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1、互联协议 IPv6 技术概述及其在中国市场的发展前景崔丽丽(南京审计学院 网络信息中心,江苏 南京?210029)摘?要:目前,IP 地址空间不足问题已成为互联网和通信产业发展的瓶颈,事实证明现有的互联网协议 IPv4 无法满足产业发展的需要?IPv6应运而生,它将以其在 IP 地址数量、安全性、移动性、服务质量等方面的巨大优势,改变现代信息生活?关键词:网络;?IPv6;?中国市场中图分类号:TP393?文献标识码:A?文章编号:1671-9743(2006)08-0092-03收稿日期:2006-07-21作者简介:崔丽丽(1979-),女,江苏盐城人,南京审计学院工程师,主要研究网络管理
2、?0?引?言现代社会所用的互联网源于美国军事部门的 ARPA网,又称为第一代互联网,它是美国从 20 世纪 60 年代开始研究、经过 30 多年的发展而成的?当今的互联网在人们的生活、国家的发展、世界的进步等方面都起着不可忽视的作用,2005 年互联网全球用户人数已达 10?8 亿人?就在我们对互联网的发展和前景津津乐道时,其本身的许多固有缺陷也开始暴露出来?首先,互联网原先是用于军事目的,所以,该网主要考虑的是国防抗干扰能力,因此便以牺牲网络带宽为代价的?当网上用户激增,多媒体应用日趋成为通信主流的情况下,互联网显得先天不足,不堪重负?同时,互联网缺乏管理,信息泛滥,就像一个巨大的自由市场?
3、国外人称互联网是一个没有领导、没有警察、没有军队的不可思议的领域?最初的互联网应用范围狭窄,所以对安全性未给予过多的重视,而现在,安全性已成为一个不容忽视的大问题?1?IPv4 的产生及其存在的弊端目前互 联网 上 运行 的 TCP/IP 协 议 第四 版,即IPv4?TCP/IP 协议是在 20 世纪 80 年代被采用的,它使用两层地址结构,这在当时可以提供充分的可扩展性?不幸的是,这种体系结构不能预见TCP/IP 协议最终成为支持信息、商业、娱乐业的网络?20 多年前,IPv4提供了一种地址策略,尽管一度可以提供扩展性,但最终导致了低效率的地址分配?A 类和 B 类地址占用了 IPv4 地
4、址空间的 75%,但是只有很少的机构(少于 17,000 家)可以申请到 A类和 B类地址?C类地址远远多于 A 类和 B类地址,但是它们仅占 40 亿 IP 地址的 12?5%?不幸的是,每个 C 类地址仅局限于 254 台主机,不能满足申请不到 A 类或 B 类地址的大型机构的需求?即使有很多的 A、B、C 类地址,太多的网络地址也会导致路由器负担过重,因为路由器中需要存储庞大的路由表?早在 1992 年,IE TF 明确了两方面内容:剩余 IPv4 网络地址分配几近枯竭?那时,B 类地址空间已濒临用尽?因为 Internet 的发展,导致路由表快速增长?随着越来越多的 C 类地址的使用,
5、逐渐增加的新的网络信息威胁到 Internet 路由器的处理效率?IPv4 的地址容量现在成了制约因特网发展的瓶颈?对此,中国的体会尤为痛切?据统计,中国的网民到2005 年中已经突破 1 亿,但中国所拥有的 IPv4 的地址还不到 5000 万,占 IPv4 全部地址的 1/100 多一点?对于这个问题,人们一致承认,IPv4 地址分配是极不合理的1-2?2?IPv6 的技术特点及其优势在过去的 20 年中,已经开发出基于使用 32 位地址空间而改善 IPv4 性能的方法?其中两种重要的方法是子网掩码和 CIDR?其间,又定义和开发出了另一种可扩展、可升级的 IP版本,即 IPv6?IPv6
6、 取代 IPv4 现用的 32 位地址而使用 128 位地址空间,原理如图 1?IPv6使用 8 个 16 位数来表示 128 位,4 个 16 进制数一组,每 4 个一组的 16 进制数间用冒号分隔?通过多年的规划和开发,IPv6 逐渐在一些选定的网络中实施?IPv6 的优势在于,采用了新型 IP 报头、第 25 卷第 8期?怀化学院学报?Vol?25?No?82 0 0 6 年 8 月?JOURNAL OF HUAIHUA UNIVERSITY?Aug?,2006IP 协议第四版(IPv4)?4个八位组11010001?11011100?11001001?01110001209?156?2
7、01?1134,294,467,295?IP AddressesIP 协议第 6版(IPv6)?16 个八位组11010001?11011100?11001001?01110001?11010001?11011100?11001001?01110001?11010001?11011100?11001001?01110001?11010001?11011100?11001001?01110001A524:72D3:2C80:DD02:0029:EC7A:002B:EA733?4*1023?IP 地址图 1QoS 机制、主机地址自动配置、认证和加密等许多技术,IPv6 可以彻底解决 IPv4 网络
