從幾種典型業(yè)務(wù)看IPv6的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

IPv6協(xié)議及其相關(guān)技術(shù)無疑已成為下一代網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的熱點(diǎn)之一。近年來已有大量文章介紹了IPv6協(xié)議的特點(diǎn)以及其與IPv4協(xié)議相比較的優(yōu)越性，關(guān)于IPv4向IPv6轉(zhuǎn)移的技術(shù)性方案研究也得到了極大關(guān)注。然而，就目前來看，盡管對(duì)于IPv6替代IPv4協(xié)議這一大趨勢(shì)已得到了業(yè)界的廣泛認(rèn)同，但是除了地址空間的擴(kuò)展這一點(diǎn)之外，對(duì)于什么樣的應(yīng)用才真正需要IPv6協(xié)議的大規(guī)模部署卻沒有一個(gè)非常明確的結(jié)論。與IPv4相比較，IPv6在可用IP地址空間，改善端到端的安全性，對(duì)于移動(dòng)通信的內(nèi)在支持，提高服務(wù)質(zhì)量（QoS）以及減輕系統(tǒng)管理負(fù)擔(dān)等方面都有著顯著的優(yōu)勢(shì)。但是，考慮到IPv4已在全世界得到了極為廣泛的應(yīng)用，為了盡快推動(dòng)IPv4到IPv6的升級(jí)，就需要業(yè)界，尤其是網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商，清楚地認(rèn)識(shí)到IPv6能帶來什么IPv4沒有的功能，并能為他們帶來什么樣的新業(yè)務(wù)和新的利潤(rùn)來源。筆者認(rèn)為，那些過去由于受到IPv4協(xié)議的技術(shù)限制而未能得到大規(guī)模開展、商業(yè)應(yīng)用模式比較成熟的業(yè)務(wù)將是一個(gè)重要的突破點(diǎn)。以下將以幾種典型業(yè)務(wù)為例分析IPv6的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。
　　移動(dòng)IP將迎來新契機(jī)
　　近年來，隨著筆記本電腦、個(gè)人數(shù)字助理以及手機(jī)等移動(dòng)手持設(shè)備功能的增強(qiáng)以及應(yīng)用的普及，移動(dòng)計(jì)算已經(jīng)得到了業(yè)界越來越多的關(guān)注。人們已不再滿足于只在家里或辦公室里打電話、收發(fā)傳真和電子郵件，而更多地依賴于隨時(shí)隨地的通信和信息獲取，這就要求移動(dòng)手持設(shè)備也具有隨時(shí)隨地進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)訪問的能力。雖然射頻技術(shù)和無線連接技術(shù)為此提供了物理上的實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)，但是完整的業(yè)務(wù)提供仍舊需要網(wǎng)絡(luò)協(xié)議方面的支持。長(zhǎng)期以來，一個(gè)關(guān)鍵性的問題在于，IP協(xié)議體系并不是針對(duì)移動(dòng)設(shè)備而設(shè)計(jì)的，對(duì)于總是處于漫游狀態(tài)中通信設(shè)備的IP地址分配，連接維護(hù)以及用戶標(biāo)識(shí)等問題沒有一個(gè)現(xiàn)成的解決方案。為此，許多標(biāo)準(zhǔn)化組織和設(shè)備廠商紛紛投入了移動(dòng)IP（Mobile IP）標(biāo)準(zhǔn)的研究和制訂工作。移動(dòng)IP協(xié)議的工作原理，其中的主要概念包括了本地代理（Home Agent-HA）和外地代理（Foreign Agent-FA）等。具體的工作流程為，每一個(gè)移動(dòng)設(shè)備（稱為移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，Mobile Node）都事先按照其原始位置向一個(gè)本地代理進(jìn)行注冊(cè)，并建立所屬關(guān)系。當(dāng)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)漫游到一個(gè)新的位置時(shí)，它需要向當(dāng)前位置的代理設(shè)備，即外地代理進(jìn)行注冊(cè)，并提供其本地代理的相關(guān)信息。外地代理則負(fù)責(zé)與移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的本地代理進(jìn)行聯(lián)系，并建立起一個(gè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)隧道（Tunnel），以確定與該移動(dòng)節(jié)點(diǎn)相關(guān)的通信數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)路由。