全球IPv6技術發(fā)展狀況及應用前景

區(qū) 羽

　　摘要：IPv6技術的發(fā)展與IPv4資源分配狀況息息相關，由于IPv4在全球地址分配的不平衡，導致IPv6活動的溫床是在歐洲和亞洲，而不是在美國。目前全球的IPv6試驗網(wǎng)有IETF的6bone和IPv6研究與教育網(wǎng)（6REN）等。隨著IPv6一步步走向商用，許多軟硬件廠商紛紛聲稱已經(jīng)或?qū)�來支持IPv6。

　　主題詞：IPv6 因特網(wǎng) 地址分配

　　目前因特網(wǎng)上的IP協(xié)議采用的是IPv4，由于地址匱乏等原因，早在90年代中期IETF制定了IPv6以取代IPv4，1998年12月發(fā)布草案標準RFC2460之后，IPv6實際上已經(jīng)相當成熟。但是IPv6在很長一段時間里藏在實驗室里得不到應用，全球只有少數(shù)幾個實驗網(wǎng)。事實上，IPv6技術的發(fā)展與IPv4資源分配狀況息息相關，因此也就決定了IPv6技術在世界各地發(fā)展的不平衡狀況。

IPv4地址的分配情況

　　IPv4的地址長度為32位，約有232（約40億）個IP地址，但是將IP地址按網(wǎng)絡規(guī)模劃分為A、B、C三類之后，用戶實際可用的地址數(shù)大為減少，隨著因特網(wǎng)的發(fā)展，這些地址將在未來的三、五年內(nèi)用盡。雖然為了緩解地址緊張的狀況，后來人們采用了網(wǎng)絡地址轉(zhuǎn)換（NAT）技術和無分類域間路由（CIDR）技術，但是這些技術打破了IP協(xié)議端到端的自然屬性，并使得路由表將占滿路由器的內(nèi)存空間，有可能導致網(wǎng)絡癱瘓。而IPv6能提供天文數(shù)字的IP地址空間——有可能是3.4×1038，這將徹底解決地址匱乏的問題。

　　如圖１所示，所有因特網(wǎng)的地區(qū)性注冊機構（RIR）包括ARIN，APNIC和RIPE的IPv4地址分配非常不平衡：

　　·ARIN（the American Registry for Internet Numbers）負責南、北美洲及非洲的一部分地區(qū)的地址分配：獲得74％；

　　·RIPE NCC(Reseau IP Europeens）負責歐洲、中東和非洲的一部分地區(qū)：獲得17％；

　　·APNIC(the Asia-Pacific Network Information Center )負責亞洲、太平洋地區(qū)的地址分配：獲得9％。

國外IPv6技術的發(fā)展狀況

　　IPv4在全球地址分配的不平衡必然導致有的國家和地區(qū)因為地址充裕而不必急于引入新的標準，而另一些國家和地區(qū)地址資源卻相當匱乏，對新標準的態(tài)度比較積極。大量的事實表明，IPv6活動的溫床是在歐洲和亞洲，而不是在美國，這充分表明地址空間的匱乏是最主要的推動力。

1.美 國

　　美國是因特網(wǎng)的發(fā)源地，美國擁有全世界約70％的IP地址（大約為每人10個IP地址），他們幾乎感覺不到地址空間少帶來的壓力，因此，在IPv6推出之后的幾年中，他們對新標準的態(tài)度是漫不經(jīng)心的。

　　最近，美國人對IPv6的這種怠慢態(tài)度發(fā)生了一些細微的變化。在IPv6的RFC文件發(fā)表6年之后，思科于2001年7月10日宣布與微軟，IBM，惠普，SUN和摩托羅拉結(jié)成伙伴關系，共同推進IPv6硬件和軟件的開發(fā)，這標志著美國對待新標準的態(tài)度有所轉(zhuǎn)變。這種態(tài)度轉(zhuǎn)變的原因如下：

　　（1）美國新經(jīng)濟發(fā)展受阻，高科技公司的市值大大縮水，它們需要尋找新的商業(yè)機會和技術熱點。

　　（2）目前的美國市場可能不需要IPv6的產(chǎn)品，但新產(chǎn)品可以推向國際市場，這些公司希望在新技術中仍然占據(jù)主導作用并從中獲益。

　�。�3）北美對IPv6服務有大量的潛在需求，這種需求將是由需要增加IP地址的移動裝置的劇增引發(fā)的。

　　當然，美國對IPv6的態(tài)度是審慎的、有保留的，公司對IPv6的接納完全是出于商業(yè)利益的考慮，如思科非常明智地采用軟件的方式傳遞IPv6分組而采用硬件的方式傳遞IPv4分組。

