下一代互联网技术展望
| [摘 要]回顾了IPV6的发展历史，展望了IPV6的应用前景，并就其存在的优势，以及今后的应用发展方向做了进一步描述。 [关键词]IPV6；Internet；网络技术 我国第1个也是全球最大规模的下一代互联网已经正式开通。下一代互联网将把人类带进真正的数字化时代，家庭中的每一个物件都将可能分配到一个IP地址，一切都可以通过网络来调控。有关专家对下一代互联网的评价是“在人类发展史上，火的使用是野人与文明人的界线，下一代互联网对我们的意义与影响，就如火的使用。”下一代互联网突出的特点是一个纯IPV6互联网。 1应用的历史背景 计算机技术和通信技术的融合发展使Internet的应用和规模飞速发展，自20世纪90年代以来，IPV4技术凭借其简洁有效在数据网络应用中取得了巨大成功，但随着网络规模和应用规模的扩大，IPV4地址资源紧缺的缺陷也日渐暴露。随着移动技术和宽带技术的发展，IP地址的需求还将更大。例如大量的终端IP接人需要更多的IP地址。面对下一代网络对IP地址的庞大需求，IPV4已无法满足。除了IP地址问题，IPV4还存在路由表庞大，OOS和移动通信技术满足不了要求等一系列问题。 据预测，到2005年中国的互联网用户将达到2亿人，在数量上将达到世界第1位。但IPV4地址空间有限，就算全部互联网用户不都是永远在线，IP地址也将在3~4年后被耗尽。未雨绸缪，为解决地址空间问题，以及其它一些IPV4中的疑难问题，IPV6协议在20世纪90年代应运而生，并逐步被世人所认识。目前世界的策略是：在IPV4地址枯竭前逐步引进IPV6，经过IPV6与IPV4的共存时代，最终全面过渡到IPV6。 美国拥有全世界约70％的IP地址（大约为每人10个IP地址），他们几乎感觉不到地址空间少带来的压力。因此，在IPV6推出之后的几年中，他们对新标准的态度不是很积极。但随着IPV6标准的日渐完善，以及其它国家不断积极规划试用IPV6网络，最近美国对IPV6的态度发生了一些细微的变化，美国国防部开始积极测试IPV6，并宣布替换现有的IPV4网络。 在欧洲，由于IPV4地址相对匮乏，各国政府和各大公司对IPV6的态度都比较积极。同时由于欧洲在IPV4的网络经济中落后于美国，而欧洲移动通信事业相当发达，他们希望在移动通信领域中掌握先机，并通过3G的部署来实现他们在未来的网络经济中与美国并驾齐驱的愿望。为了抓住这一发展契机，欧洲的各大厂商和运营商都对IPV6寄予了厚望并竭尽全力推广和研究，如诺基亚、爱立信、英国电信等公司一直都是IPV6研究方向的主要引导者。 与欧洲相比，亚太的地址空间更加匮乏，包括中国在内的很多国家对IPV6抱有积极的态度，并且不约而同地将其作为在互联网第2轮发展中占取先机的关键。 2研究与开发 2003年我国启动了CNGI项目，作为我国通信产业的重大立项，CNGI项目是包括信息产业部、国家科技部、国家发改委和中国工程院在内的8个部委联合发起并经国务院批准启动的。这一项目的实施不仅涉及资金巨大，更重要的是它表明我国政府对以IPV6为基础的下一代网络建设的高度重视与大力支持。通过大规模IPV6网络建的部署实施及商用探索，在未来的几年内，我国将成为以IPV6为基础的下一代网络领域的领先国家。经过科技工作者的不懈努力，2004年底，我国第1个下一代互联网工程（CNGI）核心网CER—NEl2正式开通。这是中国第1个下一代互联网，也是世界上规模最大的纯IPV6互联网。 3技术优势介绍 IPV6是因特网协议（Internet Protocol，即Ⅳ协议）第6版本的简写。IPV6并不是具体技术，而是为了实现下一代互联网更丰富快捷的应用而由全球网络工作者们达成的协议的集合。随着这些采用了最新网络技术的协议的逐步实现，全球互联网也正在全面步入IPV6时代。 IPV6标准从1992年开始具备雏形，至今已经过了12年的发展。目前，IPV6的标准体系已基本完善。在这个过程中，IPV6逐步优化了协议体系结构，为业务发展创造了更多机会。归纳起来，IPV6主要有以下8大优势。 （1）地址充足。IPV6产生的初衷主要是针对IPV4地址短缺问题，即从IPV4的32b地址，扩展到了IPV6的128b地址，充分解决了地址匮乏问题。同时IPV6地址是有范围的，包括链路本地地址、站点本地地址和任意广播地址，这也进一步增加了地址应用的扩展性。 （2）简单明确。简化了固定的基本报头，采用64b边界定位，取消IP头的校验和域等措施，以提高网络设备对IP报文的处理效率。 （3）扩展为先。引入了灵活的扩展报头，按照不同协议要求增加扩展头种类，按照处理顺序合理安排扩展头的顺序。其中网络设备需要处理的扩展头在报文头的前部，而需要宿端处理的扩展头在报文头的尾部。 （4）层次区划。