下一代互聯(lián)網(wǎng)IP技術(shù)研究與發(fā)展

胡健++張磊

[摘 要]目前，互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為我們?nèi)粘Ｉ钪蟹浅Ｖ匾囊徊糠?，可以說互聯(lián)網(wǎng)在我們的生活中發(fā)揮了中流砥柱的作用，但是互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中存在的缺陷也日益凸顯，網(wǎng)絡(luò)信息安全，信息整合不容易等問題還需要進一步改進。因此，對于互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中存在的這些問題，還需要進一步改善。本文主要對以IPv6技術(shù)為核心的下一代互聯(lián)網(wǎng)的主要技術(shù)優(yōu)勢及發(fā)展前景進行了一定的介紹，同時對互聯(lián)網(wǎng)IPv6技術(shù)的相關(guān)原理進行了必要的掌握，對下一代互聯(lián)網(wǎng)的美好發(fā)展前景做了詳細的介紹。

[關(guān)鍵詞]下一代互聯(lián)網(wǎng)；IPv4；IPv6；發(fā)展前景

中圖分類號：TG333.2 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）19-0235-01

一、以IPv4技術(shù)為核心的互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀

1.1、當前互聯(lián)網(wǎng)高速發(fā)展同時也存在固有缺陷

人們對基于互聯(lián)網(wǎng)的各個類型的新應(yīng)用充滿了渴望與期待，這從根本上源于當前計算機、通信和多媒體等前沿技術(shù)的高速發(fā)展。目前，以IPv4技術(shù)為核心的互聯(lián)網(wǎng)在安全保障、服務(wù)質(zhì)量、運營管理方面存在的固有缺陷已成為互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進一步發(fā)展的瓶頸。因此，人們共同的期望便是下一代互聯(lián)網(wǎng)能夠在可擴展、更安全、更強大、更可信、更便于管理以及更高質(zhì)量方面改善。

1.2、互聯(lián)網(wǎng)面臨IP地址資源匱乏的問題

第一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)使得信息網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)滲透到我們社會生活的各個方面，互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為現(xiàn)代信息社會不可缺少的重要基礎(chǔ)設(shè)施之一。然而伴隨著互聯(lián)網(wǎng)規(guī)模的持續(xù)膨脹以及新興網(wǎng)絡(luò)需求層次的不斷增長，網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IPv4所提供的32位地址在互聯(lián)網(wǎng)上使用的空間明顯顯現(xiàn)不足，出現(xiàn)了IP地址資源匱乏的嚴重問題。眾所周知，互聯(lián)網(wǎng)起源于美國，IP地址在區(qū)域上存在分配不均的問題。中國目前的IP地址約5400萬個，算起來大約24人才擁有1個IP地址，為了緩解IPv4地址資源匱乏的問題，雖然后來采取了無類域間路由選擇（CIDR）和網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換（NAT）等措施，但是這還是于事無補，仍然不能從根本上阻止IPv4地址枯竭的步伐。同時原有互聯(lián)網(wǎng)在可擴展性、端到端的IP連接、網(wǎng)絡(luò)安全性缺陷以及QoS（服務(wù)質(zhì)量）等方面還面臨著相當嚴重的挑戰(zhàn)。

二、下一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的產(chǎn)生及發(fā)展

1.1、下一代互聯(lián)網(wǎng)解決了地址瓶頸并實現(xiàn)了多種業(yè)務(wù)的融合應(yīng)用

在原有網(wǎng)絡(luò)局限性日益凸顯以及科技高速發(fā)展和人們應(yīng)用需求增長的迫切要求的情況下，以IPv6及其相關(guān)技術(shù)為核心的下一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)運而生。以IPv6為核心的下一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不但能夠能解決當前互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展所面臨的地址瓶頸問題，同時也在安全與信任、服務(wù)質(zhì)量保證、如何容納無線網(wǎng)格、嵌入式系統(tǒng)、傳感器網(wǎng)絡(luò)等方面有了進一步的改進和補充，并且能逐步實現(xiàn)多種接入方式和多種接入終端、大范圍移動性網(wǎng)絡(luò)的覆蓋、大規(guī)模分布式應(yīng)用開展、多網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的融合、語音以及實時的多媒體廣泛業(yè)務(wù)開展等各種業(yè)務(wù)的融合應(yīng)用。

1.2、我國自主研發(fā)的下一代互聯(lián)網(wǎng)研究取得重大突破

2008年12月3日，國家發(fā)改委和中國工程院等6部門在北京共同宣布，歷經(jīng)五年發(fā)展，我國自主研發(fā)的下一代互聯(lián)網(wǎng)研究取得了重大突破，已建成全球最大的下一代互聯(lián)網(wǎng)示范網(wǎng)絡(luò)，推動并形成了我國下一代互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)群。中國教育與科研計算機網(wǎng)、中國電信、中國網(wǎng)通/中科院、中國移動、中國聯(lián)通、中國鐵通等六大核心網(wǎng)在中國下一代互聯(lián)網(wǎng)示范工程（CNGI）現(xiàn)已建成，并且北京和上海成為兩個國際交換中心網(wǎng)絡(luò)。CNGI是目前普通家庭用戶上網(wǎng)速度的100多倍以上，全網(wǎng)建成22個城市59個節(jié)點，覆蓋30多個城市、200多萬用戶，傳輸速度達到了每秒2.5G到10G。為了消除目前廣泛使用的IPv4互聯(lián)網(wǎng)存在黑客攻擊、垃圾郵件等大量安全隱患以及解決現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)向下一代互聯(lián)網(wǎng)過渡的兼容性、可管理、可擴展、可靠性和自動配置等技術(shù)難題，CERNET2開創(chuàng)性地提出“基于真實源地址的網(wǎng)絡(luò)尋址體系結(jié)構(gòu)”，同時，科研人員也在國際上首次提出了一種新的過渡技術(shù)方案，預(yù)計2012年前可進入大規(guī)模商用階段。尤其值得一提的是，CERNET2首次在全國主干網(wǎng)大規(guī)模使用國產(chǎn)IPv6路由器，這對擺脫互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域依賴國外核心設(shè)備的被動局面、推進我國下一代互聯(lián)網(wǎng)核心設(shè)備自主創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化，具有重要戰(zhàn)略意義。

