下一代互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)與IPv6技術(shù)

吳峰

　　隨著互聯(lián)網(wǎng)在社會生活各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用和商業(yè)化的深入發(fā)展，現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)已經(jīng)難以滿足和支持大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，如交互式遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)教學(xué)、遠(yuǎn)程醫(yī)療（手術(shù)）、協(xié)同工作/科研、數(shù)字化圖書館、虛擬實(shí)驗(yàn)室等。與此同時(shí)，隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大，現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的管理和運(yùn)營已經(jīng)變得非常復(fù)雜，地址空間匱乏、帶寬瓶頸、網(wǎng)絡(luò)安全、數(shù)據(jù)保密、服務(wù)質(zhì)量、新業(yè)務(wù)的盈利模式、對移動特性的支持等問題變得越來越突出。為了更好地迎接挑戰(zhàn)，必須建立IPv6下一代互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)，為實(shí)現(xiàn)下一代互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)搭建高性能、高質(zhì)量、可靠、安全、經(jīng)濟(jì)與開放的舞臺。在全球技術(shù)與經(jīng)濟(jì)大環(huán)境下，開展下一代互聯(lián)網(wǎng)和IPv6研究，這對于提升我國信息化基礎(chǔ)設(shè)施的水平，滿足國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求具有重要的推動作用。

1發(fā)展下一代互聯(lián)網(wǎng)和IPv6的意義

　　從20世紀(jì)90年代中期開始，互聯(lián)網(wǎng)在中國飛速發(fā)展，從而帶動了相關(guān)信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，包括通信業(yè)、設(shè)備制造業(yè)、軟件產(chǎn)業(yè)和服務(wù)業(yè)等，對國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展起到了巨大的推動作用。截止到2003年6月為止，中國建成9大互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，互聯(lián)網(wǎng)的用戶數(shù)量已經(jīng)達(dá)到6 800萬人，上網(wǎng)計(jì)算機(jī)2 572萬臺，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用包括信息服務(wù)、遠(yuǎn)程教育、遠(yuǎn)程醫(yī)療、科學(xué)計(jì)算、電子政務(wù)和電子商務(wù)等，但是普及率尚不足4％，與亞太地區(qū)較為發(fā)達(dá)的國家和地區(qū)相比，存在相當(dāng)大的差距。根據(jù)CNNIC的統(tǒng)計(jì)，1999年到2002年期間，我國互聯(lián)網(wǎng)用戶人數(shù)的年增長率平均在0.4左右。以這樣的速度發(fā)展，到2005年，中國互聯(lián)網(wǎng)用戶數(shù)將達(dá)到9 000萬（普及率約7％）；到2010年，將達(dá)到4.8億（普及率約30％）。

　　由于歷史原因，中國在互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域處于后進(jìn)狀態(tài)，與許多亞洲國家一樣都面臨著IP地址供需嚴(yán)重失衡的挑戰(zhàn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，到目前為止，IPv4的地址空間可被分配使用的地址約103個(gè)/8地址塊（相當(dāng)于A類地址）。如果每個(gè)中國人都獲得一個(gè)IP地址，則中國13億人口需要的地址總量為72個(gè)/8地址塊�？梢钥闯�，中國的互聯(lián)網(wǎng)用戶數(shù)量的增長速率高于全球互聯(lián)網(wǎng)用戶的增長水平，因此，中國發(fā)展互聯(lián)網(wǎng)需要巨大的地址空間�？梢�，IPv4地址空間不足是下一代互聯(lián)網(wǎng)需要解決的首要問題，更是我國互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展面臨的主要問題。截止2002年底，擁有13億人口的中國，只有大約2 900萬個(gè)IP地址，中國是全球最需要IP地址的國家之一。眾所周知，IPv4地址總量約43億，70%的地址資源已經(jīng)被使用，其中，美國的IPv4地址占有量為38%，而我國目前的地址占有量僅為9%，地址資源嚴(yán)重不足制約了互聯(lián)網(wǎng)在我國的普及和發(fā)展，也使我國在國際競爭中處于不利的地位。

　　開展下一代互聯(lián)網(wǎng)和IPv6將對我國經(jīng)濟(jì)增長帶來直接貢獻(xiàn)。據(jù)美國《福布斯》雜志預(yù)測，到2010年，下一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及其應(yīng)用的發(fā)展將使目前幾萬億美元的互聯(lián)網(wǎng)市場成長為20萬億美元的大市場。啟動下一代互聯(lián)網(wǎng)的研究、開發(fā)和建設(shè)，從而推動國家信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，帶動社會信息化投資，給網(wǎng)絡(luò)設(shè)備制造業(yè)、軟件業(yè)和信息服務(wù)業(yè)帶來巨大的發(fā)展空間。預(yù)計(jì)到下一個(gè)五年計(jì)劃中期，我國互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)、軟件和設(shè)備的市場規(guī)模將達(dá)到數(shù)千億元，同時(shí)帶動電子商務(wù)等的快速發(fā)展，這些新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)的形成將對我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展形成巨大動力。

