部署IPv6面臨的問題及解決方法
Internet經(jīng)過20多年的發(fā)展，目前已相當成熟，各種Internet應用比如WWW、Email、在線游戲、搜索引擎、內(nèi)容提供等造就了今天的互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟?？梢赃@樣說：當今社會已經(jīng)離不開Internet。作為Internet基礎(chǔ)的IPv4，采用盡力而為的處理思想和無組織非層次的平面結(jié)構(gòu)，極大的促進了Internet的發(fā)展，然而其固有的缺陷又使它成為了互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的障礙。IPv4的缺陷主要表現(xiàn)在：地址匱乏、路由表龐大、缺乏QoS和安全等。作為計算機網(wǎng)絡(luò)的Internet已經(jīng)不堪重負，未來數(shù)量更多的移動終端和信息家電的加入更加劇了Internet的危機。
IETF早在20世紀90年代初期就意識到了這些問題并著手下一代互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議IPng的標準制定工作，1993年在RFC1550中發(fā)起新方案的征集呼吁并公布了主要需求：大的地址空間、遷移和部署、安全、服務質(zhì)量、移動性、拓撲結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)管理維護等。IETF于1994年選擇RFC1710中建議的SIPP作為基礎(chǔ)，1998年公布了IPv6標準RFC2460。
一、部署IPv6面臨的問題
IPv6針對IPv4的缺陷在網(wǎng)絡(luò)層做了很大的改變，對傳輸層的TCP、UDP和下層的數(shù)據(jù)鏈路層只做了很少的修改，在IPv6的工程化過程中這點非常重要的。部署單純的IPv6可以沿用IPv4的經(jīng)驗，甚至比IPv4還要簡單。部署IPv6面臨的問題主要有以下幾點：
1. IPv6和IPv4的共存和過渡
和IPv4網(wǎng)絡(luò)的2億多用戶相比，IPv6網(wǎng)絡(luò)的用戶少得多，按照Internet中的RobertMetcalfe準則：一個網(wǎng)絡(luò)的價值與它的節(jié)點數(shù)目的平方成正比。如果一個網(wǎng)絡(luò)的應用和服務不夠好，就不能吸引用戶，因此就不如一個成熟的、建設(shè)好了的網(wǎng)絡(luò)有吸引力。IPv6要取代IPv4只能采取共存和過渡得策略，共存和過渡的好壞直接決定了IPv6的部署能否成功。IPv6和IPv4的共存和過渡需要解決的問題是：IPv6網(wǎng)絡(luò)之間的通信、IPv6網(wǎng)絡(luò)和IPv4網(wǎng)絡(luò)之間的通信；
2. 基于IPv6的殺手應用
缺少殺手級應用是IPv6不能普及開的重要原因?！ ?/P>
針對部署IPv6存在的問題，IETF和其他組織紛紛提出了相應的技術(shù)和方案?！?#p#
二、IPv6和IPv4共存和過渡技術(shù)
1.解決IPv6網(wǎng)絡(luò)之間通信的技術(shù)
(1)基于雙棧IPv4/IPv6過渡技術(shù)
包括DualStackModel和Limited Dual Stack Model 兩種模型方案，在Dual Stack Model下主機和網(wǎng)絡(luò)都采用IPv4/IPv6雙棧，新的應用編程接口(API)同時支持IPv4和IPv6地址及DNS請求。應用根據(jù)名字檢查選擇采用IPv4或IPv6協(xié)議，IPv4和IPv6地址都可以從DNS返回，應用根據(jù)IP業(yè)務的類型選擇正確的地址，它解決了IPv6網(wǎng)絡(luò)之間、IPv4網(wǎng)絡(luò)之間以及IPv4和IPv6網(wǎng)絡(luò)之間的通信問題，但是要將網(wǎng)絡(luò)中所有的主機和網(wǎng)絡(luò)全部升級為雙棧是不切實際的，同時也增加了系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)的復雜性。Limited Dual Stack Model要求網(wǎng)絡(luò)和服務器支持雙棧，主機只需要IPv6從而節(jié)省IPv4地址，解決了IPv6網(wǎng)絡(luò)之間的通信問題，但是無法解決IPv6和IPv4網(wǎng)絡(luò)之間的通信問題。
(2)基于隧道的過渡技術(shù)
