下一代電子商務(wù)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)ＩＰＶ６協(xié)議分析與研究

[摘要] 下一代電子商務(wù)的網(wǎng)絡(luò)核心協(xié)議就是IPv6，在IPV4地址大量匱乏的情況下，而企業(yè)尤其是電子商務(wù)企業(yè)、電信運(yùn)營(yíng)商、終端用戶對(duì)IP地址大量需求的情況下，IPv4過(guò)渡到IPv6勢(shì)在必行。本文分析了IPv6協(xié)議，并給出企業(yè)客戶部署IPv6的配置方案，并對(duì)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)作一個(gè)展望。

[關(guān)鍵詞] 企業(yè) IPV6 部署IPV4

一、引言

隨著電子商務(wù)、移動(dòng)商務(wù)和3G的時(shí)代的到來(lái)，全球的互聯(lián)網(wǎng)用戶數(shù)量迅猛增加。2007年中國(guó)寬帶用戶數(shù)已達(dá)1.22億戶，居全球首位。全國(guó)手機(jī)用戶數(shù)則超過(guò)5.15億戶。龐大的用戶群體，使得本不夠用的IPv4地址更顯匱乏。同時(shí)，在電子商務(wù)越來(lái)越重要的時(shí)代，網(wǎng)絡(luò)的安全問(wèn)題凸現(xiàn)出來(lái)，而且龐大的路由表維護(hù)也給企業(yè)網(wǎng)絡(luò)管理員制造了很大的麻煩。由于現(xiàn)有的IPv4先天沒(méi)有考慮網(wǎng)絡(luò)的安全問(wèn)題，因此網(wǎng)絡(luò)的安全需要靠上層協(xié)議解決，這樣即浪費(fèi)了大量的計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)資源，同時(shí)也不能完善解決安全問(wèn)題。為了應(yīng)對(duì)上述問(wèn)題，給下一代服務(wù)的提供搭建具有更高性能、更高質(zhì)量、更加可靠、安全、經(jīng)濟(jì)與開(kāi)放的舞臺(tái)。將現(xiàn)有的IPv4網(wǎng)轉(zhuǎn)換為IPv6網(wǎng)已經(jīng)是不爭(zhēng)的事實(shí)。

二、下一代電子商務(wù)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)IPV6協(xié)議分析

IPv6（Internet Protocol Version 6 ），是下一代互聯(lián)網(wǎng)的核心協(xié)議。該協(xié)議是由 IETF（The Internet Engineering Task Force，互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組）組織設(shè)計(jì)，用于替換現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議IPv4協(xié)議的一種新的IP地址協(xié)議。同IPv4相比較，IPv6在地址容量、安全性、網(wǎng)絡(luò)管理、移動(dòng)性及服務(wù)質(zhì)量等方面有明顯的改進(jìn)，是下一代互聯(lián)網(wǎng)可采用的比較合理的協(xié)議。其中，IPv6最重要的改進(jìn)就是將現(xiàn)有的32位地址增加到128位，這樣就使得地址變得幾乎無(wú)限可用。按IETF的說(shuō)法，就是可以為地球的每一個(gè)沙子分配一個(gè)IP地址。這樣，傳統(tǒng)的IPv4的應(yīng)用就可以拓展到嵌入式設(shè)備、手持式設(shè)備、家電、傳感器中，將來(lái)的上網(wǎng)設(shè)備就不再是單一的PC機(jī)了。隨著IPv6技術(shù)的應(yīng)用深入，真正的電子商務(wù)、移動(dòng)商務(wù)時(shí)代即將到來(lái)。

1.IPV6地址結(jié)構(gòu)

IPv6地址長(zhǎng)度為128位，結(jié)構(gòu)如表1所示:

表1 IPv6地址結(jié)構(gòu)

其中：

FP字段（Format prefix，格式前綴）：該字段為標(biāo)志字段，用于標(biāo)志IPv6地址屬于哪類的地址。當(dāng)代表全球單播地址時(shí)，值為001。

