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中國IPv6實踐

2019-11-03 09:02:11
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供稿：網(wǎng)友
李志國


　　一項技術(shù)發(fā)展越充分，應(yīng)用越廣泛，在某種情況下不一定是好事，因為這有可能成為下一項新技術(shù)部署的障礙。

　　ipv6現(xiàn)在就遇到了這個問題。IPv4龐大的用戶群與設(shè)備，使得IPv6不得不考慮如何實現(xiàn)IPv4到IPv6的平滑過渡。

　　中國科學(xué)院計算所的Silkroad技術(shù)，在IPv4的山脈中，為IPv6的信息孤島開鑿了一條連接隧道。

　　更為重要的是，這項技術(shù)有可能使IPv6的部署繞開電信運營商IPv6基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，

　　使IPv6首先在行業(yè)網(wǎng)絡(luò)和企業(yè)網(wǎng)中成功應(yīng)用成為可能。



　　利用Silkroad技術(shù)的Web應(yīng)用

　　

　　中國科學(xué)院知識創(chuàng)新工程重要方向項目—“IPv6網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)研究和城域示范系統(tǒng)”，6月21日在重慶通過鑒定，項目以計算所為牽頭單位，由計算所、聲學(xué)所、中科院網(wǎng)絡(luò)中心三方共同承擔(dān)，并且在重慶市科委、重慶網(wǎng)通信息港、重慶大學(xué)等單位的參與和支持下共同完成。6月22日，項目通過了專家組的驗收。在鑒定會上，新型的隧道技術(shù)Silkroad受到與會者的高度評價。

　　NAT（網(wǎng)絡(luò)地址翻譯）是解決IPv4地址不足的一種技術(shù)，用來實現(xiàn)多個用戶共用一個合法IPv4地址與外部Internet進行通信。在我國，IPv4地址資源嚴(yán)重不足，目前8000多萬上網(wǎng)用戶只有3000多萬個IPv4地址，除了采用動態(tài)地址分配緩解緊張外，更多的是采用NAT技術(shù)來解決這個問題。比如寬帶用戶、GPRS撥號上網(wǎng)用戶以及很多學(xué)校、公司的網(wǎng)絡(luò)用戶，都是采用私有的IPv4地址，通過NAT技術(shù)接入互聯(lián)網(wǎng)的。NAT技術(shù)在解決了地址不足的同時，也破壞了IP協(xié)議端到端的特性，使得端到端的業(yè)務(wù)無法開展。因此，相對于一般的網(wǎng)絡(luò)用戶，NAT用戶對從IPv4到IPv6的轉(zhuǎn)變要求更為迫切。在過渡時期，如何為這些NAT用戶提供IPv6接入服務(wù)，使得他們能和其他IPv6節(jié)點實現(xiàn)互通訪問，是一個切實需要解決的問題。

　　Silkroad解決IPv6孤島

　　隧道技術(shù)是目前被廣泛采用的一種過渡技術(shù)。隨著IPv6網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，出現(xiàn)了許多局部的IPv6網(wǎng)絡(luò)，但是這些IPv6網(wǎng)絡(luò)需要通過IPv4骨干網(wǎng)絡(luò)相連。將這些孤立的“IPv6島”相互聯(lián)通必須使用隧道技術(shù)。利用隧道技術(shù)可以通過現(xiàn)有的運行IPv4協(xié)議的Internet骨干網(wǎng)絡(luò)（即隧道）將局部的IPv6網(wǎng)絡(luò)連接起來，因而是IPv4向IPv6過渡的初期最易于采用的技術(shù)。