隧道技術(shù)是利用現(xiàn)有的IPv4網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施來連接各個孤立的IPv6網(wǎng)絡(luò)，IPv6數(shù)據(jù)包被封裝在IPv4包里面進行傳輸，在隧道的終點進行解封裝得到IPv6數(shù)據(jù)包后再交給相連的IPv6網(wǎng)絡(luò)?！ ?/P>
基于隧道技術(shù)的過渡方案有：手工配置隧道、自動配置隧道、隧道代理、6to4隧道和6over4隧道。通過IPv4隧道傳送IPv6需要配置的內(nèi)容有：隧道接口的本地IPv6地址、隧道兩端的IPv4地址。
手工配置隧道的這些內(nèi)容通過手工進行配置，隧道代理則是通過向隧道代理發(fā)送隧道請求，由隧道代理將相應配置下發(fā)到相應的路由器；自動配置隧道則是通過數(shù)據(jù)包的IPv4兼容的IPv6地址來確定隧道的端點，6to4隧道則是由6to4路由器向站點分配6to4前綴IPv6地址，由6to4路由器完成隧道封裝，6over4將IPv4網(wǎng)絡(luò)當作具有組播功能的一條鏈路，通過IPv6組播地址和IPv4組播地址的映射關(guān)系實現(xiàn)IPv6協(xié)議的鄰居發(fā)現(xiàn)功能，它要求IPv4網(wǎng)絡(luò)支持組播功能?！ ?/P>
RFC2893中分配給IPv6封裝在IPv4中的協(xié)議號是41，表示IPv4包里面的上層協(xié)議數(shù)據(jù)是IPv6數(shù)據(jù)包。采用隧道方式存在的問題主要有：由于在IPv6數(shù)據(jù)包前面插入20字節(jié)的IPv4頭，可能會造成分段，從而影響性能；ICMPv4錯誤消息只返回IPv4報頭外的8bit，這樣IPv6源站點無法得知IPv6地址信息；協(xié)議號41有可能被防火墻過濾掉；IPv6inIPv4隧道無法穿越一個起用了動態(tài)端口轉(zhuǎn)換的NAT，在大多數(shù)NAT 配置中，提供NAT功能的設(shè)備并不具備成為隧道路由器的功能。即使NAT設(shè)備普遍支持 各種隧道功能，還是有一些應用場合包含多層NAT?！ ?/P>
針對隧道無法進行NAT穿越，目前已經(jīng)有兩個IETF草案：Teredo和silkroad。二者都是利用IPv4UDP來封裝IPv6數(shù)據(jù)包來完成NAT穿越?！ ?/P>
(3)基于MPLS的IPv4/IPv6過渡技術(shù)
當前基于IPv4的MPLS已經(jīng)比較成熟，可以借助MPLSL2/L3VPN技術(shù)來連接IPv6的網(wǎng)絡(luò)?；贛PLS技術(shù)的過渡方案有：在CE路由器上配置隧道、基于MPLS電路的IPv6透傳、在PE路由器上起用IPv6（6PE）和基于IPv6的MPLS。在CE路由器上配置隧道方案要求CE路由器支持雙棧，CE和PE之間運行IPv4，CE負責將IPv6數(shù)據(jù)封裝在IPv4中通過MPLS傳送到對端的CE路由器?；贛PLS電路的IPv6透傳將IPv6的數(shù)據(jù)包通過AnyTransportover MPLS (MPLS/AToM)或Ethernet over MPLS (EoMPLS)來傳遞，路由器需要支持AtoM特性，相當于L2 VPN。6PE方案是在PE路由器上提供雙棧功能，IPv6數(shù)據(jù)包被封裝在二層標簽里進行傳送，外層標簽由LDP來分發(fā)，內(nèi)層標簽由BGP4+來分發(fā)，相當于L3 VPN。最后一種方案是將IPv4的MPLS核心網(wǎng)絡(luò)升級到了IPv6，其核心網(wǎng)的控制平面需要升級到IPv6以支持核心網(wǎng)的IPv6路由和IPv6的LDP。如果需要提供IPv4/IPv6共存的服務，則需要雙控制平面的支持?！ ?STRONG>
2.解決IPv6和IPv4網(wǎng)絡(luò)之間通信的技術(shù)
實現(xiàn)IPv6網(wǎng)絡(luò)和IPv4網(wǎng)絡(luò)之間的通信的技術(shù)主要有SIIT、NAT-PT、BIA和BIS、TRT等?！ ?/P>
(1)SIIT
SIIT定義了在IPv4和IPv6的分組報頭之間進行翻譯的方法，這種翻譯是無狀態(tài)的，因此對于每一個分組都要進行翻譯。這種機制可以和其它的機制(如NAT-PT)結(jié)合，用于純IPv6站點同純IPv4站點之間的通信，但是在采用網(wǎng)絡(luò)層加密和數(shù)據(jù)完整性保護的環(huán)境下這種技術(shù)不可用?！ ?/P>
(2)NAT-PT
