移動(dòng)IPv6技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀

1、移動(dòng)IPv6技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀    導(dǎo)讀：摘要：本文首先對(duì)移動(dòng)IPv6技術(shù)的由來(lái)做了介紹，描述了移動(dòng)IPv6的優(yōu)點(diǎn)，以及國(guó)內(nèi)外的研發(fā)現(xiàn)狀。最后，對(duì)移動(dòng)IPv6與我國(guó)3G發(fā)展的關(guān)系做了分析。    隨著數(shù)據(jù)應(yīng)用的發(fā)展速度越來(lái)越快，IPv4協(xié)議逐漸暴露出了諸多弊端。具體表現(xiàn)為地址數(shù)量太少，路由表    摘要：本文首先對(duì)移動(dòng)IPv6技術(shù)的由來(lái)做了介紹，描述了移動(dòng)IPv6的優(yōu)點(diǎn)，以及國(guó)內(nèi)外的研發(fā)現(xiàn)狀。最后，對(duì)移動(dòng)IPv6與我國(guó)3G發(fā)展的關(guān)系做了。   &#

2、160;隨著數(shù)據(jù)應(yīng)用的發(fā)展速度越來(lái)越快，IPv4協(xié)議逐漸暴露出了諸多弊端。具體表現(xiàn)為地址數(shù)量太少，路由表迅速膨脹，配置過(guò)于復(fù)雜，缺乏安全性保障，QoS和性能保障不足，對(duì)移動(dòng)性支持不夠等。因此，IPv4基本已經(jīng)不能再滿足人們對(duì)數(shù)據(jù)應(yīng)用的需求。IPv6的出現(xiàn)給數(shù)據(jù)應(yīng)用帶來(lái)了曙光，同時(shí)，也為IPv4所暴露出來(lái)的各種弊端提供了良好的解決方案。尤其是其地址數(shù)量幾乎無(wú)限，使得移動(dòng)終端海量的地址需求得以滿足，并且其移動(dòng)性也比IPv4增強(qiáng)了許多。    一、移動(dòng)IPv6的由來(lái)    IPv4在設(shè)計(jì)之初并沒(méi)有考慮到終端設(shè)備的移動(dòng)性，

3、所以，連網(wǎng)設(shè)備移動(dòng)時(shí)需要從因特網(wǎng)上斷開。而在另外一個(gè)地方重新連接時(shí)，還需要重新配置系統(tǒng)的新IP地址、正確的子網(wǎng)掩碼和新的默認(rèn)路由器（網(wǎng)關(guān)）才能繼續(xù)通信。    導(dǎo)致這個(gè)問(wèn)題的原因是IPv4的路由機(jī)制。今天因特網(wǎng)上的IPv4地址實(shí)際上是逐層處理的。在網(wǎng)絡(luò)的核心部分，路由器并不是針對(duì)個(gè)人用戶來(lái)進(jìn)行處理，而只是查看IP地址的開頭幾位（網(wǎng)絡(luò)前綴），并將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到特定的網(wǎng)絡(luò)上。該網(wǎng)絡(luò)上的路由器進(jìn)一步查看地址的后幾位，然后，將數(shù)據(jù)包發(fā)送到子網(wǎng)。到了網(wǎng)絡(luò)邊緣的時(shí)候，接入路由器查看該地址的最后部分，并將數(shù)據(jù)包發(fā)送到特定的機(jī)器上。   &#