　　路由器將IPv6的數(shù)據(jù)分組封裝入IPv4，IPv4分組的源地址和目的地址分別是隧道入口和出口的IPv4地址。在隧道的出口處，再將IPv6分組取出轉(zhuǎn)發(fā)給目的站點。隧道技術(shù)只要求在隧道的入口和出口處進行修改，對其他部分沒有要求，因而非常容易實現(xiàn)。但是隧道技術(shù)不能實現(xiàn)IPv4主機與IPv6主機的直接通信，而且，傳統(tǒng)的隧道機制無法實現(xiàn)多種NAT域內(nèi)的IPv6節(jié)點與其他IPv6節(jié)點之間的通信，也就是說，這些隧道技術(shù)不允許隧道主體上有NAT存在。但是，由于IPv4地址資源的嚴(yán)重短缺，我國NAT設(shè)備用戶的數(shù)量十分龐大，這樣新的矛盾就產(chǎn)生了。

　　目前，國際上只有一種專為NAT用戶設(shè)計的IPv6隧道技術(shù)，即微軟提出的Teredo技術(shù)。但Teredo存在在地址中嵌入了IPv4映射地址和端口、特殊的地址前綴破壞了IPv6層次化的路由體系、需要中繼器的支持、不適用于對稱類型NAT用戶等問題，為了使NAT域內(nèi)的IPv6節(jié)點能和其他IPv6節(jié)點進行有效通信，中科院計算所提出了一種新的IPv6穿透NAT隧道機制——Silkroad隧道。這種技術(shù)使位于NAT后的IPv6/ IPv4雙協(xié)議棧主機能夠使用自己的IPv4私有地址，穿越IPv4網(wǎng)絡(luò)，和其它的IPv6主機建立連接，在此基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了一個面向NAT用戶的IPv6隧道接入系統(tǒng)，為NAT用戶向IPv6過渡提供了解決方案。

　　Silkroad機制不需要對現(xiàn)有的NAT設(shè)備及基礎(chǔ)設(shè)施進行升級，使支持IPv6的移動終端間通過現(xiàn)有的移動通信網(wǎng)實現(xiàn)IPv6的端到端通信成為可能，為NAT用戶向IPv6的平穩(wěn)過渡提供了解決方案，將對IPv6的全面部署以及基于IPv6的新應(yīng)用、新業(yè)務(wù)的全面發(fā)展起到巨大的推動作用，有助于形成良性產(chǎn)業(yè)鏈。

　　利用這種技術(shù)，中科院計算所實現(xiàn)了在目前移動運營商的核心網(wǎng)不支持IPv6的情況下，通過GPRS網(wǎng)絡(luò)的手機之間的端到端游戲等應(yīng)用。而且，這項技術(shù)具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)。

　　以中國工程院副院長鄔賀銓為首的鑒定委員會專家對Silkroad給予了很高的評價， 他們認(rèn)為，Silkroad隧道方法可為NAT域內(nèi)的終端節(jié)點提供IPv6地址配置和接入服務(wù)。基于該方法實現(xiàn)的面向NAT用戶的IPv6隧道接入系統(tǒng)可為NAT用戶分配IPv6單播地址，不需要中繼器的支持，結(jié)構(gòu)簡單，運行方便。

　　中科院計算所專家石晶林則認(rèn)為，Silkroad技術(shù)更為重要的意義在于，這項技術(shù)有可能使IPv6的部署繞開電信運營商基礎(chǔ)IPv6網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，使原來擁有IPv4網(wǎng)絡(luò)的用戶，可以不必等到電信運營商部署完IPv6網(wǎng)絡(luò)以后才搭建自己的IPv6網(wǎng)絡(luò)，從而使IPv6首先在行業(yè)網(wǎng)絡(luò)或企業(yè)網(wǎng)，特別是規(guī)模不是很大，無力建設(shè)自己骨干網(wǎng)的行業(yè)用戶和企業(yè)用戶中提前建設(shè)成為可能。

