新一代互联网协议发展动态

1、新一代互联网协议发展动态通信工程14-1班薛涛 5021210134摘要:目前的全球因特网所采用的协议族是TCP/IP协议族。IP是TCP/IP协议族中网络层的协议,是TCP/IP协议族的核心协议。随着互联网技术的发展,现行版本IP协议(IPv4面临越来越多的问题,因此迫切需要有一种新的互联网协议。IPv6就是用于替代现行版本IP协议(IPv4的下一代IP协议。关键词:IPV6;发展动态互联网协议(IP是互联网协议群(Internet Protocol Suite ,IPS中众多通信协议中的一个,也是其中最重要的一个。面对IPV4地址的枯竭,新一代网络协议由此兴起。但是IPV6的发展却是缓慢和

2、充满挑战的,因此探索和总结新一代网络协议的发展动态具有重要意义。1.互联网面临的挑战20世纪90年代,移动通信和互联网技术突飞猛进,全球互联网用户数突破了5亿,目前已近7亿。无论在技术还是在发展速度,互联网获得的巨大成功是不争的事实。然而在新世纪初,互联网在前进的道路上面临着一系列的挑战。挑战之一:为了让人们拥有更多更有价值的服务与应用,互联网需要提供比现在大得多的通信能力,可能所需的接入带宽要比目前大100倍,骨干网的总带宽要比目前大1000倍。如何创造既满足上述通信能力产生大规模经济,又在总成本上只需作适度增加的新技术是一大挑战,尤其是宽带接入瓶颈还远远没有打开。挑战之二:随着政府上网、企

3、业上网等,现有互联网协议IPv4定义的有限地址空间很快就要不够用,估计在20052010年间将分配完毕,这势必影响互联网的普及和深化发展,扩大地址空间已经成为互联网发展的当务之急。挑战之三:目前互联网所提供的服务是“尽力而为”的,得不到质量保证,这显然是不能令人满意的,尤其是对那些实时性要求较严的服务。“尽力而为”也使运营商或服务提供商难以推出能盈利的商业模式,影响互联网的深化发展。如何从“尽力而为”的服务过渡到具有服务质量保证的强势服务是一大挑战。挑战之四:由于互联网是一种全球性、开放性、透明性的网络,是无边界的,任何团体或个人都可以在网上方便地传送或获取各种信息,而目前网络自身的安全保护能

4、力有限,许多应用系统处于不设防或很少设防的状态,存在着太多的弱点,而将来对网络的攻击不仅仅是蠕虫、病毒和黑客攻击,还会有瞄准互联网基本机理的攻击,使关键的交换机、路由器和传输设备瘫痪,网络安全问题必然给信息安全带来极大的风险和隐患,我们面临网络与信息安全方面的挑战也越来越大。挑战之五:1998年美国首次用数字鸿沟来比喻信息贫富差距。在过去的40多年中,全球电信网络以每年4%到7%的速度稳步发展,网络规模增长了8倍多。不同国家之间电话普及率的差距一直在不断缩小。然而,当我们正在弥补上世纪80年代的电话鸿沟时,上世纪90年代的信息革命浪潮又形成了新的更大的鸿沟。截至2001年1月,占世界人口15%

5、的高收入者占有了全球固定电话线数的55%、移动用户数的65%、互联网用户数的74%。其中互联网鸿沟尤其大。不仅发展中国家与发达国家之间存在明显的数字鸿沟,而且每个国家内部,发达地区和贫困地区之间、城市和农村之间、富人和穷人之间、不同种族之间也存在着较大的信息贫富差距。所以,缩小数字鸿沟,实现互联网普遍服务,向全人类普及互联网接入与应用是我们面临的另一个巨大挑战。挑战之六:互联网自上世纪90年代中期商用化以来很快形成了所谓的眼球经济,即以冲浪、浏览为主的单一商业模式,虽然发展很快,但是没有形成多赢的新的价值链以及相应的商业模式。互联网要在完全开放与竞争的市场环境中得以持续发展,不走入死胡同,就必

