IPv6技术及应用前景

IPv6技术及应用前景

 

一 、 IPv6技术分析

IPv6协议是IP协议的第6版本，于1992年开始开发，1998年12月发布标准RFC2460。IPv6继承了IPv4的优点，并总结了IPv4 近30年运行经验，目的是解决IPv4地址空间不足、地址结构规划不合理的问题，同时对IPv4协议运行中存在的不足进行了改进和功能扩充，IPv6协议相对IPv4协议具有如下技术特点：

● 采用128位的IP地址，极大地扩展了地址空间，解决了IPv4协议地址资源不足的问题。IPv6能够提供几乎任意多的地址，因此目前在IPv4网络上普遍采用的NAT技术将逐渐过时，使得网络通信的端到端安全性也可以得到保证。

● 支持良好的自动配置功能，包括IPv6地址的自动配置和主机默认路由的自动配置等，同时还可以自动实现其他网络参数例如跳限和MTU的自动配置。IPv6的自动配置功能极大地简化了网络管理的工作量，同时也使网络的访问变得简单。

● IPv6能够提供良好的移动性支持。对移动性的支持是在IPv6协议制订之初就考虑到的，因此IPv6的移动性支持能够得到基本协议的较好配合，在 IPv6当中不再需要异地代理路由器，同时也很好地解决了移动IPv4协议当中存在的三角路由问题，同时移动节点的通信也有较好的安全性保障。

● 在IPv6当中，对安全性的支持是必须的，利用IPsec协议，IPv6能够提供比IPv4更高得多的安全性。

● IPv6采用了类似CIDR的地址划分方式，对地址空间的分配比较合理，便于实现路由聚合，有效限制路由表规模。

● IPv6采用固定的40字节报头，同时取消了报头校验和字段，便于路由器进行硬件转发处理，效率更高。

● IPv6完全依靠报文的发送方对报文进行必要的分片，在接收端进行重组，取消了路由器对报文的分片功能，提高了IPv6路由器的转发效率。

● IPv6的组播功能得到了扩展，使用了更多的组播地址，同时对组播域进行了划分，取消了IPv4当中的广播，可以更加有效地利用网络带宽，避免广播风暴。

●  IPv6在解决IP网络的QoS问题方面进行了革新，对各种信息根据紧急性和服务类别确定数据包的优先级。

总的来说，IPv6协议是为了解决现行Internet出现的问题而诞生的，作为IPv4协议的后继者而设计的新版本的IP协议，对语音、数据、视频和现有网络应用提供了更卓越的支持与改善，同时IPv6协议强大的技术特点，应运而生了许多独具特色的创新业务。

二 、 应用前景展望

IPv6协议的设计目的在于解决现有IPv4版本所具有的各种问题，包括地址数量限制、安全性、自动配置、移动性、可扩展性等方面，因此IPv6为各种价值应用构想提供了强大的技术支持，尤其对视频、语音、移动、安全等业务的发展有极大的促进作用。随着IPv6应用探索的进一步深入，IPv6在网络通信行业以及人们日常生活中具有广阔的应用前景。

1. 视频应用

随着IP宽带业务的不断普及和发展，越来越多的行业、企业开始大量采用视频技术开展远程会议、视频点播和广播、远程教学、远程医疗、远程监控、可视电话等多种应用，以满足人们对交互式可视化沟通的需要。IPv6协议具有丰富的地址空间，解决了地址容量问题，优化了地址结构，提高了选路效率和数据吞吐量，适应了视频通信大信息量传输的需要，有助于发展用户；IPv6协议组播功能的加强和扩展，使用了更多的组播地址，对组播域进行了划分，取消了IPv4广播，可以更加有效地利用网络带宽，实现基于组播、具有网络性能保障的大规模视频会议和高清晰度电视广播应用；同时IPv6协议使用IPsec协议提供更高的安全性，使用流标签为数据包所属类型提供个性化的网络服务，有效保障了相关业务的服务质量，对商业用户的安全性提供了充分的保障，并对视频应用中各种媒体信息可以根据紧急性和服务类别确定数据包的优先级，协调视频应用中语音、视频、数据流的优先顺序，获得更佳的信息传输质量。

2. VoIPv6

随着互联网的普及及其商业运营价值的发现，VoIP (Voice over IP)技术作为互联网的增值应用，已被很多新兴的电信运营商引入到电信运营中，并取得了爆炸式增长。国内电信运营商从1999年开始展开了基于H.323 协议的VoIP建设高潮，目前VoIP除基于H.323协议外，还有基于H.248/MGCP协议、SIP协议等。VoIP最大的优势是低成本，并能利用互联网和全球IP互联的环境，提供比传统业务更多更好的服务，但在我国VoIP还不是端到端的服务，同时IPv4中所存在的NAT等问题，使得 VoIPv6应运而生，为实现端到端的 VoIP电话业务提供了前提。IPv6协议丰富、大容量的地址空间可以使每一部VoIPv6话机得到一个IP地址，同时IPv6无状态地址自动配置技术，使VoIPv6话机能够快速连接到网络上，无需人工配置，实现了真正的即插即用。IPv6的QoS技术为话音质量提供了优于IPv4的保证，电话的语音信息通过VoIPv6 封装在IPv6 数据包中传送于网络间，可通过对数据包的优先级设定，获得高质量的语音传送。

