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1、中 国 矿 业 大 学工程硕士专业课（课外考核）作业封面学号GS14170031 姓名宗燕工程领域计算机技术课程名称新一代网络技术任课教师夏士雄任课教师规定截止交作业时间：2015年 10 月 31 日工程硕士研究生交作业时间：2015 年 10 月 31 日研 究 生 院 培 养 管 理 办 公 室 印 制成 绩评阅人注意事项如果老师以课外作业形式考核，如写读书报告或小论文，必须严格按照老师规定的时间上交作业，以便老师评定成绩。作业前面必须订上此封面。由于工程硕士无论什么原因不按规定时间上交作业，晚交作业不予评阅，作业作废，请随下一年级重修。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第
2、1 页，共 7 页 -1 三网融合与IPv6应用探讨【摘要】三网融合进程的启动为IPv6 的部署和应用提供了新的契机，本文拟就 IPv6 在三网融合进程中引入的可行性、策略及需关注的问题进行探讨。【关键词】三网融合；IPv6；互联网；三屏合一引言随着 IP over everything，everything over IP理念的深入，IP 成为网络规划和建设的事实标准。目前，电信网和广播电视网都在向以IP 协议为基础的下一代网络演进，这为三网融合奠定了重要的技术基础。IP地址作为 IP 网络的基础地址资源，是三网融合的先决条件。伴随着国内信息化进程的加速，IPv4 地址资源呈现快速消耗的趋势
3、。IPv4 地址分配机制的不合理性，使得可用的IPv4 地址资源越来越少，濒临枯竭。为改变IPv4地址资源受限所造成的被动局而，由 IPv4 向 IPv6 平稳过渡成为了各界关注的焦点，国内各大运营商正在积极推动IPv6 的部署和应用。但是，受诸多因素的影响，终端用户和产业链上游的CP/SP缺乏向 IPv6 迁移的动力，以致造成了目前 IPv6 部署和应用推进乏力的局面。三网融合加速了 IPv6 的部署和应用，本文就在三网融合进程中用户和产业链上游的CP/SP缺乏向 IPv6 迁移的动力，以致造成了目前 IPv6 部署和应用推进乏力的局面。三网融合加速了 IPv6 的部署和应用，本文就在三网融
4、合进程中IPv6 引入的关键问题进行探讨。2 三网融合对IP地址的需求三网融合指电信网、广播电视网和互联网等网络之间的融合，通过三网的互联互通与资源共享，用户获得语音、数据和广播电视等多种服务。具备语音、视 频、数据 和 移 动 等业 务 提 供 能力 的 网 络 通 常 称 为 具 备“四 重 播放(Quad-play)”能力的网络。目前，电信网、广播电视网和互联网都在向具备“四重播放”能力网络方向演进：下一代广播电视网(NCB)是以有线电视网数字化和移动多媒体广播电视为基础，实现视频、语音、数据和移动业务等综合承载的网络；电信网则利用NGN 技术实现基于分组的视频、语音、数据和移动等业务综
5、合承载；正在向 NCI方向演进的互联网也基本具备“四重播放”能力。由于 IP 技术的开放性、经济性以及在异构网络整合方而的优势，NGB，NGN 及NCI等都选择 IP 作为基础网络协议，因此IP 是三网融合的技术基础。三网融合将产生巨大的IP 地址需求，需求来自两方而：近期，以IPTV为代表的视频业务需要更大的IP 寻址空间；远期，物联网等相关业务的大规模开展将使 IP 延展到更广泛的网络空间。人类 70%的信息源于视觉，视频相关的名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 7 页 -2 信息服务一直是信息化工作的重点领域。在三网融合过程中，广电运营商将会以 IPTV 业务为
6、基础向其他业务领域推进，而电信运营商则会利用三网融合政策开展 IPTV 业务，以占领新的制高点，因此IPTV 是三网融合的主要切入点，将对 IP 地址产生大量需求。(1)广电网络双向改造所产生的地址需求为适应三网融合的发展，广电网络需要进行双向改造。广电网络的双向改造过程实际上是网络IP 化的过程。据不完全统计，目前我国电视机的社会拥有量约有 5 亿台，如果这些电视终端全部实现双向化改造，所需IP 地址数量将非常巨大。(2)手机电视业务所产生的地址需求三网融合将进一步推动手机电视业务的发展。目前，我国手机用户超过6.8亿，随着 3G业务的兴起及 4G时代的到来，数据、游戏以及手机电视等业务将成
