新一代网络技术小论文

成 绩评阅人中 国 矿 业 大 学工程硕士专业课（课外考核）作业封面学 号 GS14170031 姓 名 宗燕 工程领域 计算机技术 课程名称 新一代网络技术 任课教师 夏士雄 任课教师规定截止交作业时间：2015年10月31日工程硕士研究生交作业时间： 2015年10月31日 注意事项如果老师以课外作业形式考核，如写读书报告或小论文，必须严格按照老师规定的时间上交作业，以便老师评定成绩。作业前面必须订上此封面。由于工程硕士无论什么原因不按规定时间上交作业，晚交作业不予评阅，作业作废，请随下一年级重修。研究生院培养管理办公室印制三网融合与IPv6应用探讨【摘要】三网融合进程的启动为IPv6的部署和应用提供了新的契机，本文拟就IPv6在三网融合进程中引入的可行性、策略及需关注的问题进行探讨。【关键词】三网融合；IPv6；互联网；三屏合一引言 随着IP over everything，everything over IP理念的深入，IP成为网络规划和建设的事实标准。目前，电信网和广播电视网都在向以IP协议为基础的下一代网络演进，这为三网融合奠定了重要的技术基础。 IP地址作为IP网络的基础地址资源，是三网融合的先决条件。伴随着国内信息化进程的加速，IPv4地址资源呈现快速消耗的趋势。IPv4地址分配机制的不合理性，使得可用的IPv4地址资源越来越少，濒临枯竭。为改变IPv4地址资源受限所造成的被动局而，由IPv4向IPv6平稳过渡成为了各界关注的焦点，国内各大运营商正在积极推动IPv6的部署和应用。但是，受诸多因素的影响，终端用户和产业链上游的CP/SP缺乏向IPv6迁移的动力，以致造成了目前IPv6部署和应用推进乏力的局面。三网融合加速了IPv6的部署和应用，本文就在三网融合进程中用户和产业链上游的CP/SP缺乏向IPv6迁移的动力，以致造成了目前IPv6部署和应用推进乏力的局面。三网融合加速了IPv6的部署和应用，本文就在三网融合进程中IPv6引入的关键问题进行探讨。2三网融合对IP地址的需求 三网融合指电信网、广播电视网和互联网等网络之间的融合，通过三网的互联互通与资源共享，用户获得语音、数据和广播电视等多种服务。具备语音、视频、数据和移动等业务提供能力的网络通常称为具备“四重播放(Quad-play)”能力的网络。目前，电信网、广播电视网和互联网都在向具备“四重播放”能力网络方向演进：下一代广播电视网(NCB)是以有线电视网数字化和移动多媒体广播电视为基础，实现视频、语音、数据和移动业务等综合承载的网络；电信网则利用NGN技术实现基于分组的视频、语音、数据和移动等业务综合承载；正在向NCI方向演进的互联网也基本具备“四重播放”能力。由于IP技术的开放性、经济性以及在异构网络整合方而的优势，NGB，NGN及NCI等都选择IP作为基础网络协议，因此IP是三网融合的技术基础。三网融合将产生巨大的IP地址需求，需求来自两方而：近期，以IPTV为代表的视频业务需要更大的IP寻址空间；远期，物联网等相关业务的大规模开展将使IP延展到更广泛的网络空间。人类70%的信息源于视觉，视频相关的信息服务一直是信息化工作的重点领域。在三网融合过程中，广电运营商将会以IPTV业务为基础向其他业务领域推进，而电信运营商则会利用三网融合政策开展IPTV业务，以占领新的制高点，因此IPTV是三网融合的主要切入点，将对IP地址产生大量需求。(1)广电网络双向改造所产生的地址需求为适应三网融合的发展，广电网络需要进行双向改造。广电网络的双向改造过程实际上是网络IP化的过程。据不完全统计，目前我国电视机的社会拥有量约有5亿台，如果这些电视终端全部实现双向化改造，所需IP地址数量将非常巨大。(2)手机电视业务所产生的地址需求三网融合将进一步推动手机电视业务的发展。目前，我国手机用户超过6.8亿，随着3G业务的兴起及4G时代的到来，数据、游戏以及手机电视等业务将成为人们生活中不可或缺的部分。如果为每个手机都分配一个IP地址，所需的IP地址数目将大大超过目前国内所使用的IPv4地址总量。(3)“三屏合一”催生的地址需求2010年被称为“三屏合一”元年。