　　開展下一代互聯(lián)網(wǎng)和IPv6也是我國實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展的戰(zhàn)略機(jī)遇。由于這一代互聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)已被美國等發(fā)達(dá)國家和跨國公司所控制，我國難有較大作為。但在下一代互聯(lián)網(wǎng)研究開發(fā)方面，我國與發(fā)達(dá)國家的差距并不大，這是難得的機(jī)遇。以新技術(shù)的出現(xiàn)為契機(jī)，實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展，形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)，并力求在國際標(biāo)準(zhǔn)上占有一席之地，在產(chǎn)業(yè)上掌握先機(jī)，在安全上占據(jù)主動，這是我國實(shí)現(xiàn)新的跨越式發(fā)展的必由之路。

　　依托下一代互聯(lián)網(wǎng)，可以實(shí)現(xiàn)基于高質(zhì)量視頻通信的遠(yuǎn)程教育，提高各級教育水平；可以實(shí)現(xiàn)高可靠性的遠(yuǎn)程醫(yī)療，提高人民健康保障條件；可以利用交互式網(wǎng)絡(luò)技術(shù)擴(kuò)大政府宣傳力度，豐富文化娛樂生活，建設(shè)社會主義精神文明；可以建立超大容量共享資源庫，完善社會保障機(jī)制，提高公共服務(wù)水平，從而全面促進(jìn)社會進(jìn)步和提高人民生活質(zhì)量。

2下一代互聯(lián)網(wǎng)及IPv6技術(shù)的研究

2.1互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展

　　國際互聯(lián)網(wǎng)界的權(quán)威認(rèn)為，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展周期經(jīng)歷4個(gè)階段，即研究開發(fā)階段（Research and Development）、合作伙伴之間進(jìn)行大規(guī)模試驗(yàn)階段（Partnership）、私有化階段（Privatization）、商業(yè)化階段（Commercialization）�，F(xiàn)在的互聯(lián)網(wǎng)以分組交換技術(shù)、TCP/IP體系結(jié)構(gòu)為主要技術(shù)特征，從1969年的ARPANET開始，經(jīng)歷了30多年的發(fā)展歷史，目前已經(jīng)處于商業(yè)化發(fā)展階段。互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展歷史表明，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)具有兩大特點(diǎn)：一是它的實(shí)驗(yàn)科學(xué)特性，研究成果需要通過建立大規(guī)模的試驗(yàn)網(wǎng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證，需要Partnership發(fā)展階段；二是它與產(chǎn)業(yè)結(jié)合的緊密性，從科研成果到實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展速度很快，即Privatization和Commercialization兩個(gè)階段。以光通信技術(shù)為例，從實(shí)驗(yàn)室中拿出的研究成果可以很快轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品，并迅速投入市場，創(chuàng)造了技術(shù)發(fā)展每半年翻一番的新的“摩爾定律”。

　　由于光通信技術(shù)每半年翻一番，互聯(lián)網(wǎng)用戶數(shù)量每半年翻一番，在這樣巨大的技術(shù)驅(qū)動和社會發(fā)展條件下，現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)的可擴(kuò)展性、服務(wù)質(zhì)量保證以及安全性等方面存在的問題日趨突出，下一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生�？梢钥闯�，下一代互聯(lián)網(wǎng)具有與現(xiàn)在的互聯(lián)網(wǎng)同樣的發(fā)展規(guī)律和技術(shù)特點(diǎn)，美國的下一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)經(jīng)歷了研究開發(fā)階段，目前正處于合作伙伴之間進(jìn)行大規(guī)模試驗(yàn)階段。