4、160;這種IP地址按層解析的方式要求設(shè)備固定接入某個(gè)子網(wǎng)，并且不會(huì)在更大的網(wǎng)絡(luò)之間移動(dòng)。如果切斷一臺(tái)計(jì)算機(jī)與某子網(wǎng)的連接，并連接到另一個(gè)子網(wǎng)上，該計(jì)算機(jī)的IP地址就必須更改。同樣，如果一個(gè)企業(yè)更換了ISP，其整個(gè)網(wǎng)絡(luò)都不得不更改地址。    許多客戶端的機(jī)器都沒(méi)有永久的IP地址，而是每次登錄某個(gè)網(wǎng)絡(luò)時(shí)獲得一個(gè)新的地址。例如，大多數(shù)需要上網(wǎng)的筆記本電腦都有兩個(gè)IP地址，一個(gè)是在辦公室的網(wǎng)絡(luò)上獲得的地址，一個(gè)是在家接入某個(gè)ISP網(wǎng)絡(luò)獲得的地址。    當(dāng)用戶不是經(jīng)常在網(wǎng)絡(luò)之間切換，并且不介意退出后重新登錄網(wǎng)絡(luò)時(shí)，這種

5、方式?jīng)]有問(wèn)題。但是，如果用戶需要在網(wǎng)絡(luò)之間移動(dòng)時(shí)能夠保持連接，這種方式就會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。因?yàn)楦邔訁f(xié)議（如TCP）是使用IP地址來(lái)識(shí)別用戶的，如果IP地址變了，用戶就無(wú)法維持一個(gè)TCP的連接。    為了支持因特網(wǎng)上的移動(dòng)設(shè)備，IETF推出了移動(dòng)IP的標(biāo)準(zhǔn)，使用戶保留不變的永久IP地址，而不管他們是否連接在網(wǎng)上。移動(dòng)IP有兩種：一種是基于IPv4的移動(dòng)IPv4，一種是基于IPv6的移動(dòng)IPv6。最初的移動(dòng)IP是為IPv4來(lái)定義的（IETFFRC2002）。那時(shí)的要求是：IPv4的移動(dòng)性支持是附加的，絕大多數(shù)的IPv4節(jié)點(diǎn)都不支持移動(dòng)IP。而今對(duì)IPv6移動(dòng)性的

6、要求是：移動(dòng)性是IPv6的組成部分和重要特色之一，預(yù)計(jì)所有IPv6的部署都將至少包括最小的移動(dòng)IP支持（即通信節(jié)點(diǎn)的功能）。    在移動(dòng)IPv6中無(wú)論移動(dòng)節(jié)點(diǎn)當(dāng)前如何，在哪里接入因特網(wǎng)，始終都是通過(guò)其靜態(tài)的家鄉(xiāng)地址來(lái)識(shí)別該節(jié)點(diǎn)的。離開家鄉(xiāng)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，每個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)都會(huì)獲取另一個(gè)臨時(shí)的地址來(lái)表示節(jié)點(diǎn)當(dāng)前的位置。    這樣一來(lái)，到達(dá)其家鄉(xiāng)地址的基本信息被重定向（隧道封裝）到轉(zhuǎn)交地址。因此，雖然兩種IP協(xié)議的版本都支持移動(dòng)性，但是，由于移動(dòng)IPv6提高了性能，并且移動(dòng)IPv6對(duì)移動(dòng)性的支持更加有效，因此，目前移動(dòng)IPv4的

7、使用很少。另外，采用移動(dòng)IPv4使得每個(gè)用戶需要至少兩個(gè)寶貴的IPv4的地址，在當(dāng)今IPv4地址相當(dāng)匱乏的情況下幾乎是不可能的。    隨著移動(dòng)技術(shù)的發(fā)展，移動(dòng)IP將變得與無(wú)線網(wǎng)絡(luò)同樣重要。因此，IPv6將成為不得不做出的選擇，移動(dòng)IPv6還將成為能夠使3G網(wǎng)絡(luò)和熱點(diǎn)的藍(lán)牙或Wi-Fi（802.11b）之間實(shí)現(xiàn)無(wú)縫漫游的一種基本技術(shù)。    二、移動(dòng)IPv6的優(yōu)點(diǎn)    移動(dòng)IPv6與移動(dòng)IPv4協(xié)議的設(shè)計(jì)思路很類似，但是，它們的執(zhí)行方式卻有所不同。IPv6的地址有128位，

