浅谈 IPv6 基本技术原理和特点

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二、IPv4到IPv6的过渡技术
    如何完成从IPv4到IPv6的转换是IPv6发展中需要解决的第一个问题。目前，IETF已经成立了专门的工作组，研究IPv4到IPv6的转换问题，并且提出了很多方案，主要包括以下几个类型：

  1. 网络过渡技术
    （l）隧道技术：随着IPv6网络的发展，出现了许多局部的IPv6网络，利用隧道技术可以通过现有的运行IPv4协议的Internet骨干网络（即隧道）将局部的IPv6网络连接起来，因而是IPv4向IPv6过渡的初期最易于采用的技术。隧道技术的方式为：路由器将IPv6的数据分组封装入IPv4，IPv4分组的源地址和目的地址分别是隧道入口和出口的IPv4地址。在隧道的出口处，再将IPv6分组取出转发给目的站点。
    （2）网络地址转换/协议转换技术：网络地址转换/协议转换技术NAT-PT（Network Address Translation - Protocol Translation）通过与SIIT协议转换和传统的IPv4下的动态地址翻译（NAT）以及适当的应用层网关（ALG）相结合，实现了只安装了IPv6的主机和只安装了IPv4机器的大部分应用的相互通信。
  2. 主机过渡技术
    IPv6和IPv4是功能相近的网络层协议，两者都基于相同的物理平台，而且加载于其上的传输层协议TCP和UDP又没有任何区别。可以看出，如果一台主机同时支持IPv6和IPv4两种协议，那么该主机既能与支持IPv4协议的主机通信，又能与支持IPv6协议的主机通信，这就是双协议栈技术的工作机理。

  3. 应用服务系统（DNS）过渡技术
    在IPv4到IPv6的过渡过程中，作为Internet基础架构的DNS服务也要支持这种网络协议的升级和转换。IPv4和IPv6的DNS记录格式等方面有所不同，为了实现IPv4网络和IPv6网络之间的DNS查询和响应，可以采用应用层网关DNS-ALG结合NAT-PT的方法，在IPv4和IPv6网络之间起到一个翻译的作用。例如，IPv4的地址域名映射使用“A”记录，而IPv6使用“AAAA”或“A6”记录。那么，IPv4的节点发送到IPv6网络的DNS查询请求是“A”记录，DNS-ALG就把“A”改写成“AAAA”，并发送给IPv6网络中的DNS服务器。当服务器的回答到达DNS-ALG时，DNS-ALG修改回答，把“AAAA”改为“A”，把IPv6地址改成DNS-ALG地址池中的IPv4转换地址，把这个IPv4转换地址和IPv6地址之间的映射关系通知NAT-PT，并把这个IPv4转换地址作为解析结果返回IPv4主机。IPv4主机就以这个IPv4转换地址作为目的地址与实际的IPv6主机通过NAT-PT通信。

    上述技术很大程度上依赖于从支持IPv4的互联网到支持IPv6的互联网的转换，我们期待IPv4和IPv6可在这一转换过程中互相兼容。目前，6to4机制便是较为流行的实现手段之一。


三、几种IPv6应用介绍
    从语音、数据到视频，从对现有网络应用更卓越的支持与改善，到IPv6独具特色的创新业务，IPv6带给我们的全方位、高品质的应用与服务前景是美妙而广阔的。以下简单介绍几种IPv6的应用：
  1. 视频应用
    IPv6对于视频应用的意义在于：解决了地址容量问题，优化了地址结构以提高选路效率，提高了数据吞吐量，以适应视频通信大信息量传输的需要。IPv6还加强了组播功能，实现基于组播、具有网络性能保障的VC视频会议、高清晰度数字电视、VOD视频点播、网络视频监控应用。这是只有高带宽、高性能的下一代互联网才能支持的典型应用，具有交互协同技术特性。IPv6对于IPv4的最大革新之处在于它对于QoS的考虑，对各种多媒体信息根据紧急性和服务类别确定数据包的优先级。此外，IPv6采用必选的IPSec很好地保证了网络的安全性。

  2. 移动智能终端应用
    传统的移动通信技术主要是为了支撑话音业务，虽然随着用户需求的提出和技术的发展，目前已经有了基于WAP或GPRS提供IP业务的蜂窝电话产品，但是现有的技术远远无法满足未来通信的需要，第三代移动通信将采用分组交换的设备来代替电路交换设备，IP业务将是第三代移动通信业务中的重要组成部分。