　　下一代互聯(lián)網(wǎng)具有比當(dāng)前的互聯(lián)網(wǎng)更大、更快、更安全、更及時(shí)和更方便的特征，IPv6技術(shù)是實(shí)現(xiàn)這些特征的主要技術(shù)之一。IPv6協(xié)議由互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化組織IETF的IPng工作組于1994年9月首次提出，其設(shè)計(jì)目標(biāo)就是改進(jìn)現(xiàn)行的IPv4協(xié)議的明顯不足，將地址空間從IPv4的32位（地址總量為2��32）改變?yōu)?28位（地址總量為2��128），并提高網(wǎng)絡(luò)的可管理性、安全性、可移動性和QoS能力等。目前，許多國家和地區(qū)的下一代互聯(lián)網(wǎng)都在開展IPv6 技術(shù)的研究與實(shí)驗(yàn)，有些國家開始提供IPv6商業(yè)化服務(wù)。盡管我國已經(jīng)對IPv6技術(shù)開展了4~5年的嘗試性研究實(shí)驗(yàn)工作，并且積極參與了國際IPv6技術(shù)研究工作，但是我國當(dāng)前下一代互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)和研究還僅僅處于起步階段，已落后于世界發(fā)達(dá)國家。當(dāng)前我國下一代互聯(lián)網(wǎng)研究迫切需要解決的問題是尚缺少一個(gè)長距離、大范圍（類似NGI或Internet2）的具有廣泛影響力的下一代互聯(lián)網(wǎng)研究試驗(yàn)環(huán)境。

2.2IPv4向IPv6的轉(zhuǎn)換技術(shù)研究

　　由于IPv4向IPv6過渡的重要性，IETF下一代互聯(lián)網(wǎng)過渡工作組NGTrans已經(jīng)提出了一些過渡策略和技術(shù)，概括起來可分為3類：同時(shí)支持兩種協(xié)議的雙棧技術(shù)、采用IP數(shù)據(jù)包封裝的隧道技術(shù)和透明轉(zhuǎn)換技術(shù)（包括數(shù)據(jù)包頭轉(zhuǎn)換和協(xié)議轉(zhuǎn)換）。前兩者需要主機(jī)做相應(yīng)的修改，目前已有相應(yīng)的軟件協(xié)議棧和路由設(shè)備，第3種實(shí)際上是一種網(wǎng)關(guān)技術(shù)，最大的優(yōu)點(diǎn)是不需要改動通信主機(jī)就能實(shí)現(xiàn)純IPv4和純IPv6主機(jī)之間的“透明”通信。這種互通技術(shù)的典型是NAT-PT，它集中了數(shù)據(jù)包頭和上層協(xié)議轉(zhuǎn)換于一身，是非常重要的IPv4/IPv6轉(zhuǎn)換技術(shù)。IPv4向IPv6的過渡以及現(xiàn)有的IPv4網(wǎng)絡(luò)和采用IPv6協(xié)議網(wǎng)絡(luò)之間的互通將是未來網(wǎng)絡(luò)能否真正投入使用的關(guān)鍵問題之一。

(1)雙棧機(jī)制

　　雙棧機(jī)制是處理過渡問題最簡單的方式，通過在1臺設(shè)備上同時(shí)運(yùn)行IPv4和IPv6協(xié)議棧使得設(shè)備能處理兩種類型的協(xié)議。雙棧機(jī)制在過渡方法中雖然直觀，但仍有一個(gè)很大的問題是雙棧仍然要求相應(yīng)主機(jī)必須配置IPv4地址，否則無效，這有悖于使用IPv6解決IPv4地址不夠問題的初衷，而且使用雙棧會增加主機(jī)的負(fù)擔(dān)，降低性能。

(2)隧道機(jī)制

　　隧道機(jī)制允許運(yùn)行IPv6的設(shè)備使用已有的IPv4網(wǎng)絡(luò)設(shè)施進(jìn)行傳輸。在兩者都具備雙棧的站點(diǎn)間，將IPv6數(shù)據(jù)包封裝在IPv4數(shù)據(jù)包內(nèi)，由IPv4網(wǎng)絡(luò)傳輸，到達(dá)隧道端點(diǎn)后解封還原為IPv6包。這是目前使用最廣泛的過渡技術(shù)，分為自動和手工配置兩種。改進(jìn)的技術(shù)有隧道代理技術(shù)（Tunnel Broker，即自動配置加代理）。

(3)直接轉(zhuǎn)換機(jī)制

　　具體來講，直接轉(zhuǎn)換機(jī)制就是轉(zhuǎn)換兩種不同協(xié)議的數(shù)據(jù)包的相應(yīng)字段，從而達(dá)到使兩種協(xié)議互通的目的。這種機(jī)制最大的特點(diǎn)是不需要雙棧支持，也不需要特定的路由（如要求隧道支持），在v4和v6節(jié)點(diǎn)之間提供透明的路由，是解決純IPv4和純IPv6網(wǎng)絡(luò)之間通信的有效手段。