NAT-PT就是在做IPv4/IPv6地址轉(zhuǎn)換(NAT)的同時在IPv4分組和IPv6分組之間進行報頭和語義的翻譯(PT)。適用于純IPv4站點和純IPv6站點之間的通信。對于一些內(nèi)嵌地址信息的高層協(xié)議（如FTP），NAT-PT需要和應用層的網(wǎng)關(guān)協(xié)作來完成翻譯。在NAT-PT的基礎(chǔ)上利用端口信息，就可以實現(xiàn)NAPT-PT，這點同目前IPv4下的NAT-PT沒有本質(zhì)區(qū)別。
(3)BIA和BIS
BIA技術(shù)在雙棧主機的SocketAPI模塊與TCP/IP模塊之間加入一個API翻譯器，API翻譯器包含域名解析器、地址映射器和函數(shù)映射器三個模塊，主機API檢測到發(fā)出的IPv4API，進行相應的地址映射，調(diào)用IPv6的API函數(shù)和外部的IPv6主機進行通信?！ ?/P>
BIS則是采用SIIT的規(guī)則在網(wǎng)絡(luò)層進行包頭轉(zhuǎn)換，適用于雙棧主機通信?！ ?/P>
(4)TRT
TRT技術(shù)是采用一個傳輸層中繼器將一個IPv4的TCP/UDP連接在傳輸層和一個IPv6的TCP/UDP連接關(guān)聯(lián)起來，在傳輸層進行協(xié)議和地址的翻譯。 #p#
三、基于IPv6應用的培育
IPv4已在全世界得到了極為廣泛的應用，要實現(xiàn)IPv4到IPv6的升級，需要尋找的是IPv6能否帶來IPv4沒有的應用，并能為他們帶來新的業(yè)務和新的利潤來源?，F(xiàn)在的問題是應用是不區(qū)分IPv4還是IPv6的。因此IPv6的突破口應該是IPv4具有的但是由于限制而開展的不好的應用?！ ?/P>
1.移動IP
筆記本電腦、PDA以及手機等移動設(shè)備功能的增強以及應用的普及，移動計算已經(jīng)得到了業(yè)界越來越多的關(guān)注。移動IP協(xié)議假定節(jié)點的IP地址唯一表示節(jié)點和網(wǎng)絡(luò)的連接點。節(jié)點在移動時改變數(shù)據(jù)鏈路層接入點而不斷開連接，并且還能正確收發(fā)數(shù)據(jù)包。早期的移動IP研究一直是基于IPv4協(xié)議體系的，它雖然可以解決節(jié)點漫游的問題，但是其應用必將引發(fā)為大量的移動設(shè)備分配IP地址的需求。IPv4協(xié)議有限的地址空間顯然無法滿足這一需求，而IPv6的128位地址編碼完全可以適應移動IP的推廣。而同時，IPv6協(xié)議中內(nèi)置的鄰居自動發(fā)現(xiàn)機制更是可以大大加速和簡化移動節(jié)點向代理的注冊過程。
2.家庭網(wǎng)絡(luò)
當眾多的信息家電通過家庭網(wǎng)關(guān)聯(lián)入網(wǎng)絡(luò)時，IPv4有限的地址空間無法為所有信息家電分別合法的IPv4地址，盡管可以利用諸如NAT、私有地址空間等技術(shù)來繞過這一限制。復雜的設(shè)置和管理將嚴重阻礙用戶對于新技術(shù)的接受程度。另外，安全性的問題也是值得考慮的，IPv6則沒有這樣的限制。
3.在線游戲
游戲業(yè)是一個很大的產(chǎn)業(yè)，僅美國的游戲市場就達到了100億美元。在線游戲又是游戲業(yè)的一個明顯的發(fā)展趨勢，使得玩家能夠和跨地域的玩伴展開競賽，而不再是局限在同一房間里。由于缺少足夠的IP地址，IPv4的網(wǎng)絡(luò)無法滿足在線游戲P2P的需求。另外，在線游戲必須支持固定和移動兩種網(wǎng)絡(luò)接入方式。采用基于IPv6的游戲終端主要是和游戲服務器進行交互，幾乎不需要訪問原來大量的IPv4的服務器，這也非常符合IPv6網(wǎng)絡(luò)早期的“相互連接的孤島”的架構(gòu)。由于這些技術(shù)和商務的需要，在線游戲如果沒有IPv6的支持肯定無法獲得成功。
一直以來，世界各國在信息技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展與爭奪都在互動中尋求平衡。1981年制定的IPv4協(xié)議，一方面因為其成功應用而帶來了第一代互聯(lián)網(wǎng)的巨大成功，另一方面，隨著互聯(lián)網(wǎng)商業(yè)化不斷深入發(fā)展、網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的持續(xù)膨脹和新型網(wǎng)絡(luò)應用需求不斷增長，目前互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展面臨許多挑戰(zhàn)，中國在傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域落后于別國已經(jīng)是不爭的事實。
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