    由于IP的诸多优点和全球IP浪潮的影响，3G演变为全IP的趋势越来越明显。作为移动通信的核心，3G为了满足始终在线的需求，需要很大的地址空间，只有IPv6才能满足这种需求。3GPP RAN WG3已经要求，对于Iu、Iub以及Iur接口，如果要提供IP传输，则UTRAN节点必须支持IPv6，对IPv4的支持则是可选的。3G的发展方向将是一个全IP的分组网络，3G业务将以数据和互联网业务为主，在3G网络上将承载着实时话音、移动多媒体、移动电子商务等多种业务，因此在计费、漫游、应用、终端等方面会更加复杂，IPv6将是实现这些服务的关键。如果说3G的发展推动了IPv6的发展和标准化，那么IPv6协议的诸多优越特性则为3G网络的发展奠定了坚实的基础，IPv6有庞大的地址空间、对移动性有良好的支持、有服务质量的保证机制、安全性和地址自动分配机制等。3GPP将IPv6作为3G必须遵循的标准，国内外很多通信厂商正致力于构建基于IPv6的全IP的3G核心网（All-IP Core）。

  3. 无线网络应用
    最近，无线网络WLAN在中国的热点地区渐成亮点，随着网络技术和业务的发展，人们将会提出多种接入方式无缝互连的要求，即忽略蓝牙、无线局域网和广域网（GSM/CDMA）之间的技术差异，使得在不同网络环境下用户的连接和所使用的业务不会中断，真正实现不间断的连接。采用移动IPv6将使这一目标的实现更加容易。实现用户通信的同一性：目前一个人拥有多个不同类型的终端（如手机、PDA、笔记本电脑等）的现象已不鲜见，这些终端普遍都有上网功能，但这些终端的上网是互不相干的，通信的内容、方式也因终端而异。然而从用户的角度来看，实现通信的同一性是至关重要的，未来用户应该只关注自己的应用而将终端淡化成一种手段，而以IPv6大量的地址资源和其它先进的性能做基础，完全可以实现通信的同一性。

    实现多种接入方式的无缝互联：未来各种接入网技术仍然共存，如在PAN中采用蓝牙技术、LAN中采用无线局域网（802.11）、WAN中采用WCDMA/GSM等，而无线技术最终将使人们忽略接入技术的不同而实现随时随地的网络连接，用户能够使用一种多模的终端来通过全球移动网络以及有限范围的WLAN或蓝牙系统来接入IP网络或因特网，用户从某种接入技术覆盖的区域移动到另外一种接入技术覆盖的区域时仍然能够保持不间断的连接。

    业界的一种观点认为，未来的网络将是全IP网络，全IP能无缝集成各种接入方式，将宽带、移动因特网和现有的无线系统都集成到IP层中，通过一种网络基础设施提供所有通信服务，并为运营商带来许多好处，如节省成本、增强网络的可扩展性和灵活性、提高网络运作效率、创造新的收入机会等等。要实现全IP网络，采用移动IPv6是最基本的要求。

    在电信网方面，越来越多的人认为未来的电信网络是基于IP技术的网络。IP电信网和传统的电信网络存在很大的不同，其力图将自由的IP网络变成有序的、可管理的、有QoS保障的，以提供增值业务为主的网络。在组建IP电信网时，IPv6是首选的技术之一。除此之外，在线游戏，网络家电，智能终端的不断发展也会是IPv6应用的一个有力的推动因素。总之，要提供whoever、whenever、whereever始终在线的服务，只有IPv6才能满足要求。

    随着我国大规模IPv6网络部署的全面展开，可以预见的是：IPv6关键技术研究、重大应用示范以及应用推广亦将于2004年到2005年陆续启动并全面铺开。中国将在全球IPv6的部署进程中发挥越来越重要的作用。将于2004年4月在北京召开的第三届全球IPv6高峰论坛的主题就是：中国--IPv6引擎。我们完全有理由相信，届时，IPv6产业界的支持者和推动者们将会分享到更多和更新的IPv6网络部署以及应用探索的实践成果与经验。