2.3IPv6的研究內(nèi)容

　　從當(dāng)前全球互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展趨勢來看，許多發(fā)達(dá)國家都在積極研究和推廣下一代互聯(lián)網(wǎng)，我國也在部署下一代互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展計(jì)劃，建立國家級的下一代互聯(lián)網(wǎng)試驗(yàn)床，研究IPv6、QoS、組播等網(wǎng)絡(luò)服務(wù)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)中間件技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)連接應(yīng)用技術(shù)，突破網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性、移動性、安全性等關(guān)鍵問題。其中，重點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證IPv6技術(shù)的可行性，提出從IPv4到IPv6的過渡策略，實(shí)現(xiàn)基于IPv6的新型重大應(yīng)用，包括大規(guī)模流媒體應(yīng)用、移動性應(yīng)用、以及網(wǎng)絡(luò)信息家電應(yīng)用等。下一代互聯(lián)網(wǎng)的試驗(yàn)網(wǎng)建設(shè)、系統(tǒng)、應(yīng)用和標(biāo)準(zhǔn)化專題研究，是我國下一代互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略布局的重要組成部分。建立連接主要城市的高速IPv6試驗(yàn)網(wǎng)，提供一個(gè)長距離、大范圍（類似NGI或Internet2）的具有廣泛影響力的下一代互聯(lián)網(wǎng)研究試驗(yàn)環(huán)境，每個(gè)城市連接若干局域網(wǎng)或城域網(wǎng)，同時(shí)與國外IPv6試驗(yàn)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)高速互聯(lián)。在網(wǎng)上開展IPv6網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究，包括：地址分配、路由、從IPv4到IPv6的過渡、網(wǎng)絡(luò)管理和測量、QoS、組播等技術(shù)；技術(shù)開發(fā)主要為系統(tǒng)開發(fā)、應(yīng)用技術(shù)開發(fā)及標(biāo)準(zhǔn)化研究；研究IPv6網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)（路由器、交換機(jī)等網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)，協(xié)議一致性測試和互操作測試技術(shù)，主機(jī)服務(wù)器、用戶終端、網(wǎng)絡(luò)家電等與網(wǎng)絡(luò)接入的關(guān)鍵技術(shù)，VPN、防火墻等網(wǎng)絡(luò)安全關(guān)鍵技術(shù)）；研究開發(fā)IPv6典型應(yīng)用技術(shù)（IPv6網(wǎng)絡(luò)中間件，現(xiàn)有的IPv4應(yīng)用到IPv6應(yīng)用的過渡，IPv6應(yīng)用軟件的開發(fā)）；通過對試驗(yàn)網(wǎng)的性能測試和對共同開發(fā)的設(shè)備、軟件和技術(shù)進(jìn)行的驗(yàn)證測試，開展IPv6技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化工作，參與國際開放標(biāo)準(zhǔn)研究，結(jié)合試驗(yàn)網(wǎng)研究成果提出新的IPv6國際標(biāo)準(zhǔn)。

3國外下一代互聯(lián)網(wǎng)及IPv6技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

3.1國外下一代互聯(lián)網(wǎng)研究計(jì)劃

　　1996年，美國政府發(fā)起下一代互聯(lián)網(wǎng)NGI行動計(jì)劃，建立了下一代互聯(lián)網(wǎng)主干網(wǎng)vBNS；1998年，美國下一代互聯(lián)網(wǎng)研究的大學(xué)聯(lián)盟UCAID成立，啟動Internet2計(jì)劃。繼NGI計(jì)劃結(jié)束之后，美國政府立即啟動了旨在推動下一代互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的LSN計(jì)劃。加拿大政府也支持了CANET發(fā)展計(jì)劃，目前已經(jīng)歷4次大規(guī)模的升級。由于政府的高度重視和大力支持，目前以美加為主的北美地區(qū)代表了全球下一代互聯(lián)網(wǎng)的最高水平。

　　美國在下一代互聯(lián)網(wǎng)研究中日漸彰顯的壟斷趨勢已經(jīng)引起許多發(fā)達(dá)國家的關(guān)注。2001年，歐共體已經(jīng)啟動下一代互聯(lián)網(wǎng)研究計(jì)劃，建立了連接30多個(gè)國家學(xué)術(shù)網(wǎng)的主干網(wǎng)GEANT，并以此為基礎(chǔ)全面進(jìn)行下一代互聯(lián)網(wǎng)各項(xiàng)核心技術(shù)的研究和開發(fā)。

　　日本、韓國和新加坡3國在1998年發(fā)起建立了“亞太地區(qū)先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)APAN”，加入下一代互聯(lián)網(wǎng)的國際性研究。日本目前在國際IPv6的科學(xué)研究乃至產(chǎn)業(yè)化方面占據(jù)國際領(lǐng)先地位。

