IPv4向IPV6業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)分析

鐘玉倉

摘要：隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)量飛速上升，各種網(wǎng)絡(luò)用戶日益增多，IPv4已經(jīng)不能滿足當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的需要，IPv6替代現(xiàn)行版本lP協(xié)議IPv4勢在必行。文中就IPv4向IPV6業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)平滑演進(jìn)進(jìn)行了分析和探討。

關(guān)鍵詞：IPv4；IPV6；業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)；雙協(xié)議棧；隧道技術(shù)；NAT-PT

1概述

隨著通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)量飛速上升，各種寬帶網(wǎng)絡(luò)用戶、移動終端網(wǎng)絡(luò)用戶、家庭多終端網(wǎng)絡(luò)用戶、幾百萬個網(wǎng)站以及數(shù)十萬個服務(wù)器托管，IPv4地址幾乎耗之殆盡，就目前而言，數(shù)億的網(wǎng)絡(luò)用戶大部分還是在使用IPv4地址，地址的需求還在日益增加，IPv4地址資源有限，申請的難度越來越大，直接影響了網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的發(fā)展和新業(yè)務(wù)的開拓。IPV6地址容量大，雖然能解決上述問題，但是存在著IPv4網(wǎng)絡(luò)通信與IPV6網(wǎng)絡(luò)通信不能互通，如何解決IPv4與IPV6相互兼容問題是IPv4向IPV6業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)中一個必不可少的環(huán)節(jié)，也是其業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的核心之一。

2IPv4與IPV6的區(qū)別

目前IP協(xié)議的版本號是4，簡稱為IPv4，它的下一個版本就是IPv6。IPv6是InternetProtocolVersion6的縮寫。IPv6是IE了F（互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組，Internet Engineering Task Force）設(shè)計的用于替代現(xiàn)行版本IP協(xié)議（IPv4）的下一代IP協(xié)議。他們的本質(zhì)區(qū)別是IPv4地址空間與IPV6不同。IPv4地址格式采用的是地址為32bit長度，它有2^32-1個地址；IPv6采用地址為128bit長度，它有2^128-1個地址.一個IPv6的IP地址由8個地址節(jié)組成，每節(jié)包含16個地址位，以4個十六進(jìn)制數(shù)書寫。IPv6彌補了IPv4在其他方面的不足，特別是在實施、安全、控制和可靠性方面。IPv4需要依靠其他協(xié)議去完成上述工作，而IPv6包含了一些新的選項和擴展方案使實施、控制和可靠性信息可以由配置好的IPv6來處理完成。

3IPv4向IPV6業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)三個階段及方案

IPV6與IPv4相比有很多的優(yōu)越性，想要一次性把IPv4從業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)中替換掉是不現(xiàn)實的。IPv4技術(shù)有它成熟的基礎(chǔ)，在網(wǎng)絡(luò)中服務(wù)范圍很廣，有龐大的網(wǎng)絡(luò)用戶和商業(yè)網(wǎng)絡(luò)集團(tuán)，因此它不會立即從通信網(wǎng)絡(luò)中退出歷史舞臺。它存在著一個循序漸進(jìn)的演變過程。在演變過程中會出現(xiàn)幾個要解決的問題：1、在IPv4技術(shù)基礎(chǔ)上如何服務(wù)IPV6用戶；2、IPv4升級到IPV6業(yè)務(wù)平臺需要什么設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)、與此相配套的應(yīng)用程序如何修改；3、一H IPV6技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)中大部分建成后，怎樣將IPv4業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)接人到IPV6業(yè)務(wù)平臺，又如何為IPv4用戶服務(wù)。這都是要解決的問題。就目前而言IPv4向IPV6業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)大致分為三個階段。第一個階段是業(yè)務(wù)平臺基于IPv4，但是其用戶可以是IPv4也可以是IPV6，業(yè)務(wù)平臺通過地址轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)進(jìn)行II）地址轉(zhuǎn)換來實現(xiàn)IPv4與IPV6業(yè)務(wù)相互兼容。第二個階段業(yè)務(wù)平臺基于IPv4或IPV6，用戶可能是IPv4也可能是IPV6，業(yè)務(wù)平臺是通過建立兩套接口來實現(xiàn)的。第三個階段是業(yè)務(wù)平臺基于IPV6，其用戶只能是IPV6，將IPv4清除通信網(wǎng)絡(luò)。業(yè)務(wù)平臺全程全網(wǎng)都基于IPV6。在IPv4向IPV6業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)階段，無論業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)采用什么樣的技術(shù)，它必須做到即具備又支持IPv4或IPV6功能。因此業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)方案應(yīng)本著經(jīng)濟實用、用最小的成本獲取最大收益的原則來滿足不同的業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用需要。

