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安徽工业大学IPV6/

IPv6技术
IPv6:下一代网络的基石
2014-04-24 17:01  

当前Internet的缺点 免费的Internet

Internet最初是由军用网和教育科研网逐步发展过来的。 因此在本质上,它是一个非营利性的体系。目前,Internet上的主要业务仍然是Web服务。由于基于Web服务而迅速发展起来的Internet是非 营利性的,因此电信运营商无法依靠基于Web的业务而盈利。现在的Internet主要靠收取一定的接入费来维持,而不是各种各样的服务,主要是一些网络 的原始资源,如带宽、流量、虚拟专用网等,就像卖原油一样。据统计,电信网络依靠拥有的50%的网络资源获得了95%的收入,而拥有另外50%资源的 Internet却只获得了5%的收入。

永远的带宽瓶颈

由于没有合理的商业模型,因此Internet是通过对资源的过度消耗来换取业务开发的简易性和多样性的,这使得带宽成为Internet发展 的永恒主题。运营商为了开发新业务,总是不停地增加和升级网络接入设备和传输媒介,以满足不断增长的带宽需求。同时,网络上出现的一些新服务,又极大消耗 了网络带宽资源。

“自治”的Internet

Internet构建的基本理念是把各种网络互联起来,提供用户一个自由、开放、方便的平台。运营商除了对用户的接入进行认证和鉴定外,对其他 事情一概不管。因此,也有人把Internet称为由用户自己进行管理的“自治网络”。自由、开放的特性,使得Internet得以发展;也由于这些特 性,导致了Internet的无序和不安全。不安全性,限制了Internet的商业化;不管理性,导致了Internet的发展变得越来越慢。

服务质量(QoS)

IPv4是一个无连接的协议,信息报文没有标记为流或连接。虽然,报文里有ToS(Type of Service)字段,但服务类型并不是网络节点的标准配置功能;而且为了便于实现,报文是以“尽力而为(Best Effort)”的方式进行投递的。对于免费的商业模型来说,由于不用保证服务质量,因此这不成为问题。但是,对于需要提供分门别类的、丰富的收费商业服 务,没有服务质量的承诺,又怎能保证商业获利的能力?

电信网的问题

电信网经过多年的发展,已从以模拟通信技术为核心的网络发展为以时分复用(TDM)电路交换和分组交换为主的数据通信网。从提供的业务看,其主 要有三大类:以TDM为核心的话音业务、数据承载网业务、租给企业的专网业务。虽然,电信网已经运营了很多年,折旧后的成本也很低(主要是很“经济”的运 营和维护成本),但它无法提供复杂和多样化的业务。对于不同的业务,它需要构建不同的网络。

同时,电信网受到Internet的强烈冲击。X.25由于技术落后,已经不再发展,业务也很少;DDN、FR、ATM等租给企业的专线业务也 由于IP over SDH、IP over FR、IP over ATM等技术的成熟应用,已经IP化;虽然以TDM为核心的话音业务,仍然是目前电信网的主要业务及其收入来源,但IP电话(VoIP)的发展,从理论上 和实践上都已证实其电信商用的可行性,在技术上已经不存在问题。IP电话将迅速发展。

IP电话的初期应用基本是长途电话分组化,即长途话音传输通过分组而不是电路平台进行承载。现在,IP电话正在向本地网挺进。尽管近期难以做出定论,但从长远看,IP话音技术必将进入本地网。

以IPv6为核心的NGN模型

正是由于Internet和电信网络本身的缺陷,使得NGN(下一代网络)成为新的技术热点。

下一代网络的模型应该是融合电信网和Internet业务和技术优点、取长补短的模型;是一个能够也必须盈利的商业网络模型。下一代网络的业务 发展方向不应该只在话音上,而是应该在此网络上能够方便地开展各种业务,并且根据业务类型来提供不同等级的服务,根据不同的等级服务向用户收取不同的服务 费用。因此,这就要求网络对业务进行分类,每一类服务分配相应的网络资源,以保证相应的服务质量。同时,带宽也会向着“开源”和“节流”的方向发展。一方 面,随着传输和交换技术的发展,接入网和承载网的带宽将会越来越宽;另一方面,分类业务和服务质量的实施,也会提高带宽的效率,节省带宽的使用。

下一代网络应该是可持续发展的。首先,IP技术的出现使得多网融合成为可能。IP承载的语音、视频等多媒体业务已经在多个网络上提供。“三网合 一”已经讨论了好多年,网络融合的局面将随着IP的发展而出现。最近,阿尔卡特与南方贝尔签订了17亿美金的“三网合一”网络演进协议,预示着“三网合一 ”的时代已经到来。其次,由于IP技术的开放性,各种新的增值业务都是架构在IP网络基础上的,因此在这种形势下,电信网络逐渐向着IP网的方向演进,并 且最终IP化将是历史的必然。

所以,下一代网络应该是一个电信级的IP网络,既具有IP网的灵活性,能提供数据、语音、视频相结合的宽带业务,又拥有电信网的高稳定性、高可 靠性和高可管理性,不仅能够按业务的设计要求自主调度全网资源,保证既有业务的服务质量,而且还由于是一个开放式的体系结构,因此能够方便地生成新业务, 并向第三方提供服务。