　　2002年，美國Internet2聯(lián)合歐洲、亞洲各國發(fā)起“全球高速互聯(lián)網(wǎng)GTRN”計(jì)劃，積極推動全球化的下一代互聯(lián)網(wǎng)研究和建設(shè)。

3.2構(gòu)筑下一代互聯(lián)網(wǎng)的主要體系研究

　　根據(jù)美國NGI和Internet2研究計(jì)劃的總體結(jié)構(gòu)，下一代互聯(lián)網(wǎng)主要包含基礎(chǔ)設(shè)施、服務(wù)和應(yīng)用3個(gè)層次。其中，處于中間的服務(wù)層由網(wǎng)絡(luò)工程和中間件兩部分組成。下一代互聯(lián)網(wǎng)研究進(jìn)展情況如下：

(1)基礎(chǔ)設(shè)施

　　下一代互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施（Infrastructure）分為核心層（Core）、分布層（Distributed）和接入層（Access）3個(gè)層次。核心層是主干網(wǎng)，主要涉及廣域網(wǎng)技術(shù)，以IP/Optical為技術(shù)發(fā)展趨勢，具有代表性的是美國Internet2的基礎(chǔ)設(shè)施Abilene，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模覆蓋全美，傳輸速率最高為2.5 Gbps，計(jì)劃升級到10 Gbps。分布層是地區(qū)網(wǎng)，主要涉及城域網(wǎng)技術(shù)，以千兆位或萬兆位以太網(wǎng)技術(shù)為未來發(fā)展趨勢。接入層是園區(qū)網(wǎng)，主要涉及用戶“最后1 km”的各種接入技術(shù)，其中無線/移動接入技術(shù)是未來發(fā)展趨勢，基于IEEE 802.11b無線局域網(wǎng)技術(shù)傳輸速率達(dá)到11 Mbps，完全與以太網(wǎng)兼容，已在美國、日本等發(fā)達(dá)國家得到廣泛應(yīng)用；傳輸速率達(dá)到54 Mbps的基于IEEE 802.11a無線局域網(wǎng)技術(shù)的實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品也已經(jīng)出現(xiàn)。

(2)網(wǎng)絡(luò)工程

　　在高速網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施之上，為了提高網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性、可管理性、實(shí)時(shí)性、安全性和可用性，開展包括Multicast，IPv6，QoS，網(wǎng)絡(luò)管理和網(wǎng)絡(luò)測量等網(wǎng)絡(luò)服務(wù)技術(shù)研究和工程性試驗(yàn)。

(3)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)中間件

　　中間件（Middleware）技術(shù)位于網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施與網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用之間，包括核心中間件（Core middleware），面向應(yīng)用的上層中間件（Upware），與網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)層中間件（Network-layer middleware）。其中，核心中間件包括對象標(biāo)識、身份鑒別、目錄服務(wù)、授權(quán)訪問以及公鑰基礎(chǔ)設(shè)施PKI。

(4)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用

　　下一代互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用具有現(xiàn)行網(wǎng)絡(luò)所沒有的特征，包括交互式協(xié)同工作，遠(yuǎn)程儀器和設(shè)備的實(shí)時(shí)操作與控制，大范圍、多站點(diǎn)的分布式計(jì)算和海量數(shù)據(jù)挖掘，分布式系統(tǒng)仿真，共享式虛擬現(xiàn)實(shí)等。Internet2的典型應(yīng)用包括數(shù)字化圖書館、遠(yuǎn)程教育、遠(yuǎn)程沉浸（Tele-immersion）和虛擬實(shí)驗(yàn)室等。目前的研究熱點(diǎn)包括數(shù)字視頻和網(wǎng)格計(jì)算。

(5) 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備

　　構(gòu)筑下一代互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵設(shè)備仍然是路由器。路由器的發(fā)展沿著兩條主線并行前進(jìn)，一方面，路由器從原來的傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)技術(shù)向分布式硬件線速轉(zhuǎn)發(fā)無阻塞交換方向發(fā)展；另一方面，互聯(lián)采用的傳輸方式從傳統(tǒng)的串口、以太網(wǎng)接口發(fā)展到IP over ATM，IP over SDH，直到目前的IP over DWDM，通信能力不斷邁向新的量級。路由器已不再是簡單完成包的轉(zhuǎn)發(fā)功能，還有能力解決網(wǎng)絡(luò)擁塞、時(shí)延和服務(wù)質(zhì)量等問題。目前，最具代表性的G比特高速交換路由器是Cisco12000系列產(chǎn)品，系統(tǒng)容量從40 Gbps直到320 Gbps，支持POS，ATM，GE，F(xiàn)E等端口，接口速率從OC-3至OC-48，新近推出的124XX系列支持OC-192的10 G 接口。 此外，有些國外公司已經(jīng)研制和生產(chǎn)T級高速交換路由器，包轉(zhuǎn)發(fā)速率為37 Mbps，交換速率達(dá)到5 Tbps。