8、而IPv4的地址只有32位。雖然IPv6的地址長(zhǎng)度是IPv4的四倍，但是，IPv6頭標(biāo)長(zhǎng)度僅為IPv4的兩倍。而且IPv6頭標(biāo)的域較少，長(zhǎng)度固定，這使得IPv6路由器的硬件實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較簡(jiǎn)單。另外，與IPv4不同的是，IPv6數(shù)據(jù)包在路由上時(shí)不被拆開，從而降低了選路的負(fù)擔(dān)。這些改進(jìn)意味著IPv6能以更經(jīng)濟(jì)有效的方式處理不斷增長(zhǎng)的因特網(wǎng)數(shù)據(jù)量。    IPv6的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是需要時(shí)可在基本頭標(biāo)后面加擴(kuò)展頭標(biāo)，從而改善路由性能。例如，IPSec頭可以實(shí)現(xiàn)端到端的安全。其它擴(kuò)展頭標(biāo)還有尋路頭標(biāo)、報(bào)片頭標(biāo)、認(rèn)證頭標(biāo)和信宿選項(xiàng)頭標(biāo)等。IPv6及其頭標(biāo)的結(jié)構(gòu)更能滿足網(wǎng)絡(luò)

9、結(jié)構(gòu)可擴(kuò)展性的要求，改善安全性、數(shù)據(jù)的完整性、自動(dòng)配置、移動(dòng)性、數(shù)據(jù)多點(diǎn)傳送，以及在全球骨干網(wǎng)上更有效的網(wǎng)絡(luò)路由聚合。    移動(dòng)IPv6使得IPv6主機(jī)在離開其家鄉(xiāng)子網(wǎng)時(shí)仍能保持所有當(dāng)前的連接，并始終能夠連接到因特網(wǎng)上。這是由于無(wú)論移動(dòng)節(jié)點(diǎn)當(dāng)前在因特網(wǎng)上的連接點(diǎn)如何，移動(dòng)IPv6都通過(guò)靜態(tài)的家鄉(xiāng)地址來(lái)識(shí)別每個(gè)節(jié)點(diǎn)，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)離開家鄉(xiāng)子網(wǎng)時(shí)，向其家鄉(xiāng)鏈路上的家鄉(xiāng)代理發(fā)送其當(dāng)前位置的信息，家鄉(xiāng)代理截獲發(fā)送到該移動(dòng)節(jié)點(diǎn)地址的數(shù)據(jù)包，并用隧道將數(shù)據(jù)發(fā)送到移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的當(dāng)前位置。    這一機(jī)制對(duì)于IP以上的所有網(wǎng)絡(luò)層（如TCP

10、、UDP及其所有應(yīng)用）都是完全透明的，因此，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的DNS記錄指向是節(jié)點(diǎn)的家鄉(xiāng)地址。當(dāng)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)改變其因特網(wǎng)的接入點(diǎn)時(shí)，不需要更改其DNS記錄。實(shí)際上，移動(dòng)IPv6只是影響了數(shù)據(jù)包的選路，而獨(dú)立于路由協(xié)議本身（如RIP、OSPF等）。    移動(dòng)IPv6還提出了轉(zhuǎn)交地址（care-of-address）。當(dāng)某個(gè)節(jié)點(diǎn)改變了其網(wǎng)絡(luò)的接入點(diǎn)時(shí)，該節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)交地址有兩種生成方式：一種是通過(guò)接收路由器的通告獲?。o(wú)狀態(tài)地址自動(dòng)配置），或者由DHCP服務(wù)器分配（全狀態(tài)地址自動(dòng)配置）。從技術(shù)上看，移動(dòng)IPv6的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。  