　　IPv6應(yīng)著眼于行業(yè)應(yīng)用

　　鄔賀銓院士在鑒定會上發(fā)表的講話中說，IPv6為中國在互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域提供了一個縮小差距的良機，但是，目前國內(nèi)對于IPv6應(yīng)用方面存在一個誤區(qū)，過多地關(guān)注于IPv6的大眾化應(yīng)用，而忽視了IPv6在行業(yè)中的前景。他認(rèn)為，IPv6的應(yīng)用應(yīng)首先著眼于行業(yè)用戶，其次才是基于運營商IPv6網(wǎng)絡(luò)的大眾客戶，現(xiàn)在本末倒置，不利于IPv6在中國的快速成長。

　　鄔賀銓認(rèn)為，IPv6的地址長度和分配方案以一個世界性的網(wǎng)絡(luò)為出發(fā)點，中國將會分配到足夠的IPv6地址，從根本上擺脫制約中國互聯(lián)網(wǎng)乃至整個IT產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。過去的十幾年中，中國在互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的研究和開發(fā)實力正在不斷加強，逐步縮小了與美國等發(fā)達國家的差距，IPv6使中國可以和世界重新站到同一起跑線上。IPv4地址的缺乏，雖然是中國的劣勢，但是這有可能會成為后發(fā)優(yōu)勢，龐大的人口基數(shù)與上網(wǎng)用戶的急劇膨脹，使得中國反而最容易接受IPv6。

　　但是目前IPv6的專用終端價格居高不下，又缺乏具有足夠吸引力的典型應(yīng)用，用戶不愿意為其買單。電信運營商的大規(guī)模投資日趨謹(jǐn)慎，對IPv6不成熟的擔(dān)心、昂貴的設(shè)備、沒有區(qū)別于IPv4的可盈利的業(yè)務(wù)應(yīng)用等問題，使得一些運營商對IPv6的投資小心翼翼。在這種情況下，期望基于運營商IPv6網(wǎng)絡(luò)的、面向大眾的IPv6服務(wù)快速推出不太現(xiàn)實。例如日本IPv6的家庭網(wǎng)絡(luò)構(gòu)想就遇到了很大的阻力，尤其是在安全問題上。日本的家庭IPv6網(wǎng)絡(luò)的安全有兩種模式，一種是各種網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品配備安全功能的“保險柜模式”，另一種是設(shè)置防火墻的“入口模式”。保險柜模式在成本方面較為困難，而入口模式則存在不適合于IPv6的缺點。

　　行業(yè)用戶則不同，他們愿意為提高安全等級而付費，而且用戶建網(wǎng)要考慮網(wǎng)絡(luò)的使用年限和成本，可能會采用較新的IPv6技術(shù)。

　　IPv6的典型應(yīng)用



　　利用Silkroad機制，通過GPRS網(wǎng)絡(luò)開展的手機端到端應(yīng)用

　　

　　在研發(fā)的基礎(chǔ)上，中科院計算所與重慶網(wǎng)通寬帶技術(shù)有限公司合作，設(shè)計建設(shè)了重慶網(wǎng)通IPv6城域試驗網(wǎng)絡(luò)，這是中國第一個由電信運營商參加的、有常用用戶的、提供通用服務(wù)和典型應(yīng)用的完整的IPv6城域試驗網(wǎng)。眾所周知，IPv6部署的最大障礙不是技術(shù)，而是業(yè)務(wù)和應(yīng)用，作為中國第一個商用城域試驗網(wǎng)，重慶網(wǎng)通開展的IPv6應(yīng)用就成為了令人矚目的焦點。在中科院計算所的技術(shù)支持下，基于重慶網(wǎng)通IPv6城域網(wǎng)，開展了以下應(yīng)用探索：

　　基于IPv6的端到端手機游戲

　　在Symbian 手機操作系統(tǒng)平臺上實現(xiàn)了基于IPv6的雙機直接互連的二人對戰(zhàn)五子棋游戲。手機用戶間可以通過直接輸入對方的IPv6地址進行端到端的五子棋游戲，并可與其它類型的終端設(shè)備，如PDA、PC等進行端到端的游戲，充分體現(xiàn)了IPv6網(wǎng)絡(luò)中IP地址資源豐富的優(yōu)勢。該游戲是目前已知的第一個通過移動運營商的GPRS公網(wǎng)的基于IPv6的手機之間、手機與PDA和PC之間的端到端游戲。