TLA ID字段（Top-level Aggregation Identifier，頂級(jí)聚集標(biāo)識(shí)符）：頂級(jí)的地址管理與分配的機(jī)構(gòu)（如中國(guó)電信）。該字段包含了最高級(jí)的地址選路信息，也是網(wǎng)絡(luò)選路中最大的選路信息。由于該字段有13位，因此可以有213=8192個(gè)頂級(jí)路由。其ID號(hào)由國(guó)際Internet注冊(cè)機(jī)構(gòu)IANA統(tǒng)一進(jìn)行分配和嚴(yán)格管理。

RES字段（Reserved for future use，保留以備將來(lái)使用）：該字段為8位，保留為將來(lái)用。最終可能會(huì)用于擴(kuò)展頂級(jí)或下一級(jí)集聚標(biāo)識(shí)符字段。

NLA ID字段（Next-Level Aggregation Identifier，下一級(jí)聚集標(biāo)識(shí)符）：該字段長(zhǎng)24位。該標(biāo)識(shí)符被一些機(jī)構(gòu)用于控制頂級(jí)集聚以安排地址空間。這些機(jī)構(gòu)（大型的ISP、大型的網(wǎng)絡(luò)接入機(jī)構(gòu)，如中國(guó)電信下屬的湖南電信）就可以按自己的方案和計(jì)劃，把自己的IP地址按尋址分級(jí)結(jié)構(gòu)來(lái)使用。如一級(jí)的NLAID結(jié)構(gòu)可以用3位分為8個(gè)下一級(jí)的NLAID分支機(jī)構(gòu)，前3位即為下級(jí)機(jī)構(gòu)的前綴。3位前綴和剩下21位結(jié)合就構(gòu)成該下級(jí)結(jié)構(gòu)的地址空間。如果與RES合起來(lái)使用的話，大致等效于IPv4的地址空間。

SLA ID字段（Site-Level Aggregation Identifier，站點(diǎn)級(jí)聚集標(biāo)識(shí)符）：被一些小型的ISP或者網(wǎng)絡(luò)接入機(jī)構(gòu)（如湖南電信下屬的長(zhǎng)沙電信）用來(lái)安排內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。每個(gè)機(jī)構(gòu)可以用與IPv4同樣的方法來(lái)創(chuàng)建自己內(nèi)部的分級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。SLA ID有16位，所以最多可有216-1=65535個(gè)不同的子網(wǎng)。如果用前8位作該組織內(nèi)較高級(jí)的選路，那么允許28-1=255個(gè)高級(jí)子網(wǎng)，而每個(gè)高級(jí)子網(wǎng)可有多達(dá)28-1=255個(gè)子網(wǎng)。TLA、NLA、SLA三者構(gòu)成了自頂向下排列的三個(gè)網(wǎng)絡(luò)層次，并且依次向上一級(jí)申請(qǐng)ID號(hào)。

Interface ID字段（Interface Identifier，接口標(biāo)識(shí)符）：該字段64位長(zhǎng)，包含IEEE EUI-64接口標(biāo)識(shí)符的64位值。

2.IPv6地址類型

一般而言，IPv6地址可分為下面三類:

（1）單播地址（Unicast Address）：用于確認(rèn)單獨(dú)接口的一個(gè)地址。 發(fā)往單播地址的數(shù)據(jù)包被發(fā)送到該地址所確認(rèn)的接口。單播地址中有下列兩種特殊地址：

①不確定地址： 單播地址0:0:0:0:0:0:0:0稱為不確定地址。它不能分配給任何節(jié)點(diǎn)。它的一個(gè)應(yīng)用示例是初始化主機(jī)時(shí)，在主機(jī)未取得自己的地址以前，可在它發(fā)送的任何IPv6包的源地址字段放上不確定地址。不確定地址不能在IPv6包中用作目的地址，也不能用在IPv6路由頭中。