2.歐 洲

　　在歐洲，政府和各大公司對IPv6的態(tài)度都比較積極，原因分析如下：

　�。�1）歐洲的IPv4地址空間比較匱乏，而上網(wǎng)人數(shù)卻逐年上升。

　�。�2）歐洲在IPv4的網(wǎng)絡經(jīng)濟中落后于美國，而歐洲移動通信事業(yè)相當發(fā)達，它們希望在移動通信領域中掌握先機，并通過3G的部署來實現(xiàn)它們在未來的網(wǎng)絡經(jīng)濟中與美國并駕齊驅(qū)的愿望。

　�。�3）專家認為歐洲的3G將在2～3年內(nèi)步入實際應用階段，為了抓住這一發(fā)展的契機，歐洲的各大廠商和運營商都對IPv6寄予了厚望并竭盡全力對它進行推廣和研究，如諾基亞、愛立信、英國電信等公司一直都是IPv6研究方向的主要引導者。

　　當然發(fā)展3G的目標是與因特網(wǎng)全面融合，因此IPv6最終的成功應該是移動網(wǎng)、固定網(wǎng)和因特網(wǎng)建立在同一個IPv6的核心網(wǎng)絡之上，向IPv6的過渡將會牽涉到這三個產(chǎn)業(yè)領域的協(xié)同發(fā)展，美國公司對IPv6的接納將會促進歐洲IPv6的部署，同時也會加大IPv6技術和產(chǎn)品的競爭。

3.亞太地區(qū)

　　亞太的地址空間更加匱乏，所以大多數(shù)分析家認為采用IPv6標準的國家將是那些IP地址極度匱乏的國家，如中國、印度等。對于這些國家來說，IPv6是一個新的機遇，他們可以作出以下選擇：使用NAT技術用很少的地址連接到美國占主導地位的IPv4世界中；或者投資IPv6獲得他們需要的眾多地址，與其它的IPv6用戶相連接，創(chuàng)建一個更大的IPv6因特網(wǎng)。在時機成熟之時，它們將會選擇后者。

　　目前亞洲國家中，對IPv6報以極大熱情的是日本，日本政府制定了“e-Japan”的戰(zhàn)略；1999年～2000年開始分配IPv6的地址，2001年～2005年開始全日本的IPv6商用化服務。這是因為：

　�。�1）日本的經(jīng)濟持續(xù)低迷，高科技企業(yè)在全球新經(jīng)濟的快速膨脹階段并未分得一杯羹或收益甚微，日本政府希望利用IPv6這一契機使企業(yè)重振雄風，從而帶動日本經(jīng)濟的發(fā)展。所以日本政府對IPv6投入了大量的精力和財力。

　�。�2）日本IPv4的地址也很匱乏，而日本的移動通信領域卻相當發(fā)達，發(fā)展IPv6技術可以引領日本的移動通信步入更大的發(fā)展空間，并走在新技術開發(fā)的前列。

　�。�3）亞洲將是IPv6產(chǎn)品和業(yè)務巨大的潛在市場，日本希望憑天時地利之機聯(lián)合亞洲的其它國家大力推廣IPv6標準，從而與歐美的公司抗衡，并且使日本在亞洲市場中搶占先機。

　　目前全世界只有日本的設備廠商提供IPv6的硬件支持，如NEC、日立、富士通，而且日本已經(jīng)有10多家ISP提供IPv6業(yè)務，如WIDE的NSPIXP6等。

　　從以上分析可以看出，日本的IPv6研發(fā)和應用走在了亞太各國的前列，同時亞太地區(qū)一些經(jīng)濟較發(fā)達的國家和地區(qū)如韓國、新加坡等也對新技術比較關注。

全球的IPv6實驗網(wǎng)和商用網(wǎng)

　　IPv6標準頒布之后，全球有了實驗床，最近一些大的電信公司也有了半商用網(wǎng)和商用網(wǎng)。

1.6bone

　　IETF的多個工作組都在進行IPv6方面的研究，許多大學和走在技術前沿的公司對IPv6也很感興趣，為了確保IPv6在整個因特網(wǎng)上的操作性，IETF建立了一個IPv6的實驗網(wǎng)，稱為6bone。