這樣，當(dāng)其它設(shè)備需要與已經(jīng)漫游到新位置的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信時(shí)，只需將數(shù)據(jù)包發(fā)送到移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的本地代理處，而由本地代理通過建立好的隧道將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到外地代理處并最終由外地代理傳送給移動(dòng)節(jié)點(diǎn)。這就相當(dāng)于一個(gè)人在外出到異地時(shí)，可以要求其家庭所在的郵局將發(fā)來的郵件轉(zhuǎn)寄到異地的新地址（有關(guān)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)與代理之間的注冊(cè)過程以及相應(yīng)的隧道建立過程等細(xì)節(jié)內(nèi)容，有興趣的讀者可以參考IETF的技術(shù)文檔RFC2002）。早期的移動(dòng)IP研究一直是基于IPv4協(xié)議體系，它雖然可以解決節(jié)點(diǎn)漫游的問題，但是其應(yīng)用必將引發(fā)為大量的手持設(shè)備分配IP地址的需求。IPv4協(xié)議有限的地址空間顯然無法滿足這一需求，而相對(duì)的，IPv6的128位地址編碼使其具備了提供2的128次方個(gè)IP地址的能力，完全可以適應(yīng)移動(dòng)IP的推廣。而同時(shí)，IPv6協(xié)議中內(nèi)置的鄰接節(jié)點(diǎn)自動(dòng)發(fā)現(xiàn)機(jī)制更是可以大大加速和簡(jiǎn)化移動(dòng)節(jié)點(diǎn)向代理的注冊(cè)過程，因此可以說，IPv6協(xié)議的應(yīng)用將極大地推動(dòng)移動(dòng)IP協(xié)議以及手持設(shè)備的大規(guī)模使用。
　　VoIP將突破應(yīng)用瓶頸
　　自上世紀(jì)90年代中以來，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備公司和運(yùn)營(yíng)商們?cè)贗P電話和VoIP業(yè)務(wù)推廣上投入的精力不可謂不多，然而，盡管網(wǎng)絡(luò)設(shè)備公司和運(yùn)營(yíng)商們一直在大力鼓吹IP電話和VoIP業(yè)務(wù)的低成本優(yōu)勢(shì)，并在個(gè)人用戶市場(chǎng)取得了不錯(cuò)的成績(jī)，但大多數(shù)企業(yè)用戶仍舊對(duì)此持一種猶豫觀望的態(tài)度。VoIP業(yè)務(wù)在企業(yè)用戶市場(chǎng)普及受阻的原因可能是多方面的，但其中之一的問題在于，傳統(tǒng)電話的用戶早已習(xí)慣了PSTN網(wǎng)絡(luò)的高可靠性和可用性以及話音質(zhì)量的保證。但是，目前的VoIP業(yè)務(wù)主要還是建立在IPv4協(xié)議基礎(chǔ)之上的，而由于IPv4逐跳路由和“盡力而為”轉(zhuǎn)發(fā)等的限制，使得基于IPv4的Internet在服務(wù)質(zhì)量保證和擁塞/延遲控制等方面難以滿足語音通信的需要。
　　相對(duì)而言，IPv6的一個(gè)革新之處在于它增強(qiáng)了對(duì)于服務(wù)質(zhì)量（QoS）的考慮。 首先，IPv6的包頭結(jié)構(gòu)有所變化，采用了業(yè)務(wù)流類型字段（8bit）和流標(biāo)簽字段（20bit），業(yè)務(wù)流字段擴(kuò)大到1個(gè)字節(jié)，這就可以定義256個(gè)級(jí)別的優(yōu)先級(jí)，對(duì)各種多媒體信息根據(jù)緊急性確定數(shù)據(jù)包的優(yōu)先級(jí)，從而保證每一項(xiàng)服務(wù)都能達(dá)到用戶滿意的質(zhì)量，這與IPv4中的TOS字段相比已經(jīng)有了很大提高。IPv4是一個(gè)無連接的協(xié)議，為了讓每一個(gè)包找到自己的路徑以到達(dá)目的地址，同一數(shù)據(jù)流的包和包之間并沒有相關(guān)性，所以中間路由器對(duì)于每一個(gè)包都是單獨(dú)處理的，結(jié)果是同一個(gè)業(yè)務(wù)流的前后兩個(gè)數(shù)據(jù)包可能是通過不同的路徑到達(dá)目的地址的。對(duì)每一個(gè)包的獨(dú)立處理，就會(huì)略微增加每一個(gè)包的處理時(shí)間，對(duì)于文件傳輸?shù)葢?yīng)用可能影響不大，但是對(duì)于視頻廣播或者點(diǎn)播來說，延時(shí)的增加和不確定性會(huì)造成收看質(zhì)量的嚴(yán)重下降。為此，在IPv6中，同一個(gè)業(yè)務(wù)流的所有數(shù)據(jù)包采用相同的流標(biāo)簽，這樣當(dāng)路由器檢測(cè)到相同的流標(biāo)簽的時(shí)候就采用相同的路徑發(fā)出去，而不需要為每一個(gè)數(shù)據(jù)包重新選擇路由，從而大大提高了數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)的效率，降低了端到端的延遲。