②回環(huán)地址：?jiǎn)尾サ刂?:0:0:0:0:0:0:1稱為回環(huán)地址。節(jié)點(diǎn)用它來(lái)向自身發(fā)送IPv6包。它不能分配給任何物理接口。

（2）組播地址（Multicast Address，又稱為多播地址）：與在 IPv4 中一樣，組播地址被分配給一套屬于不同節(jié)點(diǎn)的接口。 發(fā)往組播地址的數(shù)據(jù)包被發(fā)送到該地址所確定的所有接口。 IPv6 中的組播地址統(tǒng)一使用 FF00::/8 作為其前綴。

（3）任播地址（Anycast Address，又稱為泛播地址）：一組接口（一般屬于不同節(jié)點(diǎn)）的標(biāo)識(shí)符。發(fā)往多播地址的包被送給該地址標(biāo)識(shí)的所有接口。地址開(kāi)始的11111111標(biāo)識(shí)該地址為組播地址。IPv6任意播地址存在下列限制：

①任意播地址不能成為IPv6中數(shù)據(jù)報(bào)的源地址，而只能作為IPv6中數(shù)據(jù)報(bào)的目的地址；

②任意播地址不能分配給IPv6主機(jī)，但可以分配給IPv6路由器。

3.IPv6報(bào)頭結(jié)構(gòu)

和傳統(tǒng)的IPv4報(bào)頭結(jié)構(gòu)相比，IPv6的報(bào)頭結(jié)構(gòu)做了很多調(diào)整，刪除了IPv4中的Internet Header Length、Type of Service、Identification、Flags、Fragment Offset和Header Checksum字段。這種調(diào)整使得路由器對(duì)IPv6的報(bào)文處理對(duì)比IPv4分組處理更加快捷。表2為其報(bào)頭結(jié)構(gòu)。

表2 IPv6報(bào)頭結(jié)構(gòu)

Version（版本）：該字段長(zhǎng)4位，代表因特網(wǎng)協(xié)議（Internet Protocol）的版本號(hào)，該字段值為6。

Traffic Class（業(yè)務(wù)負(fù)載類別）：8 位長(zhǎng)，為包賦值不同的優(yōu)先級(jí)，類似于 IPv4 中的服務(wù)類型（Type of Service）。這為差別化處理預(yù)留了空間。

Flow Label（流標(biāo)號(hào)）：該字段為IPv6新增字段，該字段長(zhǎng)20位。用于質(zhì)量控制，對(duì)于特點(diǎn)序列的包請(qǐng)求予以特殊處理。如，IPTV的實(shí)時(shí)語(yǔ)音、視頻數(shù)據(jù)可以使用該字段保證質(zhì)量。

Payload Length（有效負(fù)載長(zhǎng)度）：該字段長(zhǎng)16位，代表除了40位的報(bào)頭外的，報(bào)頭后的擴(kuò)展部分加上數(shù)據(jù)部分的長(zhǎng)度。他能表示的數(shù)據(jù)量為216=64K。

Next Header（下一包頭）：用于判斷緊跟在IPv6后面的報(bào)頭類型，也有加密的功能。這個(gè)部分判斷，傳輸層報(bào)頭或者擴(kuò)展的報(bào)頭是否跟在IPv6報(bào)頭后面。

Hop Limit（跳轉(zhuǎn)限度）：該字段長(zhǎng)8位，包路徑一個(gè)路由結(jié)點(diǎn)該字段值就減一，當(dāng)Hop Limit值為0還沒(méi)有到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)，該包就會(huì)被丟棄，防止了包的永久轉(zhuǎn)發(fā)。