3.3IPv6技術(shù)研究與發(fā)展?fàn)顩r

(1)國外IPv6技術(shù)研究與發(fā)展總體狀況

IETF從1991年開始研究IPv4的地址長度和結(jié)構(gòu)；1992年，IETF成立了IPng工作組；1992~1994年，IPng工作組收到了若干提案；1994年夏，IPng工作組提出了下一代IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（IPv6）的推薦版本；1995年夏，IPng工作組完成了IPv6的協(xié)議文本；1996年，IETF建立了全球范圍的IPv6實(shí)驗(yàn)床6Bone，一個(gè)重要的設(shè)計(jì)目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)IPv6與網(wǎng)絡(luò)中現(xiàn)行的IPv4協(xié)議兼容；1998年，面向?qū)嵱玫娜�球性IPv6研究啟動；1999年，IPv6協(xié)議基本確定；2000年5月，3G標(biāo)準(zhǔn)化組織3GPP采納IPv6為多媒體服務(wù)的必選協(xié)議。

國際上研究IPv6試驗(yàn)網(wǎng)及其相關(guān)技術(shù)、提供IPv6地址服務(wù)的組織有6Bone和6Ren等，并成立了全球性技術(shù)論壇“IPv6 Forum”。IPv6技術(shù)特點(diǎn)包括大的地址空間、自動配置、安全性、移動性、服務(wù)質(zhì)量和組播，IPv6的研究熱點(diǎn)集中在IPv4到IPv6的過渡策略等管理問題。

由于IPv4存在地址空間不足、缺少有效地服務(wù)質(zhì)量控制和安全保障等問題，越來越多的國家開始關(guān)注IPv6技術(shù)的研究，并將其列入下一代互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展計(jì)劃。日本于2000年9月開始推廣IPv6，并于2002年4月宣布開始提供IPv6商業(yè)服務(wù)。韓國和歐盟也相繼宣布啟動IPv6推廣計(jì)劃。歐盟GEANT和美國Abilene的網(wǎng)絡(luò)升級方案都選擇了支持IPv6/IPv4雙協(xié)議棧的路由器，計(jì)劃建立Native IPv6試驗(yàn)網(wǎng)。需要指出的是，歐洲各國政府在推廣IPv6方面發(fā)揮著重要的作用，根本的原因在于歐洲在移動通訊領(lǐng)域已經(jīng)掌握了先機(jī)，即將到來的3G時(shí)代更讓他們看到了在未來網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)中與美國并駕齊驅(qū)的希望，要將這一希望變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，IPv6統(tǒng)治地位的早日確立就成為關(guān)鍵。由于下一代互聯(lián)網(wǎng)對IPv6的需求，國際著名廠商生產(chǎn)的高性能路由器都支持IPv4/IPv6雙協(xié)議棧，包括美國的Cisco和Juniper公司，也包括日本的日立、NEC和富士通等公司。

(2)IPv6標(biāo)準(zhǔn)研究進(jìn)展

　　國際標(biāo)準(zhǔn)化組織IETF非常重視IPv6標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展，以下簡要介紹有關(guān)IPv6的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

　　基本規(guī)范：RFC2460－IPv6規(guī)范；RFC2463－ICMPv6；RFC2462－地址自動配置；RFC1981－PMTU發(fā)現(xiàn)協(xié)議；RFC2461－鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議。

　　地址：RFC1753針對Nimrod路由和地址結(jié)構(gòu)提出對IPv6互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的要求；RFC1881指出IPv6地址空間由IANA管理；RFC1887討論了IPv6單播地址分配方案設(shè)計(jì)；RFC2373討論了IPv6地址的體系結(jié)構(gòu)；RFC2374，RFC2375，RFC2471，RFC2526討論了可聚集全球單播地址、組播地址、測試地址、保留的IPv6子網(wǎng)任意播地址的有關(guān)問題；RFC2732定義了在URL中使用的文字IPv6地址格式。

　　安全：涉及報(bào)頭和數(shù)據(jù)的認(rèn)證以及傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)有RFC2401，RFC2402，RFC2403，RFC2404，RFC2405，RFC2406以及RFC1828，RFC1829等。

