从IPv4到IPv6 过渡之路尚待戮力攻坚(1)(2)

产学研合作实践

中国电信携手清华大学

将技术转化为应用

在联合实验室的揭牌仪式上，中国电信集团公司总经理王晓初表示，利用建立联合实验室这种方式形成的强强合作平台，一方面可以将中国商业互联网与非商业互联网的发展需求统筹考量，为各级政府提供更为权威的政策建议，推动中国下一代互联网产业的协调发展；另一方面双方的研发合作将显著增强国内自主创新能力，进一步推动中国下一代互联网领域的技术创新，利用自主知识产权的成果在国际标准制定中使中国获得更大的发言权，逐步提升中国互联网在全球互联网中的地位。

从IPv4成功过渡到IPv6，实现产业化是重要的“一关”。在此过程中，如果技术只停留在实验室，而不转化为应用，是无法实现真正产业化的。正因为如此，中国电信与在互联网研究方面处于领先地位的清华大学合作组建了“下一代互联网技术与应用联合实验室”并签署了战略合作协议。而这项基于“产学研”的合作，对于促进技术向应用的快速转换、促进互联网更广泛地应用于社会经济的发展将起到积极的作用。

建立“下一代互联网技术与应用联合实验室”的深远意义,在于通过骨干央企与国内顶尖高校的研发合作，充分发挥双方在各自领域内的优势和影响力，在下一代互联网发展方面，提升我国在这一领域的核心能力；同时，向国家提出富有建设性的政策建议和产业应用引导，推动国家全面信息化建设战略的实施进程。

在合作中，中国电信可以依靠强大的网络能力为技术的应用提供规模化、多元化的平台，促进中国互联网业务的健康、持续发展；清华大学亦可借助应用资源，将实验室的研发成果迅速推广到生产实践中，促进IPv6产业化，为我国在下一代互联网的发展中继续保持领先优势提供强有力的支撑。值得注意的是，清华大学不但作为知名智库对国家发展战略和政策有着日益重要的影响，更在非商业的超大规模下一代互联网实践方面走在世界前列，在国家的大力支持下，由其牵头规划、建设和运营管理的CERNET2网络在世界上具有重要地位，多年来的持续研发和运营也使清华大学在下一代互联网领域积累了丰富的运营经验与研究成果。

联合实验室的建立，不仅将有效推动清华大学的科研成果转化为应用，更将大大加快下一代互联网的产业化进程。据悉，联合实验室的工作目标集中在关键技术研究、业务应用和深化合作三个层面。在中国电信启动向下一代互联网过渡工作之际，联合实验室将首先重点解决IPv4地址短缺、IPv6流量管理及路由监控、行业应用开发等，从而为今年的下一代互联网试点项目面临的问题提供切实可行的解决方案。

过渡技术探讨

以平滑过渡为目标 选择合适的技术

迄今为止，已有的IPv4向IPv6过渡技术可以分为协议翻译类和隧道类。其中，IETF的Behave工作组主要研究协议翻译类的技术，而Softwire工作组则主要研究隧道类的技术。协议翻译技术的优点在于部署简单和应用场景多样，但是缺点在于实现的复杂度较高。与此相对应，隧道技术实现较为简单，但是其缺点在于应用场景较为单一。不同的技术都有各自适用的场景，在网络的实际应用中，应充分结合多种技术的优势来综合考虑，从而实现IPv4向IPv6的平滑过渡。

协议翻译技术

IPv6过渡中的协议翻译技术是由IPv4的NAT技术发展而来的，就是将IPv6数据包中的每个字段与IPv4数据包中的每个字段建立起一一映射关系，从而在两个网络的边缘实现数据报文的转换。现有协议翻译技术已有很多不同的种类，其中，根据IPv6地址空间与IPv4地址空间映射的不同方法，可分为有状态协议翻译和无状态协议翻译，而NAT64和IVI是当前典型的两种协议翻译技术。

目前，协议翻译技术仍处在发展期，可用的成熟技术相对较少。在具体的应用中，需要综合考虑以下四个因素。

复杂性。由于需要单独处理每个报文的翻译，因此不可避免需要处理ALG、DNS翻译及分段等问题，实现较为复杂。此外，有状态协议翻译还需要进一步处理状态的维护、同步等各种问题，因此，实现就更为复杂。

适用范围。协议翻译技术由于其本身的复杂性，因此，只能应用于网络范围较小的一侧，以减小系统的负担。

有状态与无状态协议翻译选择。考虑到系统实现的复杂度，应尽可能使用无状态协议翻译技术。但是，由于无状态协议翻译仅能使用具有特定地址格式的地址，因此，对于运营商可控的地址部分如用户的地址和一些自营业务的地址），可以使用无状态协议翻译中的特定格式来实现，而对于访问其他一些不可控的IPv6地址，则只能使用有状态协议翻译来辅助实现。

ALG问题。协议翻译方案中，ALG是目前存在的最主要问题，维护成本高，较难使用硬件来实现，对设备的性能要求也比较高。因此，在协议翻译器中，可考虑仅实现最为基本应用的ALG转换，对于其他复杂的转换，可以采用其他方式来实现。

隧道技术

隧道类技术是指将另外一个协议数据包的报头直接封装在原数据包报头前，从而可以实现在不同协议的网络上直接进行传输。由于可以通过不同协议类型数据包的封装和解封装，方便地实现数据包在不同协议类型网络中的传输穿越，隧道方式因此相比协议翻译而言能够较为方便地实现原有流量的承载。根据穿越的不同网络类型，隧道类技术可以分为IPv6-over-IPv4类隧道和IPv4-over-IPv6类隧道。目前，典型的隧道类技术有DS-Lite、A+P、TSP。

目前，隧道技术尤其是IPv4-over-IPv6），同样仍处于发展期。隧道技术比较适合于4-6-4和6-4-6的应用场景，实现较为简单。为了减少IP地址的消耗，隧道技术必须能够实现IP地址的复用。目前常见的IP地址复用方式通常包括基于LSN的动态地址复用以及基于端口范围Portrange[19]）的静态地址复用。动态地址复用的方式需要引入运营级NAT，在不同网络边界处实现私网地址和公网地址的转换与映射，此时需保留连接的状态表。而静态地址复用的方式则通过划分端口空间使得用户能够通过不同的端口空间来区分共享同一个公网IPv4地址，可以实现网络核心侧无状态地址复用。