6、须从眼球经济走向能够创收和盈利的模式。如何在互联网上推出更多更有价值并能不断衍生的服务与应用,如何形成新的价值链和找出能够盈利的商业模式都是必须面对的挑战。2.发展新一代网络协议的重要意义为了应对这些挑战,给下一代服务的提供搭建具有更高性能、更高质量、更加可靠、安全、经济与开放的舞台,使互联网对用户的价值变得更大,我们需要下一代的互联网。下一代互联网需要许多技术来支撑,但首当其冲的是下一代互联网协议IPv6,因为网络协议好比计算机的操作系统,是网络如何运行、如何完成通信的一套规则。现有的互联网是在IPv4协议的基础上运行。IPv6是下一版本的互联网协议,它的提出最初是因为随着互联网的迅速发展,

7、IPv4定义的有限地址空间将被耗尽,地址空间的不足必将影响互联网的进一步发展。为了扩大地址空间,拟通过IPv6重新定义地址空间。IPv4采用32位地址长度,只有大约43亿个地址,估计在20052010年间将被分配完毕,而IPv6采用128位地址长度,几乎可以不受限制地提供地址。按保守方法估算IPv6实际可分配的地址,整个地球每平方米面积上可分配1000多个地址。在IPv6的设计过程中除了一劳永逸地解决地址短缺问题以外,还考虑了在IPv4中解决不好的其它问题。IPv6的主要优势体现在以下几方面:扩大地址空间、提高网络的整体吞吐量、改善服务质量(QoS、安全性有更好的保证、支持即插即用和移动性、更

8、好实现多播功能。显然,IPv6的优势能够对上述挑战直接或间接地作出贡献。其中最突出的是IPv6大大地扩大了地址空间,恢复了原来因地址受限而失去的端到端连接功能,为互联网的普及与深化发展提供了基本条件。当然,IPv6并非十全十美、一劳永逸,不可能解决所有问题。IPv6只能在发展中不断完善,也不可能在一夜之间发生,过渡需要时间和成本,但从长远看,IPv6有利于互联网的持续和长久发展。3.新一代网络协议IPV6标准化的进程3.1.IETF一直以来,IPv6标准主体部分的制定主要由IETF负责,经过多年的努力,目前IETF已经制订出100多项有关IPv6协议的RFC。IETF有两个工作组负责IPv6标

9、准的制定:IPng(下一代因特网协议工作组和NGtrans(下一代网络演进工作组。IPng(IPv6工作组:IPng工作组于1992年开始着手IPv6标准制定的工作,到1995年正式确定IPv6基础协议。NGtrans 工作组:该工作组的任务有4项:对用于IPv6演进的方法和工具进行规范;编制与IPv6演进相关的文档;协调6BONE试验床;试验地址分配和协调IETF与其它组织的IPv6活动。3.2.3GPP制订下一代移动通信系统“IMT-2000”标准的3GPP(third generation partnership project,已经在2000年5月份决定在下一代移动技术的基本协议中支持

10、IPv6。3.3.ITU-TITU-T是一个政府间的国际标准组织。近几年由于IP技术的迅猛发展,传统的电信标准受到了很大的影响。目前,ITU-T与IETF已经在IP标准领域开展合作。ITU-T专门制定一个IP标准计划,IPv6有关的标准也列在其中。3.4.IETF-3GPP IPv6设计组IETF和3GPP在2003年联合组成了一个工作组,以便协调IPv6标准在第三代通信系统中的应用。该工作组目前的工作是评审现有3G中的IPv6标准,并为相应的标准作编号以及部署在这些领域内的工作计划,其中包括IPv6在3G的标准执行、寻址方式、与手机相关的设备支持(路由器、代理服务器、DNS、安全性、MTU、

11、网络演进、远程管理以及移动IPv6等。4.国外IPv6发展现状IPv6正在全球受到越来越多的重视。在亚洲,由于缺少地址等原因,对待IPv6的态度比欧美积极,其中最积极的是日本,因为上世纪日本在互联网方面与在移动通信方面一样,错失了良机。日本政府和众多日本企业决心在新世纪把宝押在3G和IPv6上,以这两个宝为契机,使日本重新成为全球最先进的IT国家之一。日本政府把IPv6技术的确立、普及与国际贡献作为政府的基本政策,将现有网络推进过渡到IPv6网络作为“超高速网络建设和竞争政策”的具体目标,明确设定在2005年完成互联网向IPv6的过渡。由于政府重视、企业积极,日本自1992年就起步着手研发和标