　　6bone的目標是通過對早期不同IPv6技術的實施來獲取實踐經(jīng)驗，從這個實驗網(wǎng)上獲得的信息將形成一整套有關各種機制和程序的文獻，這些文獻的內(nèi)容涉及：遷移至本地IPv6（native IPv6）的建議、共享操作經(jīng)驗、維護全球的IPv6缺省自由路由樹。

　　6bone于1996年1月由幾個需要測試其原型系統(tǒng)之間互操作性的IPv6實施小組建成，由于當時沒有IPv6的基礎設施連接這些站點，所以使用的是一種稱為“隧道”的替代技術。隧道技術使用現(xiàn)有IPv4網(wǎng)絡來定義IPv6分組傳遞的兩端，IPv6分組被封裝在IPv4中并在這兩端之間傳輸。

　　6bone的用途有：

·測試新的主機和路由的使用情況；

·測試路由協(xié)議如RIPng和BGP4＋；

·用于開發(fā)新的地址分配和管理程序；

·評估IPv6的新功能，如對安全的支持和實時信息流。

　　目前全世界有超過39個國家的332個站點連接在6bone上，這也證明了許多團體都對IPv6感興趣，這些團體包括終端主機的公司如微軟、路由器提供商思科、電信研究實驗室、ISP和大學等。

　　332個站點連接在6bone上，其中51個作為骨干網(wǎng)站點，骨干網(wǎng)站點之間是通過隧道進行互連并使用一種稱為邊界網(wǎng)關協(xié)議4+（BGP4＋）的協(xié)議形成缺省自由路由表，這一IPv6的BGP新版本被用來為可聚合全局IPv6單點廣播分組進行選路。所有骨干網(wǎng)上的路由器在它們的路由表中必須包括每一個其它骨干網(wǎng)站點的記錄。

2.6REN

　　建立于1998年末的IPv6研究與教育網(wǎng)（6REN）是一個非官方協(xié)調(diào)的研究與教育網(wǎng)，提供產(chǎn)品級的IPv6連接，并作為一個IPv6工具、應用和程序開發(fā)的平臺。該平臺可以免費參與并對所有提供IPv6業(yè)務的研究與教育網(wǎng)開放，其它贏利和非贏利IPv6網(wǎng)絡也鼓勵加入。

3.BNS

　　MCI WorldCom于1995年與美國國家科學基金（NSF）合作開發(fā)了VBNS＋業(yè)務，自1997年開始提供IPv6隧道，1998年推出本地IPv6（native IPv6），1999年開始提供產(chǎn)品的ARIN IPv6網(wǎng)絡地址。VBNS＋提供的是一種半商務性的業(yè)務。

4.Zama Network

　　Zama Network在2001年春天成為美國首家提供商業(yè)IPv6業(yè)務的業(yè)務提供商。Zama最初的目標是服務于北美與亞太地區(qū)之間的通信，最近它在東京建立了一個節(jié)點。2001年3月，該公司推出了Smarter-Kit業(yè)務，包括接入Zama的本地IPv6骨干網(wǎng)，并且客戶可以從Zama接入6bone和世界上其它基于IPv6的網(wǎng)絡。目前Zama正在與NEC和其它廠商進行IPv6的測試。

5.NTT

　　2000年，NTT多媒體通信實驗室宣布其San Jose數(shù)據(jù)中心提供一種商用IPv6因特網(wǎng)交換（IX）業(yè)務，并簽署服務級協(xié)議。

　　除了NTT外，日本已經(jīng)有多家ISP開始提供IPv6的業(yè)務。

　　全球軟硬件廠商對IPv6的支持情況

　　隨著IPv6一步步走向商用，許多廠商都紛紛聲稱已經(jīng)或未來將支持IPv6，當然也有很多廠商持觀望態(tài)度。

　　思科、NEC和日立是第一批提供IPv6支持的硬件廠商，它們的產(chǎn)品目標是企業(yè)市場和業(yè)務提供商，但思科是用軟件支持IPv6，而NEC和日立則是在硬件中支持IPv6。絕大多數(shù)的IPv6商用系統(tǒng)來自Unix廠商，包括康柏，惠普，IBM和Sun。

