骨干网支持IPv6的情况下，各院校自行建设IPv6园区网。而现有IPv4设备可通过软硬件升级进而支持IPv6，保护了用户现有投资。而在运营商市场特别是城域网方面，预计IPv6在今年下半年或明年就会开始启动。目前，尽管支持IPv4/IPv6双栈的路由器并不比纯IPv4产品贵多少，但由于需要购买网关来实现IPv4与IPv6的互通，进而扩大了投资，同时还会造成性能上一定程度的降低。但是，一旦上述的杀手级应用出现，提前在IPv6上做好准备的运营商就会占尽先机。而且，IPv6的部署也会促进新业务的开展。根据目前状况来看，运营商实施IPv6会倾向于自下而上地展开，从城域接入延展到省干、国干。

　　三、从IPv4到IPv6过渡策略的制定依据

　　IPv6相比于IPv4是一个巨大的进步，也是一个很大的变革，从IPv4网络逐步过渡到IPv6网络，到完全替代IPv4网络的过程中，网络上的部件逐步被新的部件替换，其中的替换次序就是IPv4到IPv6的过渡策略。关于过渡策略，华为3Com认为需要从以下几方面着手。

　　1. 保护用户投资。目前网络上的主要设备包括：骨干路由器、汇聚路由器、接入路由器、各种网关设备、以太网交换机和网络终端，它们分布于不同层次的网络中，替换设备时，应根据网络具体情况考虑妥善的过渡策略，避免对已有用户或者网络有大的冲击，保护用户投资。

　　2. 重视网络应用的发展。IPv6网络所承载的业务关系到IPv6的持续发展，一方面要将IPv4体系上现有业务应用进行平滑性过渡，另一方面要发展新的应用，特别是“杀手应用”。

　　3. IPv6到IPv4的分步实施策略。IPv4体系已经建立了庞大的用户和网络集团，在相当长的时间内，两种体系将共同发展。

　　4. IPv6网络不是用于直接替换现有的低速、窄带IPv4的网络。在IPv4网络中还存在大量的低速链路，而这些链路的MTU可能低于1280字节，在这些链路上运行IPv6不仅对带宽是一种浪费，而且从报文的传输机制上也不能满足IPv6的中间网络设备不能对报文分片的要求。

　　IPv6作为下一代互联网协议已经引起了社会各界的重视，政府、企业都在尽力去推广IPv6。对于政府来说，推广IPv6有助于保证整个国家在信息产业的优势；对于企业来说，推广IPv6有助于获得最大利润，有助于在未来的发展中立于不败之地。

　　四、IPv6的应用前景

　　据预测，到2005年中国的互联网用户将达到2亿人，在数量上将达到世界第一位。就算全部互联网用户不都是永远在线，IP地址的不足在三四年后也将被耗尽。IPv4地址枯竭后，才进行IPv6地址的分配和IPv6的网络构建是来不及的,应该在IPv4地址枯竭前逐步引进IPv6，经过IPv6与IPv4的共存时代，最终全面过渡到IPv6。

　　美国拥有全世界约70%的IP地址(大约每人10个IP地址)，他们几乎感觉不到地址空间少带来的压力，因此，在IPv6推出之后的几年中，他们对新标准的态度不是很积极。但是最近美国人对IPv6的态度发生了一些细微的变化,美国国防部也在积极测试IPv6，并宣布替换现有的IPv4网络。在欧洲，由于IPv4地址相对匮乏，政府和各大公司对IPv6的态度都比较积极。同时由于欧洲在IPv4的网络经济中落后于美国，而欧洲移动通信事业相对发达，他们希望在移动通信领域中掌握先机，并通过3G的部署来实现他们在未来的网络经济中与美国并驾齐驱的愿望。为了抓住这一发展的契机，欧洲的各大厂商和运营商都对IPv6寄予了厚望并竭尽全力对它进行推广和研究，如诺基亚、爱立信、英国电信等公司一直都是IPv6研究方向的主要引导者。亚太的地址空间更加匮乏，包括中国在内的很多国家对IPv6保有积极的态度。所以无论从地址耗尽的角度考虑还是从全球发展的角度考虑，IPv6在中国具备很大的发展空间。可以说，IPv6已经成为数据通信产业一个璀璨的技术亮点。IPv6也为中国带来了赶超发达国家，重新划分Internet势力范围的机会。自去年10月，中国宣布将启动CNGI项目，并于2005年底建成世界最大的IPv6网之后，我国IPv6的发展状况便引起了全球的高度关注。4月12日~14日，第三届“全球IPv6高峰论坛”在北京召开，更是给我国IPv6应用的热潮提供了有力的推动,论坛上，全球IPv6论坛主席Latif Ladid还明确指出：“中国将是IPv6最大的市场，IPv6的杀手级应用将率先在中国出现。”