7、为人们生活中不可或缺的部分。如果为每个手机都分配一个IP 地址，所需的 IP 地址数目将大大超过目前国内所使用的IPv4 地址总量。(3)“三屏合一”催生的地址需求2010 年被称为“三屏合一”元年。“三屏合一”就是以用户为核心，充分利用现有平台和相关资源，在电视屏、电脑屏和手机屏等屏幕之间通过视频资讯传递互补和统一服务，实现多个屏幕彼此的价值拓展。“三屏合一”场景下，不同终端之间可实现业务无缝切换，用户可以在不同场所使用同一业务，因而可以提升用户使用业务的便捷性、时效性、广泛性和用户的业务体验，吸引更多用户使用网络业务，从而产生更多地址需求。此外，三网融合还为物联网等应用的规模开展提供了新的
8、契机。物联网的发展不仅依赖于传感技术等的进步，更依赖于网络的发展。物联网发展的一个重要前提就是网络范围的延展，而三网融合将进一步推进新一代网络基础设施建设，扩大网络覆盖范围，因此三网融合可以为物联网相关业务的开展奠定更坚实的网络基础。从服务对象的角度来看，物联网就是将互联网的概念由人扩展到物。服务范围的扩展，将使业务流量迅速增长。据知名调研公司 Forrester Research 预测，到 2020 年，物联网业务与现有互联网业务的比例将达到30:1，寻址空间也可能从60 亿人口扩展到500 亿乃至上万亿的机器和物体。尽管是否实现每个物体的IP 寻址还存在学术争议，但 IP 空间的不断延展是
9、一个不争事实。3 IPv6 引入困境及对策相对于三网融合及后续业务开展所产生的巨大地址需求，IPv4 地址资源却濒临枯竭，而在届时全球基于IPv4 的互联网体系将而临地址枯竭的境地。目前，世界各国都在积极推进IPv6 的部署和应用，以应对IPv4 地址即将枯竭的局面。IPv6 协议并非是对 IPv4 协议的简单升级，报文头部特征和地址分配机制名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 7 页 -3 等方而的不同使得IPv6 协议缺乏对 IPv4 协议的后向兼容性。IPv6 的引入和应用是一个系统工程，不仅涉及终端升级、网络改造、平台迁移和用户认知的提升，还涉及技术标准与IP
10、地址资源分配管理等一系列内容，因此IPv6 的引入不可能一盘而就，IPv4 与 IPv6 将长期共存，IPv6 的引入过程将是IPv4 向 IPv6平稳过渡的过程。由 IPv4 向 IPv6 过渡的主要技术手段有双栈技术、隧道技术和地址转换技术等。最初，业界希望通过IPv4 和 IPv6 双栈方式实现 IPv4 向 IPv6 的平稳过渡。首先在终端和网络上实现双栈部署，使用户可以同时获得IPv4 和 IPv6 的网络资源和服务，伴随着IPv6 应用增加及 IPv4 应用向 IPv6 应用的迁移，人们就会逐渐淘汰IPv4 而转向 IPv6。这种设想的前提是CP/SP已经开始提供基于 IPv6 的
11、应用和服务并正在积极向IPv6 迁移。事实上，在 IPv4 向 IPv6 平稳过渡过程中，网络应用对IPv6 的支持是一个关键因素。出于对网络和终端支持能力的疑虑，并考虑到向IPv6 迁移过程中的改造成本和风险，除少量大型 CP/SP(如 Google)和一些与网络运营商合作的 CP/SP外，几乎没有 CP/SP主动提供基于 IPv6 的服务。在 IPv6 应用缺乏的条件下，用户自然缺乏使用IPv6 的动力。在 CP/SP和用户缺乏使用 IPv6 意愿的情况下，IPv6 的引入进程非常缓慢。在 IPv6 产业链中，网络运营商负责用户和终端的地址分配，如果地址资源枯竭，将严重影响其业务的开展，所
12、以包括电信运营商和广电运营商在内的网络运营商是IPv6 引入的主要推动力量。同时，作为用户与CP/SP之间的桥梁，网络运营商的网络承载能力至关重要:只有网络具备大规模IPv6 业务承载能力，CP/SP才有可能大规模提供基于IPv6 的应用，用户才能逐步接受IPv6。更为重要的是，运营商拥有自营业务，率先实现这部分业务的IPv6 化，不仅可以改善 IPv4 网络资源不足的局而，而且可以为IPv4 向 IPv6 的迁移提供经验，推动 CP/SP向 IPv6 迁移。因此，在 IPv6 引入过程中，应坚持网络先行的原则，从电信和广电运营商的网络改造入手，通过网络和支撑系统的改造和优化，使其具备IPv6
13、 能力。同时，从电信和广电运营商的自营业务着手，开展基于IPv6 的业务，进一步完善 IPv6 产业链，为 IPv6 业务的大规模开展夯实基础。4 三网融合过程中引入IPv6 需关注的问题现网设备主要基于IPv4，不可能短时间内通过设备置换的方式升级到IPv6。在三网融合过程中建设一张独立的IPv6 网络同样是不现实的。目前最可行的方式就是循序渐进，逐步实现IPv4 向 IPv6 的过渡。在此过程中，应关注过渡方式、地址规划和安全等问题。4.1 根据具体情况选择合理过渡方式目前，主要的过渡技术有双栈技术、隧道技术和协议转换技术等。双栈技术就是在设备上同时安装IPv4 和 IPv6 协议栈，应用
