基于IPv6技术的应用及部署研究

麦雪龙

摘要：随着互联网业务的飞速发展， IPv4地址耗尽以及IPv4地址区域分配的不均衡不仅成为运营商业务增长和拓展的一个瓶颈，而且严重制约了IP技术的应用和未来网络的发展，IPv6作为下一代网络基础以及鲜明的技术优势得到了广泛的认可。本文首先剖析迅猛的業务增长对IPv4地址的海量需求导致IPv4地址短缺的问题日益突出，网络安全性问题也越来越引起人们的关注，引出基于IPV6的地址部署方案和业务安全策略研究。该研究成果对于未来IPV4地址紧缺进而过渡到IPV6的地址分配方案的选择，以及日后IPV6安全策略的部署具有一定的参考价值。

关键词：IPv4;IPv6;移动IPv6

一、移动互联网和物联网业务迅猛发展引发的问题

2011年IPv4地址已经被分配完，现有的IPv4地址只能提供大约43亿地址，其中可用的约30亿，原本历史上的原因已经造成了IP地址分配不均衡的问题，再加上现在增长的宽带业务、移动终端业务、LTE网络的普及和物联网的发展使得IPv4地址短缺的问题尤为突出。另外，目前移动的LTE语音网络建设部署已经从CSFB开始逐步向SRVCC来进行过渡，由于全网的IP化，在实现VOLTE来进行通话的过程中需要由SAEGW分配IPV6地址来进行承载，所以部署IPV6迫在眉睫。

二、IPV6演进方案

要部署IPV6网络，首先要解决IPV4和IPV6网络共存的问题和如何访问IPV6网络的问题。因为各运营商IPv4地址持有状况差别很大，导致不同的运营商部署IPv6的动力也不一致，所以在部署IPV6的过渡时期里IPV4与IPV6长期共存的局面不可避免。目前IPV6的过渡技术分为三类：双栈（DS）、隧道和NAT。根据具体的应用场景选择相应的技术方案;没有最好的过渡技术方案，没有任何一种技术方案能够解决所有问题;通常是多种技术组合成不同的过渡方案，满足不同的网络访问场景。

三、IPV6地址分配的部署方案

IPv6协议是下一代互联网的核心协议，它不仅解决了IPv4协议所暴露的诸多缺陷，如地址稀缺、路由表庞大、对移动设备支持不足等问题，而且对以后物联网的部署和发展也有重要的意义。IPV6的一个重要目标便是支持“即插即用”，也就是说无需任何人工干预，就可以将一个节点插入IPv6网络并在网络中启动，所以我们需要有快速分配IP地址的机制和方法来支持IPV6“即插即用”的特点，从而突出IPV6地址的优势。

IP地址的配置可以分为手动分配和自动分配两种，从IPv4升级到IPv6，用户自动获取地址的协议发生了变化。在IPV4的地址分配里，我们采用对集团专线和电路租用的客户使用手动分配地址的方式来进行分配，对家客拨号用户和WLAN的地址分配则采用DHCP动态主机配置协议来自动进行分配。

四、移动IPV6技术的应用

快速灵活的地址分配方式让用户互联网的接入变得更加简单，而发展迅速的互联网应用也对用户接入网络的连续性、快速性和稳定性提出了更高的要求。因此，下一代网络的发展方向之一是向多元化的无缝宽带接入网络演进，各种有线、无线接入方式对于用户业务体验需要提供通用的移动性，使用户随时随地可以享受到统一的业务特性。

确实，现代通信网络的发展和高新科技的进步改变着人们的工作与生活，互联网的业务也朝着新的方向去发展。各种设备终端如手机、IPAD、手提甚至以后的空调、冰箱等各种智能家电希望摆脱各个网络之间的隔阂能够快速、稳定地接入互联网，拥有自己独立的IP地址，寻址更加简单。在新的互联网应用的世界里，对设备终端的移动性有了更高的要求，希望随时随地能在主机移动的过程中依然保持像静止中一样质量的网络通信，这就要必须改变现在IPv4的当主机离开所在子网时IP地址改变的现状，IP地址的改变将影响上层应用的通信与服务质量。

IPv4在设计之初并没有考虑到终端设备的移动性，当设备离开原地点时需要从网络上断开，到了另一个地方重新连接时那就需要重新给设备分配新的IP地址、子网掩码和默认网关才能重新上网，这使得用户上网的连续性遭到了破坏，因为TCP等高层的协议是利用IP地址来对用户来进行识别的，IP地址变了，TCP连接就无法维持，基于TCP协议的很多业务将受到影响。

IPv4的地址是逐层来进行处理的，路由器会根据收到的数据包的IP地址的网络前缀来将数据包转发到相应的网络上，该网络上的网关根据IP地址的后几位再把数据包发送到指定的子网上，最后子网上的接入路由器查看数据包地址的最后几位来把它移交到特定的主机上去。这一系列的过程都是根据IP地址来走的，并不是针对用户个人的。IPv4这种IP地址逐层解析的方式要求设备固定接入某个子网，并且不会在更大的网络之间移动。要想网络寻址始终针对特定用户而且能够保持网络连接的连续性与稳定性，这就要引入基于IPv6地址协议的移动IPv6技术。

五、结束语

目前，由于NAT技术的应用和主流互联网大国拥有较多IPv4地址的原因导致IPv6网络的部署、普及、发展和上线还比较缓慢，但是由于IPv4向IPv6发展的必然性，加上都不想在以后部署上线的时候落后他人一步，所以目前大多数国家和地区运行商的核心网设备都已经开始升级支持IPv6业务并完成了测试。湛江分公司依照省公司的要求已经在承载网和CMNET的省内和省际网络上部署了IPv6的双栈模式，城域网侧的部署也已经开始提上了日程，预计今年底明年初开始部署。在IPv6的应用侧，由于业务量太少，加上设备还没有完全实现全网的兼容，所以基于移动IPv6的应用就更加少之又少了，因此移动IPv6这项技术暂时还未能普及开来，但是相信在不久的将来移动IPv6将在物联网的世界里发挥出它的最大优势，得到更广泛的应用和发展。

参考文献：

[1] 杜里（美）. IPv6部署和管理. 机械工业出版社， 2015，（2）

[2] 波波维亚（美） 、阿白哥诺里（美） .部署IPv6网络 .人民邮电出版社，2013，（2）

[3] 崔勇、吴建平. 下一代互联网与IPv6过渡（清华大学计算机系列教材）.清华大学出版社，2014，（4）