“三屏合一”就是以用户为核心，充分利用现有平台和相关资源，在电视屏、电脑屏和手机屏等屏幕之间通过视频资讯传递互补和统一服务，实现多个屏幕彼此的价值拓展。“三屏合一”场景下，不同终端之间可实现业务无缝切换，用户可以在不同场所使用同一业务，因而可以提升用户使用业务的便捷性、时效性、广泛性和用户的业务体验，吸引更多用户使用网络业务，从而产生更多地址需求。此外，三网融合还为物联网等应用的规模开展提供了新的契机。物联网的发展不仅依赖于传感技术等的进步，更依赖于网络的发展。物联网发展的一个重要前提就是网络范围的延展，而三网融合将进一步推进新一代网络基础设施建设，扩大网络覆盖范围，因此三网融合可以为物联网相关业务的开展奠定更坚实的网络基础。从服务对象的角度来看，物联网就是将互联网的概念由人扩展到物。服务范围的扩展，将使业务流量迅速增长。据知名调研公司Forrester Research预测，到2020年，物联网业务与现有互联网业务的比例将达到30:1，寻址空间也可能从60亿人口扩展到500亿乃至上万亿的机器和物体。尽管是否实现每个物体的IP寻址还存在学术争议，但IP空间的不断延展是一个不争事实。3 IPv6引入困境及对策相对于三网融合及后续业务开展所产生的巨大地址需求，IPv4地址资源却濒临枯竭，而在届时全球基于IPv4的互联网体系将而临地址枯竭的境地。目前，世界各国都在积极推进IPv6的部署和应用，以应对IPv4地址即将枯竭的局面。IPv6协议并非是对IPv4协议的简单升级，报文头部特征和地址分配机制等方而的不同使得IPv6协议缺乏对IPv4协议的后向兼容性。IPv6的引入和应用是一个系统工程，不仅涉及终端升级、网络改造、平台迁移和用户认知的提升，还涉及技术标准与IP地址资源分配管理等一系列内容，因此IPv6的引入不可能一盘而就，IPv4与IPv6将长期共存，IPv6的引入过程将是IPv4向IPv6平稳过渡的过程。由IPv4向IPv6过渡的主要技术手段有双栈技术、隧道技术和地址转换技术等。最初，业界希望通过IPv4和IPv6双栈方式实现IPv4向IPv6的平稳过渡。首先在终端和网络上实现双栈部署，使用户可以同时获得IPv4和IPv6的网络资源和服务，伴随着IPv6应用增加及IPv4应用向IPv6应用的迁移，人们就会逐渐淘汰IPv4而转向IPv6。这种设想的前提是CP/SP已经开始提供基于IPv6的应用和服务并正在积极向IPv6迁移。事实上，在IPv4向IPv6平稳过渡过程中，网络应用对IPv6的支持是一个关键因素。出于对网络和终端支持能力的疑虑，并考虑到向IPv6迁移过程中的改造成本和风险，除少量大型CP/SP(如Google)和一些与网络运营商合作的CP/SP外，几乎没有CP/SP主动提供基于IPv6的服务。在IPv6应用缺乏的条件下，用户自然缺乏使用IPv6的动力。在CP/SP和用户缺乏使用IPv6意愿的情况下，IPv6的引入进程非常缓慢。 在IPv6产业链中，网络运营商负责用户和终端的地址分配，如果地址资源枯竭，将严重影响其业务的开展，所以包括电信运营商和广电运营商在内的网络运营商是IPv6引入的主要推动力量。同时，作为用户与CP/SP之间的桥梁，网络运营商的网络承载能力至关重要:只有网络具备大规模IPv6业务承载能力，CP/SP才有可能大规模提供基于IPv6的应用，用户才能逐步接受IPv6。更为重要的是，运营商拥有自营业务，率先实现这部分业务的IPv6化，不仅可以改善IPv4网络资源不足的局而，而且可以为IPv4向IPv6的迁移提供经验，推动CP/SP向IPv6迁移。 因此，在IPv6引入过程中，应坚持网络先行的原则，从电信和广电运营商的网络改造入手，通过网络和支撑系统的改造和优化，使其具备IPv6能力。同时，从电信和广电运营商的自营业务着手，开展基于IPv6的业务，进一步完善IPv6产业链，为IPv6业务的大规模开展夯实基础。4三网融合过程中引入IPv6需关注的问题 现网设备主要基于IPv4，不可能短时间内通过设备置换的方式升级到IPv6。在三网融合过程中建设一张独立的IPv6网络同样是不现实的。