总之,下一代网络是全球信息基础设施(GII)的具体实现。它规范了网络的部署,通过采用分层、分面和开放接口的方式,提供网络运营商和业务提供商一个平台。借助这一逐步演进的平台,新的业务可以被不断生成、部署和管理。

正是由于以上原因,所以尽管ITU还没有公布有关下一代网络的标准,但业界已经就一点达成共识,那就是下一代网络一定是基于IP的,而且是基于IPv6的。可见,IPv6与下一代网络的发展密切相关。

由于发展IPv6技术将成为构建高性能、可扩展、可运营、可管理、安全的下一代电信网络的基础性工作,因此,发展IPv6不仅要从互联网的角度来思考,更需要站在电信网的角度思考。以IPv6为核心技术的下一代网络,将拥有IPv6的一切特点。

IPv6的特点

IPv6提出的最初目的是为了获得更多的IP地址,但随着IPv4的大量应用而产生了很多新技术,IPv6在标准逐渐形成和完善的过程中,就吸收这些技术,使之成为自己的基本配置,丰富了自己的功能。

概括地说,IPv6具有以下特点:(1)地址容量大大扩展,由原来的32位扩充到128位,彻底解决了IPv4地址不足的问题。IPv4是在 32位处理器普遍使用的基础上得到最大应用的,因此,从某种意义上来说,当128位处理器得到应用时,就意味着IPv6的到来。(2)提供更灵活的分层地 址结构组织方式,从而更易于寻址;提供新的地址分配方案,减少了路由表大小,加快了路由器和交换机的数据处理速度;扩展支持组播和任播地址,使得数据包可 以发送给任何一个或一组节点。(3)提供Internet和Intranet统一的地址方案;大容量的地址空间可以实现无状态地址自动配置,使基于 IPv6的终端能够快速连接到网络上而无需人工配置,实现了真正的即插即用。(4)报头格式大大简化,从而有效减少路由器或交换机对报头的处理开销,这对 设计硬件报头处理的路由器或交换机十分有利。(5)加强了对扩展报头和选项部分的支持,这除了让转发更为有效外,还对将来网络加载新的应用提供了充分的支 持。(6)流标签的使用,使得为数据包所属类型提供个性化网络服务成为可能,并有效保证了相关业务的服务质量。(7)把IPSec作为必备协议,保证了网 络层端到端通信的完整性和机密性,提供了认证与私密性。(8)在移动网络和实时通信方面有很多改进,特别是强大的自动配置能力,可简化移动主机和局域网系 统的管理。这一点是IPv4不能比拟的。

基于IPv6的NGN商业价值

以IPv6为核心的下一代网络的商业价值表现在以下几个方面:(1)网络建设更加容易。利用基于IP的网元,一个新兴通信公司可降低建网费约 70%。(2)运行成本低很多。下一代网是一个多业务网,不需另建具有支撑维护功能的重叠网,因此在用户管理、业务提供、用户资料修改和自我计费方面更加 自动化。(3)提供新兴通信公司更大的创收机会。他们可以在下一代网上提供应用软件递送或电子商务之类的高收入服务;还可以利用集中的业务控制、应用编程 接口和公共编程语言来使业务生成变得更加容易和便宜。(4)加强运营商与用户的关系,减少用户流失。运营商可以提供基于Web的接口,让用户通过该接口直 接定购新业务、改变服务内容和支付费用,从而与用户建立更为广泛、紧密的联系。(5)由于IPv6大幅改善了网络传输质量,因此一旦投入商用,必然有效改 善服务质量,增强运营商的竞争实力。

运营商可通过对IPv6设备的研究,找到IPv4向IPv6过渡的合理解决方案,从而最大限度地保护现有投资和全面保护在IP设备上的投资。

过渡到以IPv6为核心的NGN

过渡到以IPv6为核心的下一代电信网络,需要结合目前网络的实际情况,分步骤来实现。

短期的解决办法是,部署IP+MPLS网络。MPLS的引进可以提升运营商对网络的控制能力,弥补IP网络的先天不足。由于在MPLS架构之上 已经形成了较为完善的数据业务基础模型,因此,类似传统数据业务的MPLS VPN业务等有着相当好的发展前景。逐步将现有的IP网络改造为一个可扩充的、灵活的IP/MPLS网络,不单是运营商的技术策略,更是其业务策略。目 前,上海贝尔阿尔卡特中标中国电信的CN2项目,使用的就是这样的网络架构。同时,在上海电信NGN的IP承载网设计上,上海贝尔阿尔卡特也使用了这样的 架构。

从长期来看,以IPv6为核心的下一代电信网的实现,需要电信运营商携手设备提供商积极试验,共同开拓IPv6市场。首先,电信运营商之间和设 备提供商之间要增强网络和设备的互联互通。其次,标准化组织、电信运营商和设备提供商要尽快制定相关标准。技术标准是引导产业发展的关键,也是知识产权的 核心。最后,要提供统一的互通性测试环境,让所有的设备提供商在这个平等自由、互相合作的环境里进行互通性测试。通过这样的途径,电信运营商可以灵活选取 最好的设备,灵活组建和配置自己的开放网络体系,并引入竞争,使综合建网成本降低;同样,设备提供商也可以提供更具竞争优势的产品,更好地为电信运营商服 务,以获得更大的商业利益。目前,在NGN方面,国际上已经有MSF(Multiservice Switching Forums) 提供这样的互通性测试平台。

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