3.1業(yè)務(wù)平臺基于IPv4

業(yè)務(wù)平臺建立于IPv4基礎(chǔ)之上，同時又滿足IPV6業(yè)務(wù)用戶需求，這就要求IPv4業(yè)務(wù)平臺通過地址轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)進(jìn)行IP地址轉(zhuǎn)換來實現(xiàn)IPv4與IPV6業(yè)務(wù)相互兼容。如何將IPv4與IPV6連接起來？解決這個問題的技術(shù)有雙協(xié)議棧技術(shù)，路由器、主機等網(wǎng)絡(luò)通信節(jié)點通過雙協(xié)議棧技術(shù)直接把IPv4與IPV6節(jié)點相互連接起來.IPV6節(jié)點之間的通信是通過IPV6協(xié)議棧進(jìn)行互通的，IPv4與IPV6互通時是通過IPv4協(xié)議棧使用40ver6來實現(xiàn)的，即在IPV6節(jié)點中加入IPv4協(xié)議棧。我們把擁有雙協(xié)議棧的節(jié)點叫做IPV4/V6節(jié)點，這些節(jié)點可以同時收發(fā)IPv4和IPV6分組。這樣就實現(xiàn)了IPV6與IPV6、IPv4與IPV6節(jié)點之間的互通。雙協(xié)議棧技術(shù)無需構(gòu)造隧道，但隧道技術(shù)需要雙協(xié)議棧技術(shù)。IPV6還剛剛起步，IPV6網(wǎng)絡(luò)還是局部的孤立的，它像大海中的獨立小島，被像汪洋大海IPv4網(wǎng)絡(luò)分隔開來，要使IPV6與IPV6互通，必須借用IPv4網(wǎng)絡(luò)來連接，人們利用隧道技術(shù)來解決此類問題。通過隧道技術(shù)穿越IPv4網(wǎng)絡(luò)將孤立的多個"IPv6島”連接起來，使得IPV6網(wǎng)絡(luò)之間互聯(lián)互通，為IPV6網(wǎng)絡(luò)發(fā)展壯大奠定了基礎(chǔ)。

隨著時間的推移，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，IPv4網(wǎng)絡(luò)與IPV6網(wǎng)絡(luò)將發(fā)生逆轉(zhuǎn)，孤島IPV6將會變成汪洋大海，大海IPv4網(wǎng)絡(luò)將變成孤島。在這種變化中如何具體解決IPV6與IPV6、IPv4與IPV6節(jié)點之間的互通問題，大致有兩大類方法。第一種是IPV6與IPV6之間互通的解決，主要有手工配置隧道、自動配置隧道、TunnelBroker、60ver4、IPv4多播隧道、6t04等方法。第二種是IPV6與IPv4之間互通的解決，主要有DualStaekModel23、Stateless IP/ICMP Translation（SII了）、Network AddressTranslation-ProtoeolTranslation（NAI-PI）、BIS、BIA、SOCKS64、TRT、ALG等多種方式進(jìn)行相互通信.

具體操作方案是保持原有的業(yè)務(wù)平臺維持現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在網(wǎng)絡(luò)層加入地址轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)Network Address了ranslation-ProtoeolTranslation（NAI-PI）接入IPV6用戶。用戶終端使用雙協(xié)議棧，在IPv4與IPV6節(jié)點之間安裝網(wǎng)關(guān)設(shè)備，IPV6用戶通過IPv4網(wǎng)絡(luò)接人，利用隧道技術(shù)把客戶端與網(wǎng)關(guān)連接起來，使IPV6在網(wǎng)絡(luò)中得到應(yīng)用。

3.2業(yè)務(wù)平臺基于IPv4或IPV6

業(yè)務(wù)平臺IPv4和IPV6共存，IPV6從試用階段轉(zhuǎn)換成商用階段，其網(wǎng)絡(luò)形成一定的規(guī)模。也就是說整個網(wǎng)絡(luò)里存在IPv4網(wǎng)絡(luò)和IPV6網(wǎng)絡(luò)，建立兩套接口。由于使用雙協(xié)議棧，對于兩種不同的業(yè)務(wù)要融合在一起必須要進(jìn)行營業(yè)受理自動激活系統(tǒng)與系統(tǒng)接口的改造，滿足這兩種業(yè)務(wù)的需求，支持這兩種業(yè)務(wù)用戶的開通與激活，并要有它們的上網(wǎng)話單便于計費系統(tǒng)的處理。在受理用戶裝機業(yè)務(wù)時對兩種用戶要區(qū)別對待，在受理業(yè)務(wù)的界面上設(shè)立有“雙?！庇脩魳I(yè)務(wù)界面，與傳統(tǒng)的IPv4用戶業(yè)務(wù)并列。要實現(xiàn)雙棧寬帶裝機必須滿足支持IPv6，或不支持IPv6必須配置到支持IPv6，否則不能實現(xiàn)雙棧寬帶裝機。為了區(qū)分IPv4用戶和雙棧用戶利用用戶名和域名來進(jìn)行實施。對于IPv4用戶只分配IPv4地址不分配域名。對于雙棧用戶支持IPv6同時分配IPv4和IPv6地址以及特定的域名，對于雙棧用戶不支持IPv6必須配置到支持IPv6同時分配IPv4和IPv6地址以及特定的域名。對于雙棧用戶支持或不支持IPv6用戶所分配的IP地址也會使IPv4和IPv6區(qū)分開來，并對IP地址進(jìn)行IPv6適應(yīng)性調(diào)整。