目前最可行的方式就是循序渐进，逐步实现IPv4向IPv6的过渡。在此过程中，应关注过渡方式、地址规划和安全等问题。4.1根据具体情况选择合理过渡方式 目前，主要的过渡技术有双栈技术、隧道技术和协议转换技术等。双栈技术就是在设备上同时安装IPv4和IPv6协议栈，应用程序根据DNS解析地址类型选择使用IPv6或IPv4 ；隧道技术有多种实现方式，主要将IPv6报文作为IPv4的净荷，实现IPv6孤岛之间的互联，或者以相反方式实现IPv4孤岛之间的互联；协议转换技术通常应用在IPv6和IPv4网络的交界处，实现IPv6主机与IPv4主机之间的互通。 每种过渡技术都有一定的适用场景，过渡技术的选择，不仅要关注过渡过程对用户体验的影响，还应考虑网络、终端和平台的改造成本以及技术演进的复杂性。双栈技术是实现IPv6节点与IPv4节点兼容的最直接方式，因此，在三网融合环境下，应遵照双栈技术为主和其他过渡技术为辅的原则，针对不同企业的网络及业务现状，灵活调整策略，实现IPv6的引入。广电运营商网络在三网融合初期的一个显著特点是Quad-play业务刚起步，除IPTV业务外，语音和数据等业务都相对较少，移动业务基本没有，用户对外部网络资源的访问较少。针对双向化改造程度的不同，广电运营商网络引入IPv6所采用的技术手段有所区别。(1)即将或正在进行双向改造的广电运营商网络 在这个过程中，用户并不关心使用IPv4还是IPv6,只关注用户体验。用户终端和IPTV平台应优先使用IPv6，而接入和骨干网络则应以双栈为主，以应对语音和数据等需访问外部网络资源的情况。 (2)已经完成双向改造的广电运营商网络 平台、网络和终端都已经采用了IPv4，为实现IPv4向IPv6的过渡，需要在网络和平台上启用双栈协议。对于新入网用户，IPTV终端可直接采用IPv6;对于老用户则需要在IPTV终端上启用双栈协议，使该用户逐步由IPv4向IPv6迁移。如果终端只支持IPv4而不支持双栈，需要在家庭网关或网络接入控制点启用协议转换技术，实现IPv4终端对IPv6资源的访问;如果平台只支持IPv4而不支持双栈，需要在IPTV平台与承载网络交界处启用协议转换技术，实现IPv6终端对IPv4资源的访问;如果从IPTV平台到终端的网络路径中存IPv6孤岛，则需要在IPv6孤岛边缘使用隧道技术，实现IPv6流量在IPv4环境下的穿越。 电信运营商已经建立了基本具备Quad-play能力的基于IPv4的网络，在三网融合条件下，电信运营商通常不会为IPTV业务的开展而进行大规模网络建设，只会在现有网络基础上进行优化.以满足IPTV等业务大规模开展的需求。针对IPTV业务开展情况，电信运营商在IPv6引入过程中所采用的过渡技术应有所不同。 (1)尚未开展IPTV业务的电信运营商网络 大部分电信运营商网络都属于此种类型。如果这部分网络在开展IPTV业务的同时引入IPv6，可考虑IPTV平台和终端直接采用IPv6，网络启用双栈协议，从而实现IPTV业务的完全IPv6化。 (2)已经通过合作方式开展IPTV业务的电信运营商网络目前，只有小部分电信运营商网络通过与具有IPTV运营牌照的企业合作开展了IPTV业务。由于老用户已经采用了IPv4终端，为实现向IPv6的过渡，必须从业务平台到终端全部启用双栈；对于新入网用户，可直接使用基于IPv6的IPTV终端。如果终端只支持IPv4而不支持双栈。需要在家庭网关或网络接入控制点启用协议转换技术，实现IPv4终端对IPv6资源的访问；如果平台只支持IPv4而不支持双栈，需要在IPTV平台与承载网络交界处启用协议转换技术，实现IPv6终端对IPv4资源的访问；如果从IPTV平台到终端的网络路径中存在IPv6孤岛，则需要在IPv6孤岛边缘使用隧道技术，实现IPv6流量在IPv4环境下的穿越。 需要注意的是，尽管双栈技术互通性好，实现简单，在IPv4向IPv6的平稳过渡中扮演重要角色，但是双栈技术并不能解决地址紧缺问题，还会增加内存开销和CPU占用率，降低设备的性能，因此，只有在需要从IPv4向IPv6大规模过渡的场景中，才需要大规模部署双栈协议。