3. 网络家电

Internet经过多年的发展，目前已拥有数量庞大的个人用户群体，并不断迅速增加。用户的需求也逐渐从拨号上网转变为目前的宽带接入，并将成为新 Internet增值业务的最大潜在用户。IPv6的标准实现为运营商开创新的业务提供了技术基础，而网络家电为运营商开创了新的业务，是IPv6下一代网络中的重要应用之一，可以通过个人电脑、PDA等设备对连接在家庭网络中的空调、电饭煲、微波炉、冰箱、电视、音响和照明设备等家用电器进行远距离遥控。IPv6技术大容量IP地址结构能够实现每一个家用电器获得一个IP地址，并可以通过网络把这些家电管理起来，方便用户随时了解家中状况，可以实现家庭安全、家庭健康、音乐、电影和电视节目的点播以及家庭能源的管理。而IPv6的无状态地址自动配置，能够使IPv6终端能够快速连接到网络上，实现真正的即插即用。

要实现真正的网络家电，目前还需进一步研究网络操作的安全性和操作的轻便性两项内容，IPv6技术可以使用IPSec所具有的认证和加密机制来保证安全性，并通过相关的认证服务等系统加以实现。

4. 移动IPv6业务

随着3G等业务的推出，移动IPv6业务将是移动业务发展的主要方向，移动通信业务和互联网业务将都会由IPv6协议来承载。IPv6技术的大容量地址结构，能够使每一个移动终端都可获得全球惟一的IP地址，无状态地址自动配置技术和强大的兼容性，使手机、PDA等移动终端能够快速连接到网络上，实现即插即用，同时兼容符合IPv6协议标准的各个厂家的产品和应用。相对于Mobile IPv4，移动IPv6是IPv6技术的一个特色，通过邻居发现、自动配置等技术可以直接发现外地网络和获得转交地址，而不必依赖外地代理。同时利用协议包中的路由扩展头以及新增的家乡地址等选项优化报文路径、解决源地址过滤等问题，使移动节点的应用层对转交地址透明处理，可以实现无缝的移动连接和提供端到端视频、音频和数据业务，配合IPv6协议中的QoS技术，运营商就可以提供有效的端到端QoS，以确保高质量业务传输，尤其在开展移动视频流媒体、移动视频会议和移动VoIP等业务方面具有重要的意义。

5.   传感器网络

日常生活中的地质、环境大气、水文、水质）等自然状况和老百姓的生产、生活息息相关，也关系到国民经济和可持续发展，同时生产活动对各种环境也产生一定的影响，所以需要对地质和环境进行监测和保护，这就需要使用大量的传感设备对环境参数进行大规模的采集并进行分析。IPv6技术中的大容量地址空间特性，可以实现为每个传感器分配一个单独的IP地址，通过IPv6互联网络，实时采集地震、大气、水文等各种环境监测数据，进行分析研究。而IPv6无状态地址自动配置技术，更能体现IPv6技术的方便性，使分布在不同地域大量的各种传感器自动获得IPv6地址，无需人工分配。如使用IPv6技术，通过开发可寻址、可联网的地质监测传感器可以建立全国地震监测网，实时采集各种地质数据，分析地质活动情况，提高对地震等灾害的监测能力，为人民生活和国民经济发展提供更好的服务。

6.  智能交通系统

交通拥挤是当今世界各国大城市都存在的问题，在西方发达国家，为了解决交通问题，已开始大规模地进行交通智能化的研究。随着我国经济的高速发展，车辆数量也极度攀升，交通问题亦非常严重，深刻影响着人们的日常生活，所以需要通过使用现代信息与网络通信技术，使用智能交通系统来提高交通运行的效率。 IPv6大容量地址结构技术，可以使城市交通监控系统中每个信号灯、监视器及各种感应设备都能获得单独的IP地址，实现系统整体联网，动态的对交通进行监控，提高交通运输效率。另一方面，IPv6大容量地址结构技术可以为车载终端系统分配单独的IP地址，实现无线系统互联，司机可以通过车上的终端屏幕实时查看交通和路面信息，直接了解道路情况。而IPv6无状态地址自动配置技术，可自动为各类终端配置IP地址，大大减少网络维护的工作量，亦将会极大地推进智能交通应用的发展。

7. 军事应用

IPv6相对IPv4可以提供更好的网络安全和质量更佳的传输服务，并大大增强了传输速度，非常适合军队的使用。通过使用IPv6技术，对武器系统的响应速度以及指挥系统数据传输的保密性都将会有较大的提高。美国防部认为，IPv6对于美军来说至关重要，未来作战系统中各种武器系统、信息系统和指挥控制系统将通过网络实现联系，进行信息化立体战争，IPv6为其提供了实现的技术基础和可能。同时，IPv6具有IPv4所没有的绝对优势，它巨大的地址空间、高度的灵活性和安全性、可动态进行地址分配的特性以及完全的分布式结构有着巨大的军事价值和潜力，特别是对移动用户的支持更是以前所有的技术所不能相比的，并将在2008年实现美国本土全面的IPv6计划，IPv4协议将退出。

三 、 结束语

IPv6技术及其强大的应用前景，为我国信息产业的腾飞带来机遇，目前已开始实施CNGI中国下一代互联网）工程。国内通信厂商中兴通讯亦在IPv6 应用方面走在前列，成为中国首家通过全球IPv6 Ready认证的企业，并推出高效支持IPv6技术的系列化路由器、以太网交换机产品。特别在IPv6安全性、移动性方面做了重点的产品与技术融合，同时在全系列通信产品中全面推行IPv6战略，如视频、NGN、3G等，以全面满足CNGI及IPv6应用要求。随着IPv6产业化进程的加速，IPv6必将成为互联网产业下一个增长点，同时为2008北京“数字奥运”提供更强大的技术支持，并会在教育、政府、保险、金融、证券、航空、医疗、军队等各个行业和部门中具有非常广阔的市场和应用前景。