12、准化工作,目前在IPv6的研发与应用方面走在世界的前列。日本于1999年12月开始提供试验服务,2001年4月开始提供商用服务,到目前为止,NTT Com、Japan Telecom 和KDDI等日本的主要运营商和ISP几乎都已经提供IPv6商业化接入服务,日本全国利用IPv6的环境正日益完善。日本在应用方面,主要研究和验证的内容包括:IPv6的下一代服务模型、家电网络的应用和服务、网络环境中的IPv6信息机器、使用信息家电的个人内容交换系统、信息家电安全和有效的通信技术、面向流媒体的服务终端及其业务、无线互联网服务、IPv6网络上的IP电话、用非个人电脑设备实施的互联网应用服务、信息家电图像

13、的传送和应用、内容传送模型验证及收费/认证功能。通过这一系列的工作,将来IPv6一定会给日本带来许多新的服务与应用。现在可以想到的包括互联网广播、在线结算、在线教育、电子政府、IP电话、音乐图像的下载、可视电话、多媒体电子邮件、与智能交通系统结合等。在这些新服务中,连接对象除人以外,包括从声像设备到空调、冰箱、微波炉等家电设备。在服务方式上,除了现有的服务器方式以外,还将引入端到端的对等通信方式,例如可视电话、向个人发送自己拍摄的图像、游戏对局等。韩国也比较重视IPv6,在战略、政策、立法、项目资助、国际合作等方面都有相应措施。韩国制订了IPv6的演进进程,共分四个阶段。第一阶段(2001年以

14、前建立IPv6试验网,开展验证、运行和宣传工作;第二阶段(2002年 2005年建立IPv6岛,与现有IPv4大网互通,在IMT2000上提供IPv6服务;第三阶段(2006年2010年建立IPv6大网,原IPv4大网退化为IPv4岛,与IPv6大网互通,提供有线和无线的IPv6商用服务;第四阶段(2011年以后演变成一个单一的IPv6网。欧洲在互联网方面落后于美国,但在移动通信方面领先于美国,所以欧洲发展IPv6的基本战略是“先移动,后固定”,希望在IPv6方面掌握先机,通过3G标准的部署来实现在未来互联网领域与美国并驾齐驱的目标。欧盟认为:IPv6是发展3G移动通信的必要工具,如果想大规模

15、发展3G,就不得不升级到IPv6。制定3G标准的3GPP组织已经决定以IPv6为基础构筑下一代移动网,使IPv6成为3G必须遵循的标准。欧洲的主要目标是:2003年底开始推出IPv6服务, 2005年底运营商完成向IPv6的转换,在所有新的家电装置中引入IPv6连接,将基于互联网的系统集成到运输工具及相关的移动商务基础设施中,实现人与人之间、物与物(从电话到汽车之间的通信。欧洲目前已经建立了Euro6IX和6NET等IPv6试验网络进行有关推广,部署IPv6的准备,欧洲各大厂商也都加快了IPv6开发和产品化进程,各种试验项目正逐步成熟。美国由于是IPv4的发源地,因此无论在地址资源和商业应用方

16、面都占据了先天的优势,在IPv4主导的传统互联网领域的领先地位和IP地址资源优势,因此目前既没有地址短缺的忧虑,又很不愿意改动花费大量资本构建的IPv4商业网络体系,所以目前主要是以世界IPv6研究、协调中心的面目出现的,研究和开发IPv6的主要组织如IETF、6BONE等都在美国。但美国在IPv6的商业化推广方面的力度没有欧洲和日本大。最近,由于美国新经济发展受阻,需要寻找新的商机,同时北美对宽带IP 服务有大量的潜在需求,对IPv6的需求逐渐明显。同时美国也不希望失去在互联网领域的主导地位和市场优势。美国在发生911事件以后非常担心恐怖分子对其网络进行致命性的攻击,所以对待IPv6的态度现