对于新建网络和平台，可直接部署IPv6，并通过协议转换或隧道技术实现IPv4与IPv6的互通。4.2实现地址科学规划和管理 IPv4地址资源稀缺局而的形成并非完全由于IPv4地址空间受限，IPv4地址的不合理分配与管理也是一个重要原因。尽管IPv6地址空间相对于IPv4有了极大扩展，但如果不在IPv6规模发展初期进行合理规划，也会造成IPv6地址的极大浪费，重蹈IPv4的覆辙。在IPv6地址体系结构的标准设计中，64位前缀与64位接口标识共同组成一个完整的IPv6地址。然而，如果不考虑地址聚合等因素，小于64位的子网前缀没有太大现实意义。在可预见的未来，几乎不会出现地址规模超过264个地址的局域网，如果采用标准的IPv6地址体系结构，将会造成IPv6地址空间的极大浪费。因此，在IPv6地址实际分配过程中，应考虑子网前缀大于64位的情况。 目前，IPv6地址配置方式包括手工配置、有状态自动配置和无状态自动配置三种。手工配置通常用于点对点链路或隧道节点的地址配置，RFC 3627指出点对点链路最好使用64地址，而非112地址，但是为了避免地址浪费，应尽量为点对点链路或隧道节点手工配置127或126的地址。尽管无状态自动配置方式支持即插即用，终端可以在无需任何配置的条件下接入网络，实现便捷接入，但这种方式需要通过EUI64规范所产生的64位接口标识形成一个符合IPv6标准地址结构的地址，在一定程度上造成了地址空间的浪费。笔者认为，在网络改造过程中，应尽量避免采用无状态自动地址配置方式。有状态自动配置方式可实现任意长度子网前缀的IPv6地址配置，有利于IPv6地址的科学分配与管理，是目前比较可取的地址配置方式。 由于子网前缀大于64位的IPv6地址配置方式与标准的IPv6地址体系结构有一定冲突，因此，在实际使用过程中，应尽量避免与anvcast,Embedded-RP及ISATAP地址等已经规定的地址范围发生冲突。另外，这种地址分配方式更需要对地址的合理规划，以实现IPv6地址前缀的有效聚合。相对于IPv4地址，IPv6地址需要占用更多的路由器资源。尽管IPv6采用层次化地址结构，如果不合理规划地址块分配，将难以实现IPv6地址前缀的有效聚合，造成路由表规模的迅速膨胀，不利于网络收敛和转发性能的提高。4.3关注安全问题 IPv4设计之初，就假设网络是构建在一个安全可信的环境下，这种理念带来了很多安全困扰。IPv6在设计之初就对网络安全风险及其应对措施进行了充分考虑，并通过IPSec等机制在一定程度上解决了IPv4网络中存在的一些安全问题。但是，作为网络层协议，IPv6的引入依然无法解决目前IPv4网络中而临的链路层、应用层等安全问题。另外，新协议的引入，特别是IPv4网络向IPv6网络过渡过程中，也将给网络带来新的安全问题。 (1)无状态地址自动配置的安全性 无状态地址自动配置在很大程度上依赖于邻居发现( neighbor discovery , ND)协议。ND协议可实现网络配置过程的自动化，但是链路可信是ND协议正常运行的默认前提，当网络中存在恶意节点时，ND协议的这一缺陷将使网络而临攻击的风险。 (2)协议转换技术的安全性 协议转换技术需要对地址、报头和协议进行转换，对各种虚假信息较为敏感，能够防范地址欺骗攻击或不完整报文攻击。但事物总具有两而性，这种方式将耗费路由器的大量资源，对路由器性能要求较高。由于协议转换设备是IPv4网络与IPv6网络的互通关键节点.如果攻击者根据此特点对协议转换设备发动拒绝服务攻击，将造成IPv4与IPv6网络之间的业务中断。5结束语 三网融合的最终目的是推动我国信息化进程，为消费者提供多元的、丰富的、有特色的信息和文化产品。IPTV是目前惟一覆盖了电信网、互联网和广播电视网的融合业务，是三网融合的理想切入点。 三网融合产生了巨大的IP地址需求，同时，三网融合初期IPTV业务的相对封闭性，为IPv6地址的引入提供了诸多有利条件，应该充分利用三网融合的历史机遇，积极推进IPv6的部署和应用。参考文献伍佑明等 IPv6技术及其在移动互联网中的应用.电信科学2009(6)军根. 实现IPTV大规模发展的关键技术分析.广东通信技术2009(3)6