【摘 要】文章探討了下一代互聯網IPv6選擇的必然性，簡要介紹了互聯網IPv6化的網絡技術方案及演進步驟。同時，結合國內電信運營商互聯網運營支撐的網絡設備基本情況，介紹了各運營商的一些演進思路和做法。最后，指出總結IPv6研究和實踐的技術成果是高效、低成本地實現全互聯網IPv6化的關鍵要素。

【關鍵詞】互聯網 IPv6演進 雙棧

1 互聯網IPv6及過渡技術概述

隨著互聯網規(guī)模的不斷擴大，網民數量的不斷增加，全球互聯網所使用的IPv4地址數量遇到了發(fā)展瓶頸；同時，由于互聯網在人們生活中的日益普及，泛在網、物聯網應用的興起，可能使得我們身邊的每一樣東西都需要連入互聯網，更加速其日益走向耗盡的邊緣。根據IANA的報告顯示，到2012年左右基本沒有再可分配的IPv4地址塊資源，互聯網將面臨著一個網絡IP地址基礎資源匱乏的危機。

為應對這一危機，目前普遍認為最有效的解決途徑，便是在互聯網中應用IPv6技術。IPv6是IETF設計的用于替代現行版本IP協議(IPv4)的下一代IP協議。與IPV4相比，IPV6具有以下幾個優(yōu)勢：具有更大的地址空間；使用更小的路由表；增加了增強的組播(Multicast)支持以及對流的支持(Flow Control)，這使得網絡上的多媒體應用有了長足發(fā)展的機會，為服務質量(QoS，Quality of Service)控制提供了良好的網絡平臺；加入了對自動配置(Auto Configuration)的支持；具有更高的安全性。當然，IPv6并非十全十美，不可能解決所有問題。如由于IP地址匱乏情況的緊迫，造成IPv6未完善地考慮向下兼容的問題。目前，許多企業(yè)和用戶的日常工作越來越依賴于互聯網，人們無法容忍在協議過渡過程中出現的嚴重問題；所以，IPv6技術的采用步驟關鍵是IPv4向IPv6技術的過渡演進和兩者間的互通的問題。

在IPv4向IPv6過渡的初期，基于IPv6的業(yè)務還帶有相當程度的試驗和探索性質，Internet上的絕大部分應用仍然是基于IPv4的，Internet的主體也仍然采用IPv4，IPv6網絡僅在局部構成中小型網絡。這一階段的問題首先是使各個相對孤立的IPv6網絡之間能夠相互通信；其次，IPv6孤島需要訪問的資源大部分仍然處在基于IPv4的Internet主體網絡中，需要解決IPv6網絡中的主機訪問IPv4網絡的問題；而且此時IPv6的地址分配還處在IPv4地址的陰影當中，大量IPv6特定網段的地址或者IPv4向IPv6的映射網段地址構成IPv6路由表的重要組成部分。

當基于IPv6的業(yè)務普遍實現大規(guī)模應用后，從IPv4到IPv6的過渡就進入了IPv4與IPv6并存的中期階段。在這一階段，IPv6網絡已經形成規(guī)模，構成了獨立于IPv4網絡的從接入網、駐地網到核心網的完整網絡結構。這一階段最重要的任務是如何解決IPv4和IPv6網絡中的主機和資源互訪過程中出現的種種問題，其次是如何將IPv4網絡中的節(jié)點升級到IPv6，以及如何將IPv4中的網絡資源和業(yè)務、應用遷移到IPv6網絡中去。

最后，當IPv4網絡中的絕大部分業(yè)務和應用都遷移到IPv6網絡以后，IPv4到IPv6的過渡就進入了后期階段。這一階段與初期階段相反，網絡的狀況是“IPv4孤島，IPv6海洋”。要解決的問題變成了如何連接互不連接的IPv4網絡，如何讓IPv4網絡中的主機能夠訪問IPv6網絡中的資源。

2 互聯網IPv6演進方案簡析

IPv4向IPv6演進是一個長期復雜的過程，因此在短期內不可能一蹴而就。從實際情況出發(fā)，目前主要存在“純IP網絡演進方案”和“MPLS網絡演進方案”兩種方案。純IP網絡方案是指仍然在骨干、城域、接入層面使用IP網絡作為承載上層業(yè)務的基本手段；MPLS網絡演進方案是指采用MPLS作為承載上層業(yè)務的基本手段。

2.1 純IP網絡演進方案

現有IP網絡向IPv6演進時，可以采用雙棧方式對骨干網絡進行升級改造。采用雙棧方式可以保證原有IPv4業(yè)務和終端不受影響，并逐步引入采用雙?；蚣僆Pv6的業(yè)務和終端。原有IPv4業(yè)務平臺和終端與IPv6業(yè)務平臺和終端之間可以通過地址轉換/ 映射設備進行互通。當原有IPv4業(yè)務平臺和終端逐步向IPv6過渡時，仍然可以保持業(yè)務的正常開展和使用，方案如圖1所示。

圖1 純IP網絡演進方案

方案中IPv4終端與業(yè)務平臺之間可以直接采用IPv4通信；IPv6終端、業(yè)務平臺之間可以直接采用IPv6通信；IPv4終端、業(yè)務平臺與IPv6終端、業(yè)務平臺之間應當進行地址轉換/映射，并將轉換之后的地址信息通過路由控制層面在網絡中傳播，然后才能實現互通。

2.2 MPLS網絡演進方案

現有IP互聯網絡也可以通過部署MPLS技術逐步向IPv6過渡。對于未部署MPLS的IP網絡，可以在全網開啟MPLS協議，并在網絡邊緣部署雙棧協議，通過6PE、6vPE實現IPv6協議的互通，原有IPv4仍然可以使用IPv4以Raw IP方式互通。IPv6和IPv4的互通需要經過地址轉換/映射，并將相應地址廣播至IPv4域或MPLS域中，該方案見圖2。

對于已經部署MPLS的IP網絡，可以在網絡邊緣部署雙棧協議，并通過6PE、6vPE實現IPv4和IPv6分別互通。在網絡邊緣部署地址轉換/映射，并將相應地址分別廣播到對方域中。

在此方案中，IPv6分組被封裝在MPLS LSP中進行傳送實現IPv6組網，同時也保證了原IPv4業(yè)務的正常使用。

圖2 MPLS網絡演進方案

但由于MPLS技術較為復雜，寬帶互聯網中用戶與資源數量龐大，訪問關系比較復雜而且不確定，網絡結構和設備情況復雜，因此目前運營商多選擇“雙棧骨干網絡”方案作為演進目標。

3 互聯網IPv6技術演進步驟探討

中國寬帶互聯網主要由骨干網、省網/城域網、接入網構成。用戶直接通過接入網、城域網經骨干網訪問各種資源并進行互訪。目前寬帶互聯網中以純IPv4方式承載各種應用。寬帶互聯網向IPv6演進主要涉及骨干網、城域網、業(yè)務平臺及公眾用戶的終端。

由于寬帶互聯網非常龐大，涉及內容龐雜，影響范圍大，需要分步驟、分階段向IPv6演進。本文將整個演進初步劃分為“引入期”、“過渡期”、“成熟期”三個階段。