　　NEC將推出基于硬件支持的IPv6和IPv4的第二層／第三層交換機和路由器系列，這些產(chǎn)品包括：用于LAN／WAN邊界的多功能交換路由器（包括以太網(wǎng)、基于SONET、ATM和幀中繼分組及電路仿真的業(yè)務接口）、以及純以太網(wǎng)的骨干網(wǎng)和邊緣交換機。

　　各大公司和業(yè)務提供商需要意識到IPv6的部置不再是“是否”的問題，而是“何時”的問題，諸如制定發(fā)展戰(zhàn)略、教育和培訓等的先期投資都是必要的措施。操作系統(tǒng)和路由器對IPv6支持的狀況見表1和表2。

表1 操作系統(tǒng)對IPv6支持的狀況

種類

提供商

操作系統(tǒng)/版本

對IPv6的支持狀況

Macintosh

Apple

Mac OS X

將推出嵌入IPv6代碼的“Mac OS X”

Unix

IBM

AIX 4.3

已經(jīng)支持IPv6

BSDI

BSD/OS 4.0

已經(jīng)支持IPv6

KAME

BSD/OS 3.1

測試穩(wěn)定

BSD/OS 4.1

測試穩(wěn)定

COMPAQ

Tru64 UNIX 4.0D（原Digital Unix）

已經(jīng)支持IPv6

FreeBSD

FreeBSD 4.0-RELEASE

已經(jīng)支持IPv6

KAME

FreeBSD 2.2.8+KAME

測試穩(wěn)定

FreeBSD 3.4+KAME

測試穩(wěn)定

FreeBSD 4.0+KAME

測試穩(wěn)定

NRL

FreeBSD？+NRL

Alpha測試

INRIA

FreeBSD？+INRIA

測試穩(wěn)定

KAMA

NetBSD 1.4.2+KAME

測試穩(wěn)定

NetBSD current

測試穩(wěn)定

INRIA

NetBSD 1.3.3+INRIA

測試穩(wěn)定

OpenBSD

OpenBSD 2.7

已經(jīng)支持IPv6

NRL

OpenBSD ？

未知

KAMA

penBSD 2。7+KAME

測試穩(wěn)定

SUN

Solaris 8

已經(jīng)支持IPv6

HP

HP-UX 11i IPv6

已經(jīng)支持IPv6

Liux

Linux內(nèi)核版本2.2以上

內(nèi)置對IPv6的支持

Windows

Microsoft

Windows 2000

Windows NT 4

目前沒有內(nèi)嵌對IPv6支持的代碼，但為開發(fā)人員提供了一個支持IPv6的附加的軟件包。

其它OS

IBM

OS/390

已經(jīng)支持IPv6

COMPAQ

OpenVMS 7.1 & 7.2

已經(jīng)支持IPv6

表2 路由器對IPv6支持的狀況

公司

產(chǎn)品型號/系列

對IPv6的支持狀況

思科

推出Cisco IOS IPv6 BetaTHGCIMYALQWR

日立

NR60

全球首臺具有協(xié)議轉(zhuǎn)換功能的IPv6路由器

GR2000 Gigabit Router系列

2000年4月推出該產(chǎn)品家族，是由硬件進行路由計算的千兆比特路由器

AG 8000

支持IPv4/IPv6雙協(xié)議棧的接入網(wǎng)關

北電網(wǎng)絡

提供支持IPv6路由器的產(chǎn)品，特別是對Bay網(wǎng)絡產(chǎn)品的支持。

IPv6應用前景分析

　　IPv6的廣泛部署依賴于未來因特網(wǎng)的良好發(fā)展。目前IPv6的規(guī)范大部分已經(jīng)完成，但廣泛部署的條件尚未成熟，對運營商和應用開發(fā)商來說，原有成熟的IPv4技術標準可以保證其豐厚的利潤來源，沒有必要急于采用新的技術標準而耗費大量的開發(fā)成本。

　　當然IPv6部署的最關鍵因素是應用。事實上，IPv6網(wǎng)絡從根本上不同于IPv4網(wǎng)絡，不僅可以是更大的網(wǎng)絡，而且連在網(wǎng)絡上的將是更便宜、更簡單、更小巧的設備，如手機、普通家電和汽車定位裝置等等。

　　勿庸置疑，IPv6代表著未來一代的因特網(wǎng)協(xié)議，對于許多企業(yè)來說，IPv6目前可能還不是合適的商業(yè)機會，但是當機會到來的時候他們肯定要升級系統(tǒng)，政策上的引導將把IPv6推向應用的臨界點。

摘自《世界電信》