14、程序根据 DNS 解析地址类名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 7 页 -4 型选择使用 IPv6 或 IPv4；隧道技术有多种实现方式，主要将IPv6 报文作为IPv4 的净荷，实现 IPv6 孤岛之间的互联，或者以相反方式实现IPv4 孤岛之间的互联；协议转换技术通常应用在IPv6 和 IPv4 网络的交界处，实现IPv6 主机与 IPv4 主机之间的互通。每种过渡技术都有一定的适用场景，过渡技术的选择，不仅要关注过渡过程对用户体验的影响，还应考虑网络、终端和平台的改造成本以及技术演进的复杂性。双栈技术是实现IPv6 节点与 IPv4 节点兼容的最直接方式，因此，
15、在三网融合环境下，应遵照双栈技术为主和其他过渡技术为辅的原则，针对不同企业的网络及业务现状，灵活调整策略，实现IPv6 的引入。广电运营商网络在三网融合初期的一个显著特点是Quad-play业务刚起步，除 IPTV 业务外，语音和数据等业务都相对较少，移动业务基本没有，用户对外部网络资源的访问较少。针对双向化改造程度的不同，广电运营商网络引入 IPv6 所采用的技术手段有所区别。(1)即将或正在进行双向改造的广电运营商网络在这个过程中，用户并不关心使用IPv4 还是 IPv6,只关注用户体验。用户终端和 IPTV 平台应优先使用IPv6，而接入和骨干网络则应以双栈为主，以应对语音和数据等需访问
16、外部网络资源的情况。(2)已经完成双向改造的广电运营商网络平台、网络和终端都已经采用了IPv4，为实现 IPv4 向 IPv6 的过渡，需要在网络和平台上启用双栈协议。对于新入网用户，IPTV终端可直接采用IPv6;对于老用户则需要在IPTV 终端上启用双栈协议，使该用户逐步由IPv4 向 IPv6迁移。如果终端只支持IPv4 而不支持双栈，需要在家庭网关或网络接入控制点启用协议转换技术，实现 IPv4 终端对 IPv6 资源的访问;如果平台只支持 IPv4而不支持双栈，需要在IPTV 平台与承载网络交界处启用协议转换技术，实现IPv6 终端对 IPv4 资源的访问;如果从 IPTV 平台到终
17、端的网络路径中存IPv6孤岛，则需要在IPv6 孤岛边缘使用隧道技术，实现IPv6 流量在 IPv4 环境下的穿越。电信运营商已经建立了基本具备Quad-play 能力的基于 IPv4 的网络，在三网融合条件下，电信运营商通常不会为IPTV 业务的开展而进行大规模网络建设，只会在现有网络基础上进行优化.以满足 IPTV等业务大规模开展的需求。针对 IPTV 业务开展情况，电信运营商在 IPv6 引入过程中所采用的过渡技术应有所不同。(1)尚未开展 IPTV 业务的电信运营商网络大部分电信运营商网络都属于此种类型。如果这部分网络在开展IPTV 业务的同时引入 IPv6，可考虑 IPTV 平台和终
18、端直接采用IPv6，网络启用双栈协议，从而实现 IPTV 业务的完全 IPv6 化。(2)已经通过合作方式开展IPTV 业务的电信运营商网络目前，只有小部分电信运营商网络通过与具有IPTV 运营牌照的企业合作开展了IPTV 业务。由于老用户已经采用了IPv4 终端，为实现向 IPv6 的过渡，必须从业务平台到终端名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 7 页 -5 全部启用双栈；对于新入网用户，可直接使用基于IPv6 的 IPTV 终端。如果终端只支持 IPv4 而不支持双栈。需要在家庭网关或网络接入控制点启用协议转换技术，实现 IPv4 终端对 IPv6 资源的访问；如
19、果平台只支持IPv4 而不支持双栈，需要在 IPTV平台与承载网络交界处启用协议转换技术，实现IPv6 终端对 IPv4 资源的访问；如果从IPTV 平台到终端的网络路径中存在IPv6 孤岛，则需要在 IPv6 孤岛边缘使用隧道技术，实现 IPv6 流量在 IPv4 环境下的穿越。需要注意的是，尽管双栈技术互通性好，实现简单，在IPv4 向 IPv6 的平稳过渡中扮演重要角色，但是双栈技术并不能解决地址紧缺问题，还会增加内存开销和 CPU 占用率，降低设备的性能，因此，只有在需要从IPv4 向 IPv6 大规模过渡的场景中，才需要大规模部署双栈协议。对于新建网络和平台，可直接部署 IPv6，并