　　過渡機(jī)制：RFC2473討論了IPv6協(xié)議中一般的包隧道技術(shù)；RFC2529定義了在IPv4組播域上進(jìn)行IPv6包傳輸?shù)臄?shù)據(jù)格式等；RFC2893討論了IPv6主機(jī)和路由器的轉(zhuǎn)換機(jī)制；RFC2185討論了RFC1933提出的轉(zhuǎn)換機(jī)制中涉及的路由問題。

　　路由協(xié)議：包括RIPng協(xié)議（RFC2080－RIPng for IPv6），OSPFv3協(xié)議（RFC2328－OSPFv2和RFC2740－OSPF for IPv6）等。

　　移動IP：相關(guān)的草案包括Draft-IETF-mobileip-IPv6-16和Draft-IETF-mobileip-IPv6-17等。

4國內(nèi)下一代互聯(lián)網(wǎng)研究及產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)度與市場分析

4.1中國下一代互聯(lián)網(wǎng)的研究進(jìn)展

近年來，我國已經(jīng)啟動了一系列和下一代互聯(lián)網(wǎng)研究相關(guān)的計(jì)劃，如教育部的CERNET－IPv6試驗(yàn)床、國家自然科學(xué)基金委員會的“中國高速互聯(lián)研究試驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)(NSFCNET)”和“網(wǎng)絡(luò)與信息安全”重大專項(xiàng)；國家“863”計(jì)劃“十五”期間的IPv6核心技術(shù)開發(fā)、IPv6綜合試驗(yàn)環(huán)境、3Tnet重大專項(xiàng)；國家“973”計(jì)劃有關(guān)網(wǎng)絡(luò)、通信、信息安全以及人機(jī)和諧環(huán)境的相關(guān)課題；中國下一代互聯(lián)網(wǎng)交換中心DRAGONTAP以及CERNET2試驗(yàn)網(wǎng)；中科院的“IPv6關(guān)鍵技術(shù)及城域示范網(wǎng)”和國家計(jì)委的“下一代互聯(lián)網(wǎng)中日IPv6合作項(xiàng)目”等。這些計(jì)劃已經(jīng)取得部分成果，為我國下一代互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)奠定了一定的基礎(chǔ)。

4.2IPv6技術(shù)研究進(jìn)展和發(fā)展動向

　　通過幾年的研究，我國在下一代互聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)與純IPv6試驗(yàn)網(wǎng)等方面取得了一些成果，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

在高性能核心路由器及其相關(guān)IPv6技術(shù)方面，國家863計(jì)劃“中國高速信息示范網(wǎng)”專項(xiàng)的高性能核心路由器項(xiàng)目，研制的高性能核心路由器的背板交換速率達(dá)到40~160 Gbps，包轉(zhuǎn)發(fā)率 > 20~40 Mbps，路由表容量達(dá)到512 k，接口類型包括2.5 G OC-48c，155 M OC-3，100/1000 M Ethernet等。

　　IPv6協(xié)議研究方面，初步實(shí)現(xiàn)了IPv6協(xié)議棧；在IPv6安全中間件、IPSec協(xié)議開發(fā)、IPv6信息過濾技術(shù)等領(lǐng)域進(jìn)行了研究與開發(fā)；對TCP/IP協(xié)議進(jìn)行了一致性測試、互操作性測試、性能測試，提交了4個(gè)TCP/IP協(xié)議測試集RFC標(biāo)準(zhǔn)草案；對IPv6協(xié)議一致性測試平臺及相關(guān)測試集進(jìn)行了研制與開發(fā)。

　　在IPv6其他相關(guān)技術(shù)研究方面，進(jìn)行移動IPv6網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究、IPv4和IPv6過渡有關(guān)的技術(shù)研究、基于IPv6協(xié)議的QoS相關(guān)技術(shù)研究。

　　在IPv6協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化研究方面，中國成立了互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)IP標(biāo)準(zhǔn)組，IPv6協(xié)議已列入標(biāo)準(zhǔn)組的標(biāo)準(zhǔn)制定計(jì)劃，共有9個(gè)IP協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目，并有多個(gè)IPv6軟課題研究，同時(shí)與國際多家企業(yè)建立IPv6標(biāo)準(zhǔn)研究合作關(guān)系。

　　在IPv6試驗(yàn)網(wǎng)研究方面，利用IPv4隧道技術(shù)建立了IPv6試驗(yàn)床，已與世界各地建立了13條BGP4+的連接。

在IPv6試驗(yàn)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)研究方面，對IPv6地址分配策略、IPv6路由、IPv6與IPv4協(xié)議轉(zhuǎn)換、基于IPv6協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)管理、IPv6基本網(wǎng)絡(luò)服務(wù)（www，DNS，F(xiàn)TP）等技術(shù)進(jìn)行了研究與實(shí)驗(yàn)。