8、地址不足的问题,并对于移动 IP 有较好的支持,具体表现在 3 个方面?1)IPv6 对流和资源预留的支持流是特定源和目的地间的报文序列,源要求中间路由器对这些报文进行特殊处理?一般来说,路由器收到流中报文后,根据流标识符查找路由器中保存的流上下文,对流中的报文进行同样的处理,加快了报文处理速度?IPv6 报头的格式里有 20 bit 的流标记域?主机发送报文时,如果需要把报文放到流中传输,只需在流标记里填入相应的流编号?否则在流标记里填零就作为一般的报文处理?路由器收到流的第一个报文时,以流编号为索引建立处理上、下文,流中的后续报文都按上、下文处理?IPv6 的资源预留协议(RSVP)使用流
9、标记来申请资源和相当的优先级,实现 IP 网中的QoS 传输以及对于实时业务的支持,使得各种应用能够为其数据包选择服务等级?2)IPv6 的安全功能由于 IPv4 在安全方面的脆弱性,IPv6 提供的安全特性将是 IPv4 向 IPv6 过渡的重要刺激因素?IPv6 针对通信中容易受到的以下几种类型的攻击,提供防范措施?(1)获取数据包?非接收方从网络上获取发送方发的数据包?(2)IP 地址欺骗?冒充别人的 IP 地址?(3)连接截获?发方和收方通信时,在中间冒充发方或收方,或者修改截获的包?(4)重发?攻击者获取数据包后,不断重发该包?在 TCP/IP 协议的各层次中,IP 层提供基本的安全
10、机制,可以十分有效地阻止较低层次的攻击(这类攻击占网络攻击的很大比例),而且可透明地用于所有上层应用程序?但 IP 层安全功能总体上讲是面向机器的,而不是面向用户?这样,要进行用户认证的应用程序,尚需在应用层上提供这类安全功能?在应用层提供安全措施的主要问题是,应用层上同样的一些安全功能总要在不同的应用程序或其代理中重复?总之,网络安全是各层综合作用的结果?3)IPv6 对移动性的支持随着笔记本电脑、个人数字助理(PDA)、掌上电脑(PPC)、手 持 式 电 脑(HPC)等 便 携 终 端 以 及Internet 与无线通信技术的发展,用户中掀起了使用移动技术的热潮,移动业务可能成为未来信息高
11、速公路的一种广泛的数据业务?而要实现移动的 在任何时候,在任何地点,都可以对信息、通信以及服务进行访问!的要求必须要有相应的技术支持?IPv6 充分考虑到了这种增长势头,对 IPv4 进行了相应的改进,提供了对移动性的支持?移动计算机网络是指用户计算机可以在网中自由移动的计算机通信网络?这种移动要求对用户是透明的?移动计算机网络可以是局域网,也可以是广域网?移动计算机网络具有以下特点?(1)无线通信?无线通信信道与有线通信信道相比具有速率低、误码率高、可用性差等问题,这些问题的解决需要由物理层和媒体访问控制层来完成?(2)用户移动性?此特点带来的用户动态跟踪和寻址、移动切换和通信可靠性的问题主
12、要由网络层和传输层来解决?(3)终端便携性?这是吸引用户使用移动计算的一个重要方面?便携性要求终端体积小、耗电省,这使得其计算、存储、显示能力都受到限制,这就需要高层协议和操作系统进行相应的优化以提高其计算能力和人机交互能力2-3?3?IPv6 在中国的发展趋势目前在中国参与 IPv6 商用网建设的有中国电信、中国网通、中国联通、中国移动、中国铁通以及中国教育和科研计算机网(CERNET)共六家运营商及组织?在我国,CERNET IPv6 示 范网于 1998 年 6 月 加入6bone,并于同年 12 月成为其骨干成员?1999 年 9 月,有关 IPv6 的 863 课题研究启动,很多高校
13、相继组建IPv6 示范网,并通过 CERNET IPv6 示范网与 6bone 实现相连?1999 年 11 月,国家自然科学基金委启动了 中国高速互连研究试验网络 NSFCNET!重大联合研究项目,采用 IPv6 作为网络层协议,建成了我国下一代高速示范网络?近年来,我国加快了和国外技术研究和交流的步伐,2002 年 4 月,我国和日本政府合作,启动了 中日 IPv6 合作研究开发项目!,拟定共同开展IPv6 技术的研究开发、示范网络的建立与运营,推动了国际 IPv6 相关标准的确立?多届 全球 IPv6 高峰论93第 25 卷第 8 期?崔丽丽:互联协议 IPV6技术概述及其在中国市场的发
14、展前景坛!在中国召开,促进了政府、产业和学术研究机构的交流,有力地推动了我国下一代互联网(CNGI)项目的实施,从而我国打造成下一代互联网强国?当今的中国,尽管技术还不是最先进,经济实力还有待进一步提高,但在发展和应用 IPv6 网络上,中国具有世界上其他经济和技术强国所没有的得天独厚的优势?遍观全球,美国的互联网技术和设备最先进,通过互联网获得了极大的经济利益,而且美国 IPv4 地址充足,这会成为其采用 IPv6 新技术的最大障碍;欧洲的互联网技术也很发达,尤其是无线网络技术,市场也相对稳定,更新网络基础设施需要舍弃的东西太多,经济利益却不能相应提高,因此在推动 IPv6 网络上缺乏动力?