20、通过协议转换或隧道技术实现IPv4 与 IPv6 的互通。4.2 实现地址科学规划和管理 IPv4地址资源稀缺局而的形成并非完全由于IPv4 地址空间受限，IPv4 地址的不合理分配与管理也是一个重要原因。尽管 IPv6 地址空间相对于 IPv4 有了极大扩展，但如果不在IPv6 规模发展初期进行合理规划，也会造成IPv6 地址的极大浪费，重蹈IPv4 的覆辙。在IPv6 地址体系结构的标准设计中，64位前缀与 64 位接口标识共同组成一个完整的IPv6 地址。然而，如果不考虑地址聚合等因素，小于64 位的子网前缀没有太大现实意义。在可预见的未来，几乎不会出现地址规模超过264 个地址的局域网
21、，如果采用标准的IPv6 地址体系结构，将会造成IPv6 地址空间的极大浪费。因此，在IPv6 地址实际分配过程中，应考虑子网前缀大于64 位的情况。目前，IPv6 地址配置方式包括手工配置、有状态自动配置和无状态自动配置三种。手工配置通常用于点对点链路或隧道节点的地址配置，RFC 3627 指出点对点链路最好使用64 地址，而非 112 地址，但是为了避免地址浪费，应尽量为点对点链路或隧道节点手工配置127 或 126的地址。尽管无状态自动配置方式支持即插即用，终端可以在无需任何配置的条件下接入网络，实现便捷接入，但这种方式需要通过EUI64规范所产生的 64位接口标识形成一个符合IPv6标
22、准地址结构的地址，在一定程度上造成了地址空间的浪费。笔者认为，在网络改造过程中，应尽量避免采用无状态自动地址配置方式。有状态自动配置方式可实现任意长度子网前缀的IPv6 地址配置，有利于 IPv6 地址的科学分配与管理，是目前比较可取的地址配置方式。由于子网前缀大于64 位的 IPv6 地址配置方式与标准的IPv6 地址体系结构有一定冲突，因此，在实际使用过程中，应尽量避免与 anvcast,Embedded-RP及 ISATAP地址等已经规定的地址范围发生冲突。另外，这种地址分配方式更需要对地址的合理规划，以实现 IPv6 地址前缀的有效聚合。相对于 IPv4 地址，IPv6 地址需要占用更
23、多的路由器资源。尽管IPv6 采用层次化地址结构，如果不合理规划地址块分配，将难以实现IPv6 地址前缀的有效聚合，造成路由表规模的迅速膨胀，不利于网络收敛和转发性能的提高。4.3 关注安全问题名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页，共 7 页 -6 IPv4设计之初，就假设网络是构建在一个安全可信的环境下，这种理念带来了很多安全困扰。IPv6 在设计之初就对网络安全风险及其应对措施进行了充分考虑，并通过IPSec 等机制在一定程度上解决了IPv4 网络中存在的一些安全问题。但是，作为网络层协议，IPv6 的引入依然无法解决目前IPv4 网络中而临的链路层、应用层等安全问题。
24、另外，新协议的引入，特别是IPv4 网络向 IPv6 网络过渡过程中，也将给网络带来新的安全问题。(1)无状态地址自动配置的安全性无状态地址自动配置在很大程度上依赖于邻居发现(neighbor discovery,ND)协议。ND协议可实现网络配置过程的自动化，但是链路可信是ND协议正常运行的默认前提，当网络中存在恶意节点时，ND协议的这一缺陷将使网络而临攻击的风险。(2)协议转换技术的安全性协议转换技术需要对地址、报头和协议进行转换，对各种虚假信息较为敏感，能够防范地址欺骗攻击或不完整报文攻击。但事物总具有两而性，这种方式将耗费路由器的大量资源，对路由器性能要求较高。由于协议转换设备是IPv
25、4 网络与 IPv6 网络的互通关键节点.如果攻击者根据此特点对协议转换设备发动拒绝服务攻击，将造成IPv4 与 IPv6 网络之间的业务中断。5 结束语三网融合的最终目的是推动我国信息化进程，为消费者提供多元的、丰富的、有特色的信息和文化产品。IPTV 是目前惟一覆盖了电信网、互联网和广播电视网的融合业务，是三网融合的理想切入点。三网融合产生了巨大的IP 地址需求，同时，三网融合初期IPTV 业务的相对封闭性，为IPv6 地址的引入提供了诸多有利条件，应该充分利用三网融合的历史机遇，积极推进IPv6 的部署和应用。参考文献伍佑明等 IPv6 技术及其在移动互联网中的应用.电信科学 2009(6)军根.实现 IPTV 大规模发展的关键技术分析.广东通信技术 2009(3)名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 7 页，共 7 页 -