Source Address（源地址）：該字段長(zhǎng)128位，表示數(shù)據(jù)包發(fā)送方的IPv6地址。

Destination Address（目標(biāo)地址）：該字段長(zhǎng)128位，表示數(shù)據(jù)包預(yù)期接收方的IPv6地址。

三、企業(yè)升級(jí)IPv6步驟

現(xiàn)階段，IPv4方面的應(yīng)用處于絕對(duì)的主要地位。IPv6的應(yīng)用還并不廣泛。企業(yè)不可能要求客戶同步升級(jí)到IPv6上來(lái)。這樣貿(mào)然的全面的升級(jí)必然會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，并且可能會(huì)丟掉已有的客戶?？梢苑謳讉€(gè)階段進(jìn)行

第一階段：IPv4網(wǎng)絡(luò)占絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，IPv6機(jī)器只是一些孤島，它們之間通過(guò)IPv4提供的隧道進(jìn)行通信。

第二階段：IPv6網(wǎng)絡(luò)與IPv4網(wǎng)絡(luò)共存，基于IPv6的骨干網(wǎng)絡(luò)逐步形成，大量的業(yè)務(wù)基于IPv6網(wǎng)展開(kāi)。這個(gè)時(shí)候，IPv6網(wǎng)絡(luò)間的通信可以通過(guò)骨干網(wǎng)或者IPv4隧道進(jìn)行。而IPv6和IPv4網(wǎng)的通信也變得頻繁而重要起來(lái)，他們之間可以通過(guò)雙棧技術(shù)或者協(xié)議轉(zhuǎn)換技術(shù)進(jìn)行通信。

第三階段：IPv6骨干網(wǎng)絡(luò)代替了IPv4骨干網(wǎng)絡(luò)，這也是必然的趨勢(shì)。IPv4網(wǎng)絡(luò)成了一些孤島。IPv4網(wǎng)之間通過(guò)隧道方式進(jìn)行通信。

先階段一般企業(yè)Windows 2003的服務(wù)器居多，而且該系統(tǒng)對(duì)IPv6支持最好，配置起來(lái)最為簡(jiǎn)單。所以一般可以考慮對(duì)該類系統(tǒng)進(jìn)行配置升級(jí)到IPV6。

升級(jí)的步驟：

（1）添加IPv6協(xié)議棧： 在本地連接屬性中安裝按鈕，在彈出的對(duì)話框中選擇“協(xié)議”，然后按“添加按鈕”，然后在彈出的對(duì)話框中選擇microsoft的IPv6協(xié)議棧，然后按“確定”按鈕。

（2）確認(rèn)端口的信息：使用Windows2003的IPv6的指令查看接口狀態(tài)，確定配置成功。

（3）通信

①在IPv4網(wǎng)絡(luò)中：需要和IPv6的其它機(jī)器通過(guò)隧道進(jìn)行鏈接。

②在純粹的IPv6網(wǎng)絡(luò)中，可以自動(dòng)獲取或者設(shè)置固定IPv6的地址后，就可以相互訪問(wèn)了。

四、展望

IPv6在全世界范圍內(nèi)，應(yīng)用十分廣泛。目前，應(yīng)用最好的國(guó)家當(dāng)屬日本，其政府也積極的鼓勵(lì)企業(yè)應(yīng)用和研究IPv6技術(shù)。目前，中國(guó)正在努力的追趕中。中國(guó)擁有全球最大IP網(wǎng)絡(luò)，隨著IP業(yè)務(wù)需求基礎(chǔ)的建立和實(shí)時(shí)IP業(yè)務(wù)的大規(guī)模商用，中國(guó)將會(huì)成為IPv6大國(guó)。要在下一代互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)和資源分配中力爭(zhēng)更大的發(fā)言權(quán)。

參考文獻(xiàn)：

[1]Durand A， Fasano P， Guardini I， et al. IPv6 tunnel broker [S].RFC3053， 2001

[2]Gilligan R，Nordmark E.Transition mechanisms for host and routers[S].RFC2893， 2000

[3]唐浩:用于IPv4/IPv6高性能路由的綜合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[J].計(jì)算機(jī)工程.2005.31（18）：130-131