领跑下一代互联网

专题报道

未来的网络必将是基于IP的网络,是IP网络、光网络、无线网络的世界,这在业界已达成共识。

领跑下一代互联网 -- 从IPv6看未来互联网的发展

目前,全球互联网的迅猛发展,变化多样的实时在线信息终端的层出不穷,导致了IP地址资源的紧张,而下一代语音、数据、视频融合的通信网络对网络的安全、服务质量和移动性提出了更高的要求。现有的互联网基础协议IPv4(Internet Protocol version 4)在地址空间,端到端的IP连接,服务质量,网络安全和移动性等方面都暴露出不足。而IPv6(Internet Protocol version 6)所能提供的巨大的地址空间以及所具有的诸多潜在优势和功能,使其成为构筑下一代网络的重要基础。

什么是IPv6

IPv6是继IPv4以后的新版互联网协议,也可以说是下一代互联网的协议,它的提出最初是因为,随着互联网的迅猛发展,IPv4定义的有限地址空间将被耗尽,而地址空间的不足必将妨碍互联网的进一步发展。互联网工程任务组(IETF Internet Engineering Task Force)从1993年开始开发IPv6,1995年正式确立IPv6基础协议,1996年全球范围的IPv6试验床6Bone启动。

IPv6技术优势

与IPv4相比,IPv6具有许多新的特点,如简化的IP包头格式、主机地址自动配置、认证和加密,以及较强的移动支持能力等。概括起来,IPv6的优势体现在以下七个方面。

— 地址长度

IPv6的地址长度为128位,形成了一个巨大的地址空间。在可预见的很长时期内,它能够为所有可以想象出的网络设备提供一个全球惟一的地址。事实上128位的地址空间足够为地球上每一粒沙子提供一个独立的IP地址。IPv6还能够为主机接口提供不同类型的地址配置,包括全球地址(Globally)、单播地址(unicast)、广播地址(Broadcast address)、多播地址(multicast address)、任播地址(anycast address)、家乡地址(home address)和转交地址(care-of address)等。

— 整体吞吐量

IPv6的数据包可远远超过64K字节,应用程序可以利用最大传输单元(Maximum Transmission Unit),同时改进了选路,简化了报头,包头定长,从而加快了数据包处理速度,提高了转发效率和网络的整体吞吐量。

— 移动性

移动IPv6(Mobile Internet Protocol version 6)能够通过简单的扩展,满足大规模移动用户的需求,能够为在Internet上运行的每个移动终端提供一个全球惟一的IP地址。这样,它就能在全球范围内解决有关网络和访问技术之间的移动性问题。移动IPv6在新功能和新服务方面可提供更大的灵活性。移动IPv6通过优化通信对端(Correspondent Node)和转交地址(care-of address)之间的路由,使网络的利用率更高。IPv6已经被3GPP组织所采纳,其发布的第五版文件中规定,在IP多媒体核心网中将采用IPv6。

— 安全性

IPv6协议内置已经标准化的安全机制,支持对企业网的无缝远程访问。对于从事移动性工作的人员来说,IPv6是IP级企业网存在的保证。认证报头(Authentication Header)用于保证数据的一致性,加密的安全载荷(Encrypted Security Payload)用于保证数据的机密性(Confidentiality)和数据的一致性。在IPv6包中,AH和ESP都是扩展报头,可以同时使用,也可以单独使用其中一个。此外,IPv6还集成了虚拟专用网(Virtual Private Network)的功能。

— 服务质量

从协议的角度看,IPv6的优点体现在能提供不同水平的服务。这主要是由于IPv6报头中新增加了“业务级别(class)”和“流标记(flow label)”字段,在传输过程中,中间各节点可以利用它们识别和分开处理任何IP地址流。此外,IPv6还支持“实时在线”连接、防止服务中断并提高网络性能。

— 自动配置

IPv6提供即插即用机制,支持无状态和有状态两种地址自动配置方式。在无状态地址自动配置方式下,需要配置地址的节点使用一种邻居发现机制获得一个局部连接地址。得到这个地址之后,它使用另一种即插即用机制,在没有任何人工干预的情况下,获得一个全球唯一的路由地址。有状态地址配置机制,如动态主机配置协议(Dynamic Host Configuration Protocol)需要一个额外的服务器,并需要很多额外的操作和维护。

— 多播功能

IPv6中增加了“范围”和“标志”,限定了路由范围和可以区分永久性与临时性地址,这有利于更好地实现多播功能。

IPv6的今天

尽管IPv6正在全球受到越来越多的重视,但全球IP地址资源分配的不均衡加之各国在互联网领域发展状况的不均衡,导致了IPv6在全球产业化发展的不均衡。目前,世界上在IPv6的研究和应用方面比较领先的主要是欧洲、日本、韩国和美国。

— 日本

日本是全球IPv6最引人注目的地方,实施e-Japan战略。1999年到2000年日本开始分配IPv6地址,1999年12月开始提供IPv6试验服务,2001年4月开始提供IPv6商用服务。2001年3月,在日本政府制定的IT基本战略和e-Japan计划中,明确设定在2005年完成从当前的互联网到IPv6的过渡,成为信息化最先进的国家之一。到目前为止,NTT communications、Japan Telecom和KDDI等日本主要运营商和ISP几乎都已经提供IPv6商业化接入服务,日本全国利用IPv6的环境正日益完善。

— 韩国

韩国将IPv6的演进进程分为四个阶段:第一阶段(2001年以前),建立IPv6试验网,开展验证、运行和宣传工作;第二阶段(2002~2005年),建立IPv6岛,与现有IPv4大网互通,在IMT-2000上提供IPv6服务;第三阶段(2006~2010年),建立IPv6大网,原IPv4大网退化为IPv4岛,与IPv6大网互通,提供有线和无线的IPv6商用服务;第四阶段(2011年以后),演变成一个单一的IPv6网。