IPV6极大的地址空间使层次性的地址规划成为可能，同时国际标准中已经规定了各个类型地址的层次结构，这样既便于路由快速查找地址格式，也有利于路由聚合，缩减IPV6路由表大小，降低网络地址规划的难度。 （5）即插即用。IPV6引入自动配置以及重配置技术，可对IP地址等信息实现自动增删及更新配置，提高了IPV6的易管理性。 （6）贴身安全。IPV6集成了IPSec，用于网络层的认证与加密，为用户提供端到端的安全措施，使用起来比IPV4简单、方便，可以在迁移到IPV6时同步发展IPSec。 （7）QOS提升。新增流标记域，为源宿端快速处理实时业务提供可能，有利于低性能的业务终端支持IPV6的语音、视频等应用。 （8）移动便捷。Mobile IPV6增强了移动终端的移动特性、安全特性、路由特性，降低了网络部署的难度和投资，为用户提供了永久在线的服务。 IPV6的上述特点充分迎合了未来网络向IP融合统一的发展方向，并提升了IP网络的可运营性和可管理性。 通过大规模IPV6网络建设的部署实施及商用探索，在未来的几年内，我国将成为以IPV6为基础的下一代网络领域的领先国家。 4 应用范围 随着Internet的发展，IPV6终将取代IPV4，这一点已经在业界达到共识。如果按现有IP网络的定位及业务需求，IPV4地址耗尽的时间预计是2012年。但是随着新的承载平台的投入使用，IPV4的剩余地址空间量在几年内就会被耗尽。其中，IPV4的杀手应用可能是IP电信网、在线游戏、智能终端、3G等。所有“历史包袱”较小的应用，如移动终端、PDA、家电、信用卡等，都可能率先把IPV6推向商用。在教育行业，IPV6网络同样具有较好的应用前景，目前已经被教育网的各成员单位纳上了议事日程。 IPV6六大主流应用包括： （1）3G业务。由于IP的诸多优点和全球IP浪潮的冲击，3G演变为全IP网络的趋势越来越明显。为了满足永远在线的需要，每一个要接人因特网的移动设备都将需要两个唯一的IP地址来实现移动因特网连接。GPRS和3G作为未来移动通信蓝图中的核心组成部分，对IP地址的需求量极大，只有IPV6才能满足这种需求。 （2）IP电信网。Internet的成功促进了IP网的大发展。目前，越来越多的人相信，未来的电信网将是基于IP技术的网络。当然，这必须对IP网进行彻底变革后才能实现。目前的Internet是计算机互联网，该网络是“尽力而为”地提供传输服务，无服务质量保证，亦无售后服务保证，安全问题由用户自行解决。如今，越来越多的营运商正力图将目前自由的IP网络变成有序、可管理、有QOS保障、费用更低的电信级IP网，以便向用户提供更多更好的增值业务，而IPV6正是首选技术之一。 （3）个人智能终端。经济的发展带动了个人电子设备的发展，由呼机、手机、PDA到智能手机的发展趋势看，有联网能力的、集成数据、语音和视频的个人智能终端已在2003年至2004年出现，经过2~4年的发展，其规模就会相当大，由此产生的巨大的IP地址需求，将是过渡到IPV6的又一个需求拉动。 （4）家庭网络。IPV6更适合拥有大量各种细小设备，而不是由昂贵计算机组成的网络。随着为各种设备增加网络功能的成本的下降，可以预见IPV6将在连接由各种简单装置组成的超大型网络中良好运行，这些简单设备不仅是手机和PDA，还可以是存货管理标签机、家用电器、信用卡等。 （5）在线游戏。在线游戏需要把分散在不同地域的用户连接起来，并保证安全、隐私和计费的需要。由于缺少足够的Ⅳ地址，IPV4的网络无法满足在线游戏P2P的需求。采用基于IPV6的游戏终端主要是和游戏服务器进行交互，几乎不需要访问原来大量的IPV4服务器，这也非常符合IPV6网络早期的“相互连接的孤岛”架构。由于这些技术和商务的需要，在线游戏如果没有IPV6的支持肯定无法获得成功，这应该是发展IPV6软件和设备的一个驱动力。 （6）分布式计算业务。美国能源部科学网格、美国国防部GIG、英国政府英国国家网格、中国国家网格，都有大量分布式计算业务，网格技术的应用体现了大型计算机的分布化要求，也就要求网络需要尽可能普及到各个地方。分布式计算的一个成因，是网络计算需求的日趋膨胀，目前企业网中的数据管理和计算管理已分布于各处，对分布式计算的需求越来越大。IPV6可以实现分布式计算终端的一直在线，实现网络上大量终端的协作。 我国建成的第1个IPV6互联网，以2.5~10Gb／s速率联接全国多个主要城市的CERNET2主干网的核心结点，为全国几百所高校和科研单位提供1~10Gb／s的高速IPV6接人服务，并可和国外下一代互联网对接。我国第1个下一代互联网采用了很多具有自主知识产权的核心网络技术和产品，将支持更丰富的下一代互联网的重大应用，包括：网格计算、高清晰度电视、强交互点到点视频语音综合通信、智能交通、环境保护、地震海啸等自然灾害的监测，远程医疗以及远程教育等。 通过新一代互联网技术的推广和应用，缩小我国和外国先进水平的差距，提升我国现代化水平，任重而道远。 |