17、在已经有所变化。各主要厂商出于商业利益考虑开始支持IPv6,已经或者准备推出支持IPv6的试验性产品。5.IPv6在中国由于历史的原因,中国在IPv4的发展中处于后进的状态,在国际上发言权不多,导致在IP地址的供需上严重失衡。截止2002年8月,拥有13亿人口的中国,只有大约2502万个IP地址,B类地址不足200个,A类地址一个都没有(数据来源:来自ARIN 和APNIC互联网地址分配机构APNIC(亚洲/大洋州, ARIN(北美/南美。不言而喻,中国应该是全球最需要IP地址的国家之一。同时,中国作为一个互联网和移动通信大国,理应要在下一代互联网标准和资源分配中力争更大的发言权。中国对IPv

18、6的研究始于1998年,主要参与者是一些高等院校和研究机构。其中,天地互联信息技术有限公司(BII在2000年建立了中国第一个面向商用的IPv6试验床,2001年实现了与清华大学和北京邮电大学的互联互通,并加入了6BONE。2002年3月,该公司又与信息产业部电信传输所联合发起成立了6TNet (IPv6 Telecom Trial Net组织,联合国内外运营商、IPv6厂商及主要研究机构,共同搭建多运营商和多厂商的IPv6试验平台,致力于推动中国的IPv6商用化进程。目前已经建设了3个骨干网络节点,并与6BONE连接,通过2.5G 光纤运行纯IPv6协议,提供IPv6 WWW、IPv6等多种

19、应用服务。2002年5月, BII还与地方运营商合作,建立了中国第一个商用的电信级IPv6试验网。对中国而言,IPv6的发展将给我们带来巨大机遇。作为互联网和移动通信大国,基于IPv6的互联网将在我国从基础设施、服务与应用、媒体与内容、设备制造等层面形成新的巨大产业,拉动经济的发展。从全局观点看,IPv6也许是比 3G 更为重要的一次机遇。 为推动国内 IPv6 研究和产业的发展， 原国家计委于 2002 年 6 月启动了“关于下 一代互联网中日 IPv6 合作项目”， 并正在研究和推动与欧洲在 IPv6 方面的合作。 2003 年发展改革委会同有关部门组织进行中国下一代互联网战略研究，并准备

20、 安排“中国下一代互联网示范工程 CNGI”大型项目。 经过高速发展后的互联网， 其核心地位已不可撼动，但在它迈向下一步的时 候遇到了重大的挑战。 时代在呼唤下一代互联网。下一代互联网最终将以新的面 貌出现在地平线上，它将在容量（包括带宽与地址） 、质量和功能上给予我们足 够的保证，人类迈向信息时代，IPv6 是不可缺少的一步。 电信领域国际标准化工作的最高权威机构国际电联（ITU）也一直在关注 着 IPv6 的发展，ITU 的专家参加了 IETF 关于 IPv6 项目的讨论，IPv6 的专家也 不时地向 ITU 通报进展情况。ITU 多次组织研讨会或论坛，邀请 IPv6 专家和各 国代表共同

21、探讨 IPv6 的发展趋势和应用前景，所有这些都受到了 ITU 最高权力 机构的肯定和支持。前不久，APNIC 还申请加入国际电联，此举必将对双方今后 的合作奠定坚实的基础，也将对 IPv6 在亚太地区，乃至在全球的推广应用产生 影响。ITU 现密切关注着中国、日本、韩国和其它亚太地区国家 IPv6 的应用进 展。ITU 电信标准化局赵厚麟局长对 IPv6 给予了充分的肯定。他认为，IPv6 是 我们努力的下一个目标，是现代通信史上的一个重要里程碑，IPv6 的前景是光 明的。 6.中国 IPv6 发展前景及策略分析 (1 在 IPv6 的部署只有少数国家取得实质进展、全球发展局面尚未全面打 开的时候， 中国全面部署的风险会很大；而任由产业界自我发展的方式则可能使 中国失去一次很好的发展机会。因此，在国家的组织和产业界的共同