IPv6 過渡技術研究及應用場景探討

龐 軍

（中國移動通信集團設計院有限公司重慶分公司，重慶 401121）

0 引言

近年以來，移動互聯網網絡的發展變得極其迅速，網絡承載的終端和流量增長態勢十分明顯，而IPv4逐漸耗盡的地址池無法繼續滿足不斷增長的業務需求，目前的IPv4網絡迫切需要過渡到IPv6網絡。因此，在IPv4網絡繼續維持在良好運行狀態的基礎上，需要繼續加強互聯網廣泛的IPv6網絡部署，這都與互聯網網絡中更加成熟的環境和未來因特網良好的發展這些因素息息相關。

在IPv4網絡向IPv6網絡逐漸過渡的這一過程之中，基于IPv4/IPv6雙協議棧的組播傳輸方式已經成為了今后發展的一種趨勢。這種新型的組播傳輸方式，能夠比較順利的解決現有IP 網絡地址開始出現不足的問題，以及在一對多和多對多傳輸網絡之中，組播報文進行的不必要的復制和重復轉發問題。

1 IPv6 技術

1.1 IPv4 技術與IPv6 技術對比分析

相比于IPv4網絡，IPv6網絡在地址資源數量上有了極大的提升，足以滿足目前以及未來很長一段時間的IP地址需求；在路由表上，IPv4有一個既冗長又復雜的路由表，與之相比IPv6技術從一開始就使用聚合原則，對IP 地址進行分配。

IPv6協議中采用了128位的地址編碼方式，這種編碼方式使得其地址空間近乎無邊無際，從而擁有著取之不盡的地址資源，這足以使每個個人用戶和企業將所有的電子設備全部接入網絡。在全球地址資源日益枯竭的大背景下，從IPv4網絡向IPv6網絡發展，變得極其重要。和IPv4協議進行比較，IPv6的出現真正實現了IP 級安全。

隨著現有網絡的不斷發展，大眾用戶對諸多網絡業務服務質量的要求也在不斷提高，通過IPv6的QoS 組播路由協議的研發與實例運用，可以有效的降低網絡成本，同時大幅度提升用戶的滿意度。

1.2 IPv6 組播定義

組播通信中發送方同時將相同的數據發送到組內的多個接收方，整個傳輸過程中只要一個相同的數據包副本。這種通信方式與單播傳輸 （實現發送方和接收方之間的點對點網絡連接） 模式相比，很大程度上提高了數據傳輸的效率，降低了網絡出現堵塞情況的可能性。

同時，IPv6組播通過獨特的傳輸方式，可以達到節約網絡資源、加快的數據傳輸速度的效果。IPv6組播技術由于其特有的優勢，如今已經成為互聯網網絡技術中的一大熱點，就算網絡用戶數呈指數級增長，整體骨干網絡的帶寬也不需要隨之大幅度擴容。

2 IPv6 過渡技術研究

2.1 IPv4 到IPv6 的過渡技術

通常情況下，互聯網網絡從IPv4向IPv6過渡的這個過程，可以合理使用單棧和雙棧這兩種技術，根據過渡進程劃分出多種場景，而組播技術的過渡也應該考慮在各種場景下實現。

單棧技術中終端設備僅僅支持IPv6單棧 ，網絡為終端分配了1個IPv6地址 ，同時通過在網絡側部署NAT64設備，并通過地址轉換方式，來實現IPv4和IPv6網絡的互通。在網絡中訪問IPv4業務平臺之時，SGI 通過在接口處部署DNS64和NAT64設備的方式，完成IPv6和IPv4地址間的順利轉換，實現IPv6終端訪問IPv4業務平臺的功能。

雙棧簡單來說就是指在一個系統中，同時使用IPv4/IPv6這兩個并行工作的協議棧，支持用戶通過設置來使用IPv4或者IPv6協議，進行網絡通信。源節點則會自發性的依據目的節點的差異來進行分析和判斷，從而選用不同的協議棧來實現信息數據傳輸；網絡設備則根據報文的協議類型加以區分，來選擇不同的協議棧，從而進行傳輸數據的處理和轉發。

2.2 IPv6 組播傳輸技術

PIM（Protocol Independent Multicast）屬于組播路由協議的一種，因為它的協議無關性質，導致其具有成員顯式加入、可從共享樹切換至有源樹等優點，這使得PIM 協議在組播傳輸領域的應用十分廣泛。

目前的SSM 傳輸模型通常借助了IPv6 PIM-SM（Sparse Mode-稀疏模式）協議的技術來實現，PIM-SM協議運行在IPv4/IPv6雙棧中，這保證了向下一代互聯網發展的過程中，網絡對IPv4/IPv6協議棧良好的兼容性。

在SSM 模型之中，由于數據信息接收者已經通過其它的獨特渠道，預先了解并知曉了IPv6組播源的在網絡中的具體位置，因此后續部分不再需要RP 以及構建完成RPT；同時也不再需要通過了解IPv6組播源的注冊過程，來發現其他IPv6 PIM 域內的組播源。對SSM 傳輸模型與ASM 傳輸模型進行比較可以發現，SSM 模型僅僅需要IPv6 PIM-SM 中部分子集的支持，就可以更高效地建立和維護組播分發樹，實現數據傳輸分發。

3 IPv6 靜態組播解決方案

IPv6 PIM 主要分為兩種協議模式，稀疏模式通過數據源向RP 的注冊來發現源，數據接收者在不知道源信息的情況下向RP 發送注冊信息來找到源；密集模式則通過泛洪或狀態刷新機制來通告源信息，由此構建了IPv6靜態組播。對于IPv6靜態組播來說，只要進行了相應的正確配置，就能夠馬上生成組播表項，而無需繼續等待真實數據的到達，這樣就算在長時間內沒有數據到達，也不會因此出現老化，這種方式可以保證高端客戶IPv6組播長時間、正常的運行。

4 結束語

通信運營商網絡的IPv6組播方案，涉及了用戶主機/機頂盒、接入控制節點、組播匯聚點（RP）、組播源等等。基于IPv6組播技術，利用點到多點傳輸的特殊性質，通信網絡運營商可以更加有效地提供一些新穎的增值業務，例如網絡直播、遠程醫療/教育、視頻會議、網絡游戲等互聯網的信息服務領域業務。通過推廣這些各式各樣的互聯網增值業務，通信運營商將在各個領域中進一步擴大市場占有份額，并獲取巨大的經濟效益。