田嵐

摘 要：互聯(lián)網的出現(xiàn)是人類通信史上的里程碑。它已滲透現(xiàn)代人類生活的各個方面，深刻影響著人們的工作和學習方式。20世紀80年代初出現(xiàn)的以IP為核心的互聯(lián)網面臨著越來越嚴重的技術挑戰(zhàn)，主要表現(xiàn)在IP地址匱乏，互聯(lián)網難以大規(guī)模擴展；安全性、實時性、高性能、移動性和可控性等方面都難以實現(xiàn)。為了應對這些技術挑戰(zhàn)，以IPv6為核心的下一代互聯(lián)網適時而生，需求愈加強烈。本章以互聯(lián)網的發(fā)展歷史為線索，介紹了IPv4、下一代互聯(lián)網和IPv6等技術。

關鍵詞：互聯(lián)網，IPv6，未來

1、互聯(lián)網概述

自從“互聯(lián)網之父” Vinton Cert在1974年提出 Internet基本藍圖[之后，互聯(lián)網走過了30多年的歷史，至今仍在飛速發(fā)展。毋庸置疑，互聯(lián)網是當代高科技的產物。當試圖去了解互聯(lián)網本質的時候，我們就有必要先去理解一個最基本的問題，即什么是互聯(lián)網，從而可以更好地理解什么是IPv4、IPv6技術，如何實現(xiàn)IPv4過渡到IPv6，如何在下一代互聯(lián)網中應用。

互聯(lián)網的概念，并沒有完全統(tǒng)一，不同的組織、專家和學者給出的定義各不相同。早在1995年10月24日，聯(lián)合網絡委員會FNC（ The Federal Networking Council）就通過了一項關于“互聯(lián)網定義”的決議）。他們指出，互聯(lián)網是指全球性的信息系統(tǒng)，具體包含以下3個含義。 （1）通過全球唯一的地址按邏輯連接在一起，這個地址是建立在互聯(lián)網協(xié)議（IP）或者今后其他協(xié)議基礎之上的。

（2）可以通過傳輸控制協(xié)議和互聯(lián)網協(xié)議（即TCP/IP），或者今后其他接替的協(xié)議或與互聯(lián)網協(xié)議（IP）兼容的協(xié)議來進行通信。

（3）可以讓公共用戶或者私人用戶使用高水平的服務，而這種服務是建立在上述通信及相關基礎設施之上的。

Vinton Cerf教授認為，作為全球最大的計算機網絡，互聯(lián)網將各種運行著不同通信協(xié)議的網絡利用TCP/IP互聯(lián)在一起，從而實現(xiàn)了計算機網絡的互通互訪。在Tanenbaum教授編著的《 Computer Networks》一書中，也給出了互聯(lián)網的定義。他認為，互聯(lián)網是一種相互連接起來的網絡，這些網絡互不相同，彼此之間并不兼容。并指出，通常人們所說的因特網（ Internet）表示特定的、全球性的互聯(lián)網。因此，互聯(lián)網更具有廣泛的含義。維基百科上給出互聯(lián)網的定義，認為 Internet是一個計算機網絡的全球系統(tǒng)，它使用tcp/ip，為全球億萬用戶提供服務。

2、國內外IPv4發(fā)展現(xiàn)狀

IPv4（ Internet Protocol version4）是IP的第4個版本，當然也是第一個被廣泛應用的版本。它作為 Internet網絡的核心協(xié)議，已經成為互聯(lián)網中必不可少的一部分，目前所使用的互聯(lián)網基本上是基于IPv4創(chuàng)建起來的。IPv4是一個無狀態(tài)協(xié)議，它使用了分組交換網。該協(xié)議采用了盡力而為的傳輸模式，也就是說，它是一種無保證傳輸模式，它不能確保傳輸數(shù)據包到達的時間和順序，且無可避免地隨時進行重傳。由于上層的TCP確保了端到端的傳輸，使網絡層無須關心這些問題，確保了數(shù)據轉發(fā)的效率。

IPv4地址由32b二進制數(shù)組成，其地址空間共有4294967296（即232）個，，約43億個。IPv4地址是由互聯(lián)網數(shù)字分配機構（ Internet Assigned Numbers Authority，IANA）進行統(tǒng)分配。該分配機構下屬5個地區(qū)性互聯(lián)網注冊機構（ Regional Internet Reg1stries，RIR），這5個RIR分別是歐洲IP地址注冊中心、拉丁美洲和加勒比?；ヂ?lián)網地址注冊中心 （Lation American and Caribbean Internet Address Registry， LACNIC）、美國互聯(lián)網編號注冊中心（ American Registry for Internet Numbers， ARIN）、非洲網絡信息中心（ Africa Network Information Centre， AFRINIC）以及亞太地址網絡信息中心（ Asia Pacific Network Information Centre， APNIC）。我國的IPv4地址分配由 APNIC監(jiān)管。