1.3、IPv6協(xié)議主要具有以下技術(shù)優(yōu)勢：

近十年來，我國為了進行下一代互聯(lián)網(wǎng)研究持續(xù)投入大量的人力和財力，并且開展了廣泛的國際交流與研究活動。事實證明：以IPv6技術(shù)為核心的下一代互聯(lián)網(wǎng)比現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)更能加快信息技術(shù)的發(fā)展，與IPv4協(xié)議相比，IPv6協(xié)議主要具有以下技術(shù)優(yōu)勢：

（1）采用128位的IP地址空間，解決了IP地址資源匱乏的問題，并且用128位地址中的高64位表識網(wǎng)絡(luò)前綴，低64位表識主機，使得地址層次豐富且分配合理。

（2）IPv6加入了對自動配置的支持。這是對DHCP協(xié)議的改進和擴展，使得網(wǎng)絡(luò)（尤其是局域網(wǎng)）的管理更加方便和快捷。

（3）IPv6與IPv4相比具有更高的安全性。使用IPv6網(wǎng)絡(luò)的用戶可以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)加密和IP報文校驗，實現(xiàn)IP層網(wǎng)絡(luò)安全。

（4）采用固定的40字節(jié)報頭以及類似CIDR的地址劃分方式，同時取消了報頭校驗和字段，實現(xiàn)地址空間的合理分配，不僅有利于路由器進行硬件的轉(zhuǎn)發(fā)處理，而且是路由表的長度減少了不少。

（5）增強了組播功能，不僅使用了更多的組播地址，而且組播域進行了劃分，實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)帶寬的有效利用，避免了廣播風暴。

（6） 為服務(wù)質(zhì)量控制QoS提供了良好的網(wǎng)絡(luò)平臺。

三、下一代互聯(lián)網(wǎng)美好與廣闊的發(fā)展前景、應(yīng)用熱點

以IPv6技術(shù)為核心的下一代互聯(lián)網(wǎng)有著美好與廣闊的發(fā)展前景，完全建設(shè)成型的下一代互聯(lián)網(wǎng)相比現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)將具有以下特征：

（1）更大：指目前互聯(lián)網(wǎng)主要連接計算機系統(tǒng)，擴展到連接所有可以連接的電子設(shè)備。接入終端設(shè)備的種類和數(shù)量更多，網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模更大，應(yīng)用更廣泛，路由性能改善。

（2）更快：指提供更高的傳輸速度，特別是端到端的傳輸速度應(yīng)該達到10Mbps（字節(jié)/秒）到100Mbps，用以支持更高性能的新一代互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。

（3）更安全可信：指在以開放、簡單和共享為宗旨的技術(shù)優(yōu)勢基礎(chǔ)上，可進行網(wǎng)絡(luò)對象識別、身份認證和訪問授權(quán)，具有數(shù)據(jù)加密和完整性，從網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)上保證網(wǎng)絡(luò)信息的真實和可追溯，進而提供安全可信的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

（4）更及時：指改變目前互聯(lián)網(wǎng)“盡力而為”的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量控制策略，提供可控制和有保障的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量控制，支持組播、大規(guī)模視頻和實時交互等新一代互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。

（5）更方便：指采用先進的無線移動通信技術(shù)，實現(xiàn)一個“無處不在，無時不在”的移動互聯(lián)網(wǎng)和無線通信應(yīng)用。

（6）更可管理：指克服目前互聯(lián)網(wǎng)難以精細管理的特點，從網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)上提供精細的網(wǎng)絡(luò)管理元素和手段，實現(xiàn)有序的管理、有效的運營、及時的維護。

（7）更有效益：指克服目前互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)運營商“搭臺”但是虧損，網(wǎng)絡(luò)信息內(nèi)容提供商“唱戲”而且盈利的不合理經(jīng)濟模式，創(chuàng)立合理、公平、和諧的多方盈利模式。

四、 總結(jié)

下一代互聯(lián)網(wǎng)的廣泛性和大眾化特點，必定改變?nèi)祟惉F(xiàn)有的生活方式、行為方式和思維方式，網(wǎng)絡(luò)信息量也會以人們想像不到的速度增長。目前我國的下一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)全面展開，正在逐漸地取代現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)。下一代互聯(lián)網(wǎng)將以其高速的傳輸速度和充足的IP地址給人們的生活帶來巨大的改變。

參考文獻：

[1]LdshinP.IPv6詳解（IPV6ClearlyExplained）[M].北京：機械工業(yè)出版社，2000.