　　IPv6 SIP可視電話

　　利用信令系統(tǒng)及IPv6協(xié)議對流媒體通訊的擴充特征，在IPv6網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下開發(fā)了IP可視電話系統(tǒng)。根據(jù)IPv4協(xié)議下新興的信令協(xié)議的設(shè)計思想，將其與IPv6靈活的運行環(huán)境相結(jié)合，為網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)所需求的資源建立分配、管理系統(tǒng)。以IPv4協(xié)議下信令協(xié)議棧（SIP）的開放源代碼為基礎(chǔ)，從協(xié)議、功能、應(yīng)用和管理四個方面入手，開發(fā)了IPv6環(huán)境下可視電話業(yè)務(wù)的原型系統(tǒng)。該系統(tǒng)在IPv6環(huán)境下實現(xiàn)SIP協(xié)議棧，在IPv6環(huán)境下實現(xiàn)支持SIP協(xié)議棧的應(yīng)用程序，在IPv6環(huán)境下實現(xiàn)支持SIP應(yīng)用程序的運行環(huán)境。

　　支持IPv6的流媒體點播系統(tǒng)

　　建立了基于IPv6的視頻點播系統(tǒng)，提供IPv6廣域環(huán)境下的視頻點播服務(wù)。廣域環(huán)境下的視頻點播服務(wù)要求能在端到端的媒體傳輸服務(wù)基礎(chǔ)上，支持大容量的并發(fā)用戶、視頻流能穿越防火墻、適應(yīng)流媒體資源或網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的地理分布等要求。系統(tǒng)特點是：能同時穩(wěn)定運行在IPv4和IPv6環(huán)境下；服務(wù)器支持RTSP訪問、MP4文件的網(wǎng)絡(luò)點播、實時配置等功能，具有安裝配置簡單的特點；客戶端是可以在window環(huán)境下通過RTSP進行點播，并支持本地MP3、AVI、MP4等多種格式的播放，體積小巧。

　　支持IPv6的視頻會議系統(tǒng)

　　基于源碼開放的視頻會議軟件VIC，在linux（RedHat 9.0）下設(shè)計并實現(xiàn)了一個具有自適應(yīng)QoS機制的視頻會議系統(tǒng)。支持單播及組播環(huán)境，在IPv4/IPv6中均能運行。在組播環(huán)境中，利用視頻流的分層編碼和分層傳輸機制，可根據(jù)接收者的實際情況，同時為不同用戶提供不同的視頻質(zhì)量。還可由發(fā)送方分析接收方發(fā)來的報告，并借助集體協(xié)商機制，動態(tài)調(diào)節(jié)整體的視頻質(zhì)量和發(fā)送速率，從整體上優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)利用率。在單播環(huán)境中，通過實時檢測網(wǎng)絡(luò)狀況，動態(tài)調(diào)節(jié)多媒體流的發(fā)送速率，以獲得最佳的視頻質(zhì)量。

　　另外，在IPv6終端方面，中科院計算所自行研制了一款支持IPv6的網(wǎng)絡(luò)計算機，并在重慶網(wǎng)通IPv6商用試驗網(wǎng)中安裝了100臺。該款NC采用了支持IPv6協(xié)議棧的嵌入式Linux操作系統(tǒng)，能夠同時支持IPv6/ IPv4協(xié)議棧。NC瀏覽器針對網(wǎng)絡(luò)計算機的特點進行速度、功能等方面的定制和優(yōu)化，能夠?qū)崿F(xiàn)對IPv6網(wǎng)絡(luò)中的Web資源的訪問。


----《中國計算機報》

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