11、0; 移動(dòng)IPv6為每個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)分配了全球的IP地址，無(wú)論它們?cè)诤翁庍B接到因特網(wǎng)上，為移動(dòng)節(jié)點(diǎn)服務(wù)的鏈路要預(yù)留足夠多的IP地址，給移動(dòng)節(jié)點(diǎn)分配一套（至少一個(gè)）轉(zhuǎn)交地址。    使用IPv6的任播地址，使得某個(gè)節(jié)點(diǎn)能夠發(fā)送數(shù)據(jù)包給有該任播地址的幾個(gè)系統(tǒng)中的某一個(gè)。移動(dòng)IPv6有效利用這一原理實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)家鄉(xiāng)代理發(fā)現(xiàn)機(jī)制，通過(guò)發(fā)送綁定更新給家鄉(xiāng)代理的任播地址，從幾個(gè)家鄉(xiāng)代理中獲得最合適一個(gè)的響應(yīng)。    使用無(wú)狀態(tài)地址自動(dòng)配置和鄰居發(fā)現(xiàn)機(jī)制之后，移動(dòng)IPv6既不需要DHCP，也不需要外區(qū)鏈路上的外區(qū)代理來(lái)配置移動(dòng)

12、節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)交地址。移動(dòng)IPv6可以為所有安全的要求使用IPSec，如授權(quán)、數(shù)據(jù)完整性保護(hù)和重發(fā)保護(hù)。    為了避免由于三角路由造成的帶寬浪費(fèi)，移動(dòng)IPv6指定了路由優(yōu)化的機(jī)制。路由優(yōu)化是移動(dòng)IPv4的一個(gè)附加功能，卻是移動(dòng)IPv6的完整組成部分之一。    在因特網(wǎng)中有個(gè)別路由器是對(duì)它們轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)包實(shí)行入口過(guò)濾“ingress-filtering”的。檢查該源地址來(lái)的數(shù)據(jù)包是否應(yīng)該送到接收該數(shù)據(jù)包的接口處，移動(dòng)IPv6能夠與這種入口過(guò)濾方式毫無(wú)問(wèn)題地并存。一個(gè)在外區(qū)鏈路上的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)使用其轉(zhuǎn)交地址作為數(shù)據(jù)包的源地址，

13、并將其家鄉(xiāng)地址包含在其家鄉(xiāng)地址目標(biāo)選項(xiàng)中。由于在外區(qū)鏈路中轉(zhuǎn)交地址是一個(gè)有效地址，所以，數(shù)據(jù)包將順利通過(guò)入口過(guò)濾。    總之，移動(dòng)IPv6的目的是無(wú)論用戶如何接入網(wǎng)絡(luò)，都能使用戶保留永久的IP地址。移動(dòng)IPv6將允許用戶從其手持設(shè)備上拔掉以太網(wǎng)的電纜之后，還能繼續(xù)下載文件或者進(jìn)行IP電話的通話（VoIP）。在這一過(guò)程中，用戶的連接不斷轉(zhuǎn)移，從辦公室的無(wú)線局域網(wǎng)（WLAN），到外部環(huán)境的蜂窩網(wǎng)絡(luò)，最后到家里的DSL連線，但用戶的所有應(yīng)用都不會(huì)中斷。    三、國(guó)外移動(dòng)IPv6的研發(fā)狀況  

14、60; IPv6技術(shù)在全球的發(fā)展是很不平衡的，這種不平衡最根本的原因是IPv4地址分配的不平衡。IPv4地址資源豐富的國(guó)家和，由于掌握著IPv4的核心技術(shù)，IPv4產(chǎn)品和業(yè)務(wù)給廠商和運(yùn)營(yíng)商帶來(lái)了豐厚的利潤(rùn)。因此，對(duì)IPv6技術(shù)持觀望的態(tài)度；而那些IPv4地址資源匱乏的國(guó)家，則急于采用IPv6的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)改變現(xiàn)狀，在這樣的國(guó)家和，從廠商、運(yùn)營(yíng)商到制定政策的政府部門都在積極地為新技術(shù)的部署做準(zhǔn)備。    從全球的發(fā)展現(xiàn)狀看，IPv6活動(dòng)的溫床是在歐洲和亞洲，而不是在美國(guó)，這充分表明地址空間的匱乏是最主要的推動(dòng)力。   &#