雙棧用戶在上網(wǎng)結(jié)束后對該用戶相關(guān)話單進(jìn)行人庫，對話單進(jìn)行有效的處理，利用話單整理程序?qū)Pv6的話單進(jìn)行程式規(guī)整、排交叉、計費排重等格式改造處理，再進(jìn)行提交到話單表中，為用戶計費處理和收費提供依據(jù)。根據(jù)IP認(rèn)證計費和計費系統(tǒng)的相互規(guī)則約定，采集系統(tǒng)收到來自IP認(rèn)證計費系統(tǒng)分布的含用戶名、流量及IP地址等信息計費數(shù)據(jù)文本，IP地址將會進(jìn)行統(tǒng)一格式處理生成文件發(fā)生到集中計費系統(tǒng)，從而對網(wǎng)絡(luò)用戶進(jìn)行必要的收費處理。以上是業(yè)務(wù)平臺基于IPv4或IPV6與業(yè)務(wù)平臺基于IPv4不同的地方。其他工作模式不變。

具體操作方案是對核心業(yè)務(wù)邏輯以及對外外門戶和接口進(jìn)行改造升級至IPv6業(yè)務(wù)平臺，對于傳統(tǒng)的IPv4網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)平臺的對外門戶和接口保持不變。IPv4和IPV6網(wǎng)絡(luò)用戶以及其他相關(guān)系統(tǒng)做到相互兼容。其核心業(yè)務(wù)由IPV6的中間設(shè)備進(jìn)行處理。IPv4業(yè)務(wù)平臺端口專門處理和服務(wù)IPv4具體業(yè)務(wù)，IDv6業(yè)務(wù)平臺端口專門處理和服務(wù)Ipv6具體業(yè)務(wù)。其優(yōu)勢在于只需要改造需要的業(yè)務(wù)平臺部分，改造工作量適中，投入成本適中，風(fēng)險小等。

3.3業(yè)務(wù)平臺基于IPV6

IPv4業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)全部升級改造成了IPV6網(wǎng)絡(luò)，業(yè)務(wù)平臺基于IPV6網(wǎng)絡(luò)。在IPv4業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)停止運行前這就要求IPV6網(wǎng)絡(luò)必須要兼容IPv4網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)。對于IPV6兼容IPv4技術(shù)還有待于進(jìn)一步研究。IPv4如何穿越IPV6骨干網(wǎng)絡(luò)也需要進(jìn)一步探討和考證。

具體操作方案是一次性完成所有的業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)改造，全面升級為基于IPV6網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)平臺，在IPv4業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)停止運行前要求做到IPV6網(wǎng)絡(luò)兼容IPv4網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)。其缺點在于一次性突人成本很大，工作量巨大，所承擔(dān)的風(fēng)險非常大。

4結(jié)束語

對于其他技術(shù)作為演進(jìn)方向沒有進(jìn)行闡述，如MPLS技術(shù)，此種技術(shù)較為復(fù)雜不再贅述。以上都基于“雙棧骨干網(wǎng)絡(luò)”作為網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展平滑演進(jìn)方式進(jìn)行闡述。決定一個業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)方案要考慮投資成本，改造的風(fēng)險以及改造的工作量。要以最小的成本、最小的風(fēng)險以及最小的工作量來滿足多種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的應(yīng)用需求。自中國啟動CNG項目后，在2005年成功的建成了世界最大的IPV6網(wǎng)絡(luò)。全球在高度關(guān)注中國的IPV6網(wǎng)絡(luò)發(fā)展?fàn)顩r。在北京召開的第三屆“全球IPv6高峰論壇”有力推動了我國IPV6應(yīng)用和發(fā)展的熱潮.最后引用全球IPv6論壇主席Latif Ladid一句話：中國將是IPv6最大的市場，IPv6的殺手級應(yīng)用將率先在中國出現(xiàn)。