在互聯(lián)網初期，IPv4地址足可以應對互聯(lián)網上的各種應用。但是，隨著互聯(lián)網地址的快速消耗，未分配的地址急劇減少。2011年1月31日，IANA宣布IPv4地址全部耗盡，而5個RIR也即將消耗完自己手中的IPv4地址。IANA目前已經耗盡了所有的IPv4地址， APNIC和RIPE所擁有的IPv4地址已經分配完畢，而其他3個地區(qū)分配機構也將在未來幾年耗盡所擁有的IPv4地址 。

3、下一代互聯(lián)網及其發(fā)展契機

“下一代互聯(lián)網”這個術語一直沒有嚴格統(tǒng)一的說法。早在1998年，美國聯(lián)邦政府就提出了下一代互聯(lián)網。當時的主要口標是提高聯(lián)邦政府完成任務的能力，促進科研院所的研究創(chuàng)新，制定下一代互聯(lián)網的策略，而具體的策略并卡公開。隨著互聯(lián)網的迅速發(fā)展，下代互聯(lián)網的理念也發(fā)生著很大的變化。2009年， Eberspacher等人也對下一代互聯(lián)網提出了自已的見解，認為下一代互聯(lián)網應具有如下特征（1）高質量實時通信。（2）網絡移動性的支持。（3）無線設備。（4）大規(guī)?？蓴U展性。（5）超高速率（6）高彈性運營級網絡。（7）能夠避免黑客的專業(yè)攻擊的安全網絡。（8）社區(qū)應用、文件共享、博弈和其他大規(guī)模的應用（9）電子商務定價與計費。（10）高質量網絡運營與服務。

該觀點主要從互聯(lián)網應用與服務的角度提出見解，大部分學者則從體系結構角度探討這個話題。有些學者認為應當摒棄當前互聯(lián)網體系結構模型，而建立全新的下一代互聯(lián)網體系結構；有些學者則認為應當保留現(xiàn)有模型，并在該體系結構上增量改進。

IPv6是 Internet Protocol version6的縮寫，也稱為IPng（下一代IP， IP Next Generation）1Pv6是IETF設計的用于替代現(xiàn)行版本IP（IPv4）的下一代協(xié)議，是目前IP的最新版本按照互聯(lián)網設計的基本原則，互聯(lián)網上的每一個設備需要分配一個IP地址，以確保它能與其他設備保持通信。隨著互聯(lián)網新設備的不斷涌現(xiàn)，地址的需求越來越大，目前已經超過了IPv4地址所提供的范圍。 Cisco公司預計今年全球移動設備聯(lián)網數(shù)量將由2012年的68億增至74億，從而超過全球人口總數(shù)。此類問題隨著IPv6的出現(xiàn)將不復存在。首先，IPv6地址使用128b地址，即大約有3.4×1038個地址，它約是IPv4地址提供量的7.9×1028倍，可以說IPv6具有幾乎無限的地址空間。再者，相對于其他新技術來說，IPv6是全球唯一發(fā)展較為成熟、宜于大規(guī)模部署的技術。因此，IPv6技術成為了當前解決地址資源緊缺的最佳選擇，能夠滿足當前互聯(lián)網日益增長的地址需求。

IPv6是分組交換網絡中的一個網絡層協(xié)議，它在IP網絡中提供端到端數(shù)據傳輸，這點類似于IPv4的設計原則。關于IPv6描述的正式版本出現(xiàn)在1998年12月發(fā)表的IETF國際標準RFC2460當中。除了提供更多的地址這一顯著特征之外，IPv6還實現(xiàn)了許多IPv4沒有的功能。首先，當改變了網絡連接提供者時，它簡化了地址分配（即無狀態(tài)地址自動配置）、網絡重新編號和路由器宣告等。其次，它通過放置分片到端點的方式簡化了路由器的分組處理。網絡安全是IPv6體系結構中的一個設計需求，它包括互聯(lián)網安全協(xié)議IPSEC（ Internet Protocol Security）的規(guī)格說明書。

總結：IP4地址已消耗殆盡，發(fā)展IPv6技術已成為當今互聯(lián)網的主流。IPv6技術除了可徹底解決IPv4地址不足的問題外，還具有IPv4無法比擬的優(yōu)勢，主要包括改善互聯(lián)網的性能，加強互聯(lián)網的安全性，提高互聯(lián)網的服務質量，確保各項流媒體業(yè)務的順利展開。但大規(guī)模開展IPv6有一定困難。究其原因，CIDR、NAT等延緩了人們對IPv6的需求；IP4和IPv6互不兼容；各國政府對發(fā)展IPv6的重視程度不盡相同。因此，過渡成為下一代互聯(lián)網發(fā)展必不可少的階段。以IPv4為核心網，IPv6為接入網的6rd、 Teredo等過渡技術，再到以IPv6為核心網，IPv4為接入網的4over6[27，68]、DS-Lite[23]等過渡技術，各種過渡技術百家爭鳴。我國政府非常重視IPv6下一代互聯(lián)網的發(fā)展，并給予大力支持。中國教育和科研計算機網 CERNET，作為中國四大主干網之一，業(yè)已成為我國IPv6實驗的重要平臺。我國積極參與和制定IPv6的國際標準，邁入國際下一代互聯(lián)網科學技術研究的先進行列，為我國增強國際影響具有重要戰(zhàn)略意義。

參考文獻：

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