15、160;1.亞太    亞太獲得的IPv4地址很少，地址空間非常匱乏，而這一的通信發(fā)展卻非常迅猛，因此，大多數(shù)家認(rèn)為這一采用IPv6標(biāo)準(zhǔn)的步伐將會(huì)很快。    目前亞太的各個(gè)國(guó)家中，對(duì)IPv6的研發(fā)、商用和應(yīng)用推進(jìn)最積極的是日本。原因是除了日本IPv4地址匱乏而通信發(fā)達(dá)之外，還因?yàn)槿毡鞠Ｍㄟ^(guò)掌握新技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)振興經(jīng)濟(jì)的長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)。    日本IPv6的發(fā)展是在政府統(tǒng)一協(xié)調(diào)下分階段進(jìn)行的。前期主要是標(biāo)準(zhǔn)和研發(fā)，之后是網(wǎng)絡(luò)部署，最后是應(yīng)用開發(fā)和展開商用服務(wù)。目前，日本IPv6前期的

16、標(biāo)準(zhǔn)、研究與開發(fā)工作的逐步成熟和取得成效。日本運(yùn)營(yíng)商對(duì)IPv6的態(tài)度很積極，一些運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)或正在推出IPv6業(yè)務(wù)，有的運(yùn)營(yíng)商推出的IPv6業(yè)務(wù)已經(jīng)是正式的商用業(yè)務(wù)。    目前，日本和韓國(guó)的3G服務(wù)占據(jù)了全球3G市場(chǎng)的90%，韓國(guó)的寬帶用戶普及率位于全球之冠。韓國(guó)對(duì)IPv6的態(tài)度也比較積極，韓國(guó)的設(shè)備商如三星等都在積極進(jìn)行研發(fā)，以生產(chǎn)支持IPv6的設(shè)備。    2.歐洲    歐盟一直非常關(guān)注支持下一代因特網(wǎng)演進(jìn)的基礎(chǔ)技術(shù)的開發(fā)，其目標(biāo)是加速發(fā)展高性能、高可靠性、安全、永遠(yuǎn)在

17、線、高移動(dòng)性的通信基礎(chǔ)設(shè)施。歐盟希望到2010年歐洲能夠進(jìn)入知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，而這一目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)是能夠在因特網(wǎng)的升級(jí)過(guò)程中取得領(lǐng)先地位，其中最關(guān)鍵的因素是維持歐洲在無(wú)線和移動(dòng)通信領(lǐng)域的技術(shù)領(lǐng)先地位，以及完成向以IPv6為基礎(chǔ)的下一代因特網(wǎng)的有效過(guò)渡。    作為6WINIT計(jì)劃的一個(gè)組成部分，愛(ài)立信采用IPv6在GPRS、3G和無(wú)線局域網(wǎng)之間傳輸數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)不同接入網(wǎng)絡(luò)之間的無(wú)縫漫游。愛(ài)立信于2003年1月進(jìn)行了救護(hù)車的演示，使用IPv6來(lái)顯示重要的醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)、話音和視頻，并且在2G、3G系統(tǒng)和無(wú)線局域網(wǎng)上無(wú)縫漫游。這標(biāo)志著向使移動(dòng)用戶實(shí)現(xiàn)“永遠(yuǎn)最佳連接”的目

