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IPv6探索:IPv6使网络“扁平化”成为可能

导读: 在实际运营IPv4网络过程中,发现Pv4存在先天不足。这些问题包括,IP地址容量受限、无源地址认证导致IP地址伪装,三角路由导致移动性能差,安全性不好,配置复杂,路由表膨胀,端到端的业务模式缺少等问题。IETF在制定IPv6标准的过程中,充分考虑这些问题,并在协议规范中解决这些问题。

  本文所提出的是一个开放性,具有探索意义的话题。主要从IPv6协议技术的角度切入,思考在这种协议体系下,所构建的IPv6网络的架构特征。

  众所周知,在实际运营IPv4网络过程中,发现Pv4存在先天不足。这些问题包括,IP地址容量受限、无源地址认证导致IP地址伪装,三角路由导致移动性能差,安全性不好,配置复杂,路由表膨胀,端到端的业务模式缺少等问题。

  IETF在制定IPv6标准的过程中,充分考虑这些问题,并在协议规范中解决这些问题。

  地址容量扩大。地址编码由32bit编码,扩容为128bit编码,这样地址空间就扩大了43亿倍。

  扩展支持组播和任意播地址,这使得数据包可以发送给任何一个或一组节点。

  即插即用的无状态地址协议。大容量的地址空间能够真正的实现无状态地址自动配置,使IPv6终端能够快速连接到网络上,无需人工配置,实现了真正的即插即用。

  引入流标签。也就是在IPv6协议头中,增加了20bit的流标签,从而使基于IPv6技术网络层具备了可以实现端到端流标记区分能力,从而使流管理细粒度化具备了理论基础。

  IPv4技术一直是采用best-effort的传送能力,有了流标记,就能够实现差分服务。

  报头格式大大简化。从而有效减少路由器交换机对报头的处理开销,这对设计硬件报头处理的路由器或交换机十分有利,从而使得IPv6网络的网速大幅提高在理论上既可得到保证。

  IPv6的报文分片技术只在端到端的主机之间进行。路由器不再参与分片和重组,因此对路由器缓冲区的需求量将极大的降低,从而在在理论上会对网速提高有质的改变。

  IPv6增加了增强的组播能力。并且在局域网内取代了广播,在全网络中通过组播能力,可以非常有效的支持广播类流量服务,这使得在广域网络中类似服务发现机制。

  事实上,IPv6并非是IPv4简单升级,或者更确切的说,IPv6不是IPv4技术的兼容升级,而是IPv4的替代品。因此,对于基于IPv6技术下的网络体系需要重新认识。

  从硬件体系架构上看,IPv6网络是层次化的路由体系,从接入路由器到汇聚路由器,甚至到核心路由器,网络路由层级汇聚。越靠近核心,路由表聚合越强。层次化的网络体系架构才能形成路由聚合,大幅提升削减路由表,路由转发效率才会提高,硬件投资才会更有效。这对于现有的维护基础设施的运营商而言,是有利的,他么可以在现有的层次体系下升级或者更新硬件即可。但是,在过渡过程中,需要有意思的控制,NAT路由设备的持续建设。

  从业务逻辑上看,IPv6网络体系是扁平化的。IPv6提供了充裕的IPv6地址,用户不再应为缺少IP地址而隐藏在私网下,与其他用户共用IP地址。在IPv4网络环境下,由于NAT的存在,使得IP网的通信只能保证通信的端到端的可达性。在IPv6网络环境下,每个用户都可能拥有IPv6地址,从而可以实现“服务可达”,不再是经由NAT路由实现的端到端的C/S通信,而是端到端的对等通信。因此,基于IPv6协议下的对等可靠服务的网络体系架构是有理论依据的。但是,网络中的节点间要实现真正的对等通信,在信息不对称的情况下是不可能的,因此我们认为网络是“扁平”的,因此需要更多“权威”的存在。这对现有的互联网架构会有冲击。

  面对未来网络架构的扁平化,现有的过渡技术在构建的整个过程中,需要充分考虑网络建设的硬件可重用性,而不是快速部署。快速部署应解决用户访问IPv6资源的可达性,充分让用户体验到IPv6网络扁平化架构下的服务便捷。但是,过渡技术的选择需要谨慎,这是接入服务商需要认真考虑的问题。另一方面,IPv6网络扁平化的架构,也就对构建新的基于IPv6网络的服务体系提出了要求。怎样充分深度挖掘IPv6协议的技术要素,构建IPv6应用服务体系,是一个非常值得研究的课题。CNNIC的6Pilot平台正在积极开展适应IPv6扁平化架构的应用体系研究,构造快速接入IPv6资源的平台及服务,以及新应用的探索。

声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

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