— 欧洲

欧洲发展IPv6的基本战略是“先移动,后固定”,目前已经建立了Euro6IX和6NET等IPv6试验网络,进行有关IPv6的推广和部署准备。欧洲政府和各大厂商态度积极,如诺基亚、爱立信、英国电信等,他们加快了IPv6开发和产品化进程,各种试验项目正逐步成熟。

— 美国

美国在IPv6的商业化推广方面的力度没有欧洲和日本大,主要是以世界IPv6研究、协调中心的面目出现的。研究和开发IPv6的主要组织如IETF、6Bone等都设在美国。现在美国对待IPv6的态度已经有所变化,各主要厂商也开始支持IPv6。思科公司于2001年7月10日宣布于Microsoft、IBM、HP、SUN和Motorola结成伙伴关系,共同推进IPv6硬件和软件的开发。

— 中国

中国的科研院校以及信息产业部的主要研究机构一直密切跟踪、研究IPv6的技术发展及标准化建设,国内一些通信设备厂家也开始了IPv6产品的研发,从而加快了IPv6在我国的产业化进程。中国教育科研网(CERNET)于1998年6月加入了6Bone。“中国高速互连研究试验网络NSFCNET”研究项目已经完成了IPv6试验网络以及它与国际IPv6试验网的连接等。2002年3月由北京BII公司和信息产业部电信研究院电信传输所联合发起建设的,我国目前规模最大的面向商用IPv6实验网络平台“下一代IP电信实验网”(IPv6 Telecom Trial Network,6TNet),目前已建设了3个骨干网络节点,并连接至6Bone。在2003年开始的第二阶段中,6TNet计划同日本的JGN和欧洲的Euro6IX等国外主要IPv6网络进行互联。

IPv6应用的明天

IPv6所提供的巨大地址空间以及所具有的诸多优势和功能,使提供语音、数据、视频融合的高品质、多样化通信服务的下一代网络的实现成为可能。那时,从移动终端、汽车到自动售货机、报警系统、照相机,乃至钥匙环和其他各种各样的产品都可以实时在线,一个个信息孤岛最终将连成强大的网络,人们将在以下三方面获得全新的通信服务体验:

— 端到端实时通信

主要包括:应用服务提供、综合话音和数据业务。应用服务提供主要有应用软件的递送和支持、电子商务服务两种;综合话音和数据业务是指下一代网络具有把话音和数据综合在一起的能力,这种业务包括Web呼叫中心、统一消息和多媒体会议等。

— 移动互联

无线应用将成为IPv6的第一个“杀手级”应用(Killer Application)。IPv6与移动通信相结合形成的移动互联网使人们利用移动设备可以完成移动电子商务,查询生活资讯,享用地理信息服务和实时定位服务,实时操控信息家电等。

— 宽带网络

采用IPv6协议的互联网优化了路由器传输效率,提高了网络速度和整体吞吐量。人们通过下一代互联网在家里就能享受超高速网络所带来的欢乐。信息家电可直接以交互方式看电影,听音乐和广播。股民在家中,就能和证券公司等金融机构的业务员在线交谈、交易。

IPv6在中国

IPv6创造了一个全新的网络世界,使人们可以享受到更高品质和更精彩的通信与信息服务。同时IPv6的巨大地址容量将为服务提供商、设备厂商带来广阔的发展空间和丰厚的利润回报。

中国产业界正在抓紧这个机遇,厂商也正在加速产品的商品化开发与完善。目前,我国已经拥有自主产权IPv6核心网络产品,运营商正在不断探索和推进下一代网络的运作及商业模式。

2002年,各主要运营商相继启动IPv6实验项目;2002年5月,在湖南建立了中国第一个商用的电信级IPv6实验网。2003年,IPv6商用项目也将陆续启动。2002年3月启动的“下一代IP电信实验网”(6TNet)目前正在与运营商紧密合作,积极筹划建设中国首个IPv6商用智能小区。

IPv6商用智能小区拟通过运营商的城域网与IPv6网络平台6TNet接入国际最大的IPv6实验网6Bone。这将是我国首次在真正的商用运营网中提供商用的IPv6服务。

专家聚焦IPv6

国际电联标准局局长赵厚麟:IPv6蕴涵着巨大的商机,中国应积极参加和推动全球IPv6技术标准和地址管理工作。同时,IPv6的产业化必然会影响电信运营商的发展,这需要考虑技术发展和市场发展的因素,并牵涉到社会环境和市场发展的因素。IPv6最终会来到我们身边,并极大地改善现在的通信环境。

信息产业部电信研究院资深专家雷震洲:电信网、互联网都在向NGN发展,而IPv6因自身的强大功能和诸多优势,成为这场网络变革全新的起跑线。中国应寄希望在IPv6上形成自身的产品和技术,在这个全新的起跑线上争取找到对我国信息产业发展有利的位置。

全球IPv6论坛主席Ladif Ladid:IPv6作为一种影响巨大且是根本性变革的技术,它的普及与发展需要一定的时间,正如当初IPv4和依据IPv4协议的互联网发展也经历了很长一段时间一样。但是作为网络架构方面的进一步演进,IPv6可以使在其基础上构建的新网络上实现许多新的应用。

北京英纳特网络研究所所长刘东:IPv6作为核心基本技术,将带动大量相关技术和服务的发展,提升中国信息通信产业的整体实力,为中国的信息产业带来新的发展机遇。对中国而言,IPv6的发展为中国的信息产业带来的不仅是可以提升整个通信产业界的整体实力,更为中国获得了一个从引进技术转变到引导技术发展的机会。

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