18、標(biāo)邁出了重要的一步。愛(ài)立信首次將三種關(guān)鍵技術(shù)（IPv6、3G和多種接入）結(jié)合在一起，顯示出移動(dòng)業(yè)務(wù)的無(wú)縫使用。該醫(yī)學(xué)緊急系統(tǒng)稱為GuardianAngel，可以在各種不同的接入網(wǎng)絡(luò)之間無(wú)縫移動(dòng)，在特定地點(diǎn)選擇最可用的接入網(wǎng)絡(luò)。醫(yī)生可以使用GSM/GPRS或者UMTS/WCDMA等移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，從醫(yī)院的設(shè)備上觀察到救護(hù)車中的患者、檢查心率和血壓，一旦救護(hù)車到達(dá)醫(yī)院，系統(tǒng)可以自動(dòng)轉(zhuǎn)換到使用醫(yī)院內(nèi)部的無(wú)線局域網(wǎng)，數(shù)據(jù)流可以同時(shí)使用單獨(dú)的網(wǎng)絡(luò)接口，例如，如果無(wú)線局域網(wǎng)不夠可靠，重要數(shù)據(jù)的傳輸還可同時(shí)使用GSM/GPRS或UMTS/WCDMA信道。    四、移動(dòng)IP

19、v6與我國(guó)3G發(fā)展的關(guān)系    1.我國(guó)移動(dòng)IP業(yè)務(wù)發(fā)展現(xiàn)狀    IP業(yè)務(wù)最早與移動(dòng)通信的結(jié)合是在電路交換的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中引入IP電話業(yè)務(wù)，在我國(guó)，GSM移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中早已經(jīng)引入了IP電話。    之后，GSM網(wǎng)絡(luò)中的IP分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)GPRS業(yè)務(wù)也已經(jīng)在我國(guó)開始商用，GPRS分組業(yè)務(wù)使得空中接口頻譜利用率與地面接入網(wǎng)帶寬利用效率都得到極大地提高，而且實(shí)現(xiàn)了更加合理的資費(fèi)政策“按流量計(jì)費(fèi)”，用戶可以24小時(shí)在線，只有點(diǎn)擊的時(shí)候才計(jì)費(fèi)。    

20、;未來(lái)的第三代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展方向?qū)⑹且粋€(gè)全I(xiàn)P的分組網(wǎng)絡(luò)。目前，3G網(wǎng)絡(luò)在世界范圍內(nèi)商用的數(shù)量不斷增加。從我國(guó)目前的情況看，雖然信息產(chǎn)業(yè)部還沒(méi)有正式頒發(fā)3G許可證，但是，從移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商到設(shè)備及終端制造商，從內(nèi)容提供商到應(yīng)用開發(fā)商，都在為我國(guó)3G的到來(lái)做著積極的準(zhǔn)備。    2.移動(dòng)IPv6將為中國(guó)3G的發(fā)展增添光彩    3G的發(fā)展方向?qū)⑹且粋€(gè)全I(xiàn)P的分組網(wǎng)絡(luò)。3G業(yè)務(wù)將以數(shù)據(jù)和互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)為主，在3G網(wǎng)絡(luò)上將承載著從實(shí)時(shí)話音、移動(dòng)多媒體、移動(dòng)電子商務(wù)等多種業(yè)務(wù)。因此，在計(jì)費(fèi)、漫游、應(yīng)用、終端等方面會(huì)更加復(fù)雜，IPv6將是實(shí)現(xiàn)這些服務(wù)的關(guān)鍵。如果說(shuō)3G的發(fā)展推動(dòng)了IPv6的發(fā)展和標(biāo)準(zhǔn)化，那么，IPv6協(xié)議的諸多優(yōu)越特性則為3G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。    3.移動(dòng)IPv6將有利于運(yùn)營(yíng)商多種接入方式的無(wú)縫互連    最近，WLAN在中國(guó)的熱點(diǎn)漸成亮點(diǎn)。    隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和業(yè)務(wù)的發(fā)展，人們將會(huì)提出多種接入方式無(wú)縫互連的要求，即忽略藍(lán)牙、無(wú)線局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)（GSM/CDMA）之間的技術(shù)差異，使得