在下一代互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)試驗(yàn)網(wǎng)及其應(yīng)用方面，建設(shè)了中國第一個(gè)下一代互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)交換中心“Dragon TAP”，并實(shí)現(xiàn)了與國際下一代互聯(lián)網(wǎng)的連接。

4.3IPv6與有線電視

　　網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中一臺計(jì)算機(jī)配有1394卡，并實(shí)時(shí)捕獲由小轉(zhuǎn)換器傳來的有線電視信號。此計(jì)算用DVTS將捕獲數(shù)據(jù)壓縮并封裝到IPv6數(shù)據(jù)包中從網(wǎng)卡傳送到網(wǎng)絡(luò)的其他計(jì)算機(jī)。

　　2003年8月，美國華盛頓大學(xué)完成了在HDTV over IP的試驗(yàn)，一個(gè)傳輸于互聯(lián)網(wǎng)上的HDTV數(shù)據(jù)流超過了250 Mbps，預(yù)測2004年HDTV over IP的試驗(yàn)將會在國內(nèi)開展。

4.4產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)度與市場分析

(1)IPv6技術(shù)與電信運(yùn)營產(chǎn)業(yè)的關(guān)隸

　　由于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)電信的話音、數(shù)據(jù)與視頻業(yè)務(wù)相互分離的狀況已經(jīng)被打破，正在向IP融合的方向發(fā)展。對于國內(nèi)電信運(yùn)營商而言，面臨著從傳統(tǒng)電信網(wǎng)絡(luò)向以IP技術(shù)為核心的新型電信網(wǎng)絡(luò)過渡的問題，而IPv4的地址空間、安全性和服務(wù)質(zhì)量控制等問題是推出新型業(yè)務(wù)前必須解決的關(guān)鍵。

　　IPv6技術(shù)有望改進(jìn)IPv4存在的不足。通過實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證IPv6技術(shù)的可行性，為電信運(yùn)營商探索新型業(yè)務(wù)模式以及相應(yīng)的運(yùn)營模式，加速從傳統(tǒng)電信到IP技術(shù)的過渡，支持多種形式的應(yīng)用和服務(wù)，使電信運(yùn)營商能夠從下一代互聯(lián)網(wǎng)中盈利。采用IPv6技術(shù)的互聯(lián)網(wǎng)，不僅會覆蓋以互聯(lián)網(wǎng)為主的數(shù)據(jù)通信市場，還會覆蓋以話音通信為主的固定通信和移動通信市場，并會產(chǎn)生新的以娛樂和教育為主的視頻通信服務(wù)市場，以及信息家電聯(lián)網(wǎng)服務(wù)市場。因此，IPv6技術(shù)會為電信運(yùn)營業(yè)帶來廣闊的市場前景。

(2)IPv6技術(shù)與設(shè)備制造產(chǎn)業(yè)的關(guān)隸

　　與互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的設(shè)備包括通信設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（路由器和交換機(jī)）、主機(jī)和終端設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)與信息安全設(shè)備（防火墻等）。采用IPv6技術(shù)建立互聯(lián)網(wǎng)，有望滿足中國眾多人口的上網(wǎng)需求，使中國成為世界上最大的互聯(lián)網(wǎng)市場，為國內(nèi)研制和生產(chǎn)上述設(shè)備的制造商提供了巨大商機(jī)，并可大大促進(jìn)關(guān)鍵設(shè)備國產(chǎn)化的發(fā)展進(jìn)程。同時(shí)，由于IPv6帶來的網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)展性和可移動性，也為各種移動式終端、流媒體信息終端及其外部設(shè)備，以及信息家電的制造廠商提供了重要發(fā)展機(jī)遇。因此，IPv6技術(shù)可為設(shè)備制造產(chǎn)業(yè)帶來廣闊的市場前景。

(3)IPv6技術(shù)與軟件產(chǎn)業(yè)的關(guān)隸

　　由于IPv6具有的技術(shù)特點(diǎn)，基于IPv6的網(wǎng)絡(luò)有望支持大規(guī)模的、多種形式的、新型的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，需要研制和開發(fā)大量的系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。與網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與運(yùn)營、設(shè)備制造產(chǎn)業(yè)相比，軟件產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有更大的自主性，更加貼近中國國情的發(fā)展需要。因此，IPv6技術(shù)為我國的軟件產(chǎn)業(yè)帶來更大的發(fā)展空間，具有廣闊的市場前景。

摘自　中國有線電視