15、对中国来说,2008 年将召开奥运会,各种新的技术和新的应用将得到大规模的应用,那时将是 IPv6 发展的一个最佳时机?综合考虑,2006 至 2008 年将是大规模部署和升级 IPv6 的阶段?IPv6 所提供的巨大地址空间以及所具有的诸多优势和功能,使其成为构筑下一代网络的重要基础?美国和其他一些经济技术强国将继续领跑 IPv6 网络技术,而中国将是 IPv6 全球最大的市场和设备制造地?技术不是推动产业发展的决定力量,市场需求才是决定因素,中国市场是否已经准备好迎接即将到来的 IPv6 时代?尽管所有人都承认,IPv6 是正确的方向,是发展的潮流,但看得到和看不到的阻力依然在阻挡IPv6
16、 的步伐?面对已经成熟的技术和运营商慎重的态度,设备制造商对未来市场需求仍拿捏不准?在没有成型的网络基础设施为前提条件下,开发终端产品和应用软件可能会被称为 盲目!?同时,设备制造商也存在追求现有产品线效益最大化的考虑,导致他们选择了观望和等待?双方的互相等待,成为 IPv6 迟迟没有发展起来的一大因素?还有一种看法,IPv6 只有应用在家庭设备中才能真正发挥出威力,日本进行的IPv6 应用的实验中大部分都与各种家电设备有关?但偏高的成本可能会成为在家庭设备中普及 IPv6 的阻碍?另外,除了在家庭方面,包括移动在内的所有新应用都存在安全问题?一向在全球互联网新技术领域处于领袖地位的美国对于
17、IPv6 技术的表现并不积极,原因固然是全球整体发展 IPv6 确实存在着影响?因为他们是 IPv4 的既得利益者,并不存在地址短缺的问题?尽管美国的企业也在研发和生产 IPv6 设备,但他们大部分是为了出口欧洲、中国,美国本身并不应用 IPv6 的设备,在整体上也没什么规划和打算?更令人担忧的是,看起来正在成为风暴中心的 IPv6 会不会也面临 雷声大雨点小!的状况,就像 3G 等其他新兴技术最初所遭遇到的一样,这些反复正是新技术从成长到成熟的必经过程?4?小?结如今,以 IPv6 为核心技术的下一代网络在中国正越来越受到重视,它将在高品质、多样化的未来通信业务发展中发挥举足轻重的作用?尽管
18、人们都意识到 IPv6 代表着互联网发展的正确方向,取代 IPv4 是不可逆转的潮流,然而,其发展的进程也不是一帆风顺的?它将是一个回报周期长、投资巨大的项目?包括运营商、设备制造商在内的产业链各个环节都不能忽视这一机遇带来的巨大商机?我们所需要做的是加快 IPv6 网络建设,不断完善其不足,发掘其新的应用,以逐步替代目前的 IPv4 网络?参考文献:1Cisco Networking Academy Program CCNA1 and 2 CompanionGuide THIRD Edition M?Cisco Systems,2004:228-229?2 赵慧玲?IPv6 的发展及其过渡策
19、略 J?通信 世界,2005,18(5)?3 丁 常彦?走近 IPv6 走进 下一代网络 J?中关 村,2005?The Summarize of Protocol IPv6 Technology and itsProspects for Development in Chinese MarketCUI Li-li(Network In formation Center Deparement,Nanjing Audit University,Nanjing,Jiangsu 210029)Abstract:At the present time,the IP insufficient quest
20、ion of address space has become bottleneck in the internet and thecorrespondence industry development?The fact proves that existing internet agreement IPv4 is unable to satisfy industryderecopment?IPv6 arises at the historic moment,Gisplays in IP aspect,address quantity,security,mobility,grade of servicehuge superiority,andso on which changes modern information life?Key words:network;?IPv6;?China market94怀化学院学报?2006 年 8月