　　因此，我們可以認(rèn)為，隨著IPv6協(xié)議得到廣泛采用，VoIP也才有可能隨之在企業(yè)用戶市場(chǎng)得到普遍接受，并推動(dòng)軟交換技術(shù)在通信網(wǎng)絡(luò)中的深入發(fā)展。同時(shí)，我們也可以預(yù)測(cè)，進(jìn)一步的諸如視頻點(diǎn)播、視頻會(huì)議等關(guān)聯(lián)應(yīng)用也將得到長(zhǎng)足的發(fā)展?！　?br /> 家庭網(wǎng)絡(luò)安全將得以保障
　　隨著諸如IEEE 1394和藍(lán)牙（BLUETOOTH）等新標(biāo)準(zhǔn)的提出和完善，越來越多的家電設(shè)備也將會(huì)具備網(wǎng)絡(luò)連接和數(shù)據(jù)通信的能力。通過內(nèi)置在新一代家電產(chǎn)品中的嵌入式設(shè)備（包含了各種芯片和處理器），用戶將可以通過網(wǎng)絡(luò)來遠(yuǎn)程訪問家中電器設(shè)備并向其發(fā)送指令。用戶家里的各類電器如電視、DVD、冰箱等，數(shù)碼設(shè)備如數(shù)字相機(jī)、攝像機(jī)以及家庭局域網(wǎng)等將可以通過一個(gè)被稱為家庭網(wǎng)關(guān)（Home Gateway）的設(shè)備連接到外界的Internet和無線通信網(wǎng)絡(luò)上。
　　在基于IPv4的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境里，上述構(gòu)想的最終實(shí)現(xiàn)還面臨著一些困難。首先，由于IPv4所支持的地址空間有限，還無法為大量的家用電器設(shè)備都分配一個(gè)唯一的IP地址，盡管可以利用諸如NAT、私有地址空間等技術(shù)來繞過這一限制。但是，大多數(shù)家庭用戶對(duì)于IP網(wǎng)絡(luò)的原理和配置并不是十分熟悉，復(fù)雜的設(shè)置和管理將嚴(yán)重阻礙用戶對(duì)于新技術(shù)的接受程度。另外，安全性的問題也是值得考慮的，用戶當(dāng)然不希望其他人可以輕易侵入自己的家庭網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行惡做劇或破壞，而IPv4協(xié)議在這方面也存在著不足。
　　IPv6的推出首先有效地解決了地址空間的問題，可以充分保證新出廠的家電設(shè)備、數(shù)碼設(shè)備等都預(yù)置一個(gè)唯一的IP地址，并且可以在簡(jiǎn)單的設(shè)置后進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)接入。同時(shí)，IPv6中設(shè)計(jì)有專用的安全報(bào)頭，可以用于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備對(duì)用戶接入的合法性進(jìn)行檢查，也可以用于檢查源地址和接入實(shí)際地址的一致性。而當(dāng)一旦有任何盜竊事件發(fā)生后，警方還可以通過設(shè)備內(nèi)帶的IP地址對(duì)其進(jìn)行追蹤。另外，Ipsec是專門為IPv6設(shè)計(jì)的安全性協(xié)議，用于在IPv6網(wǎng)絡(luò)中提供用戶與用戶之間端到端的安全性，從而保證只有可信賴的用戶可以向家庭網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)或發(fā)送指令。
　　在線游戲?qū)]灑自如
　　與通常的網(wǎng)絡(luò)游戲不同，這里所指的在線游戲指的是用戶通過諸如索尼公司的PLAY STATION或微軟公司的XBOX等家庭游戲機(jī)設(shè)備連接到網(wǎng)絡(luò)上，和其它用戶一同參與游戲的業(yè)務(wù)模式。隨著以PLAY STATION和XBOX為代表的新一代家庭游戲機(jī)的普及，已在全球范圍內(nèi)形成了一個(gè)巨大的市場(chǎng)。但是，當(dāng)前的家庭游戲機(jī)應(yīng)用仍是以家庭用戶購買游戲軟件并獨(dú)立玩游戲或最多兩人對(duì)戰(zhàn)的模式為主。 其實(shí)，目前的許多游戲機(jī)上都已經(jīng)內(nèi)置了網(wǎng)絡(luò)接入的物理端口，比如，PLAY STATION 2就帶有PC卡插槽、IEEE 1394端口和USB端口；而世嘉公司的Dreamcast則帶有內(nèi)置的調(diào)制解調(diào)器和電話線接口。因此，可以想見，如果用戶可以通過網(wǎng)絡(luò)與其它地方的用戶一起參與游戲，則必將掀起又一次的熱潮。類似的過程在PC游戲上早已有了先例：隨著用戶可以通過PC連接到網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行游戲，單機(jī)版的游戲幾乎已經(jīng)退出了市場(chǎng)，而聯(lián)網(wǎng)游戲的市場(chǎng)則得到了迅速增長(zhǎng)。
　　然而，當(dāng)前的在線游戲主要仍舊是基于IPv4協(xié)議的，這在很大程度上限制了在線游戲產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。究其原因主要表現(xiàn)在，由于受到IPv4地址空間的限制，目前的在線游戲運(yùn)營(yíng)模式仍以客戶-服務(wù)器模式為主，這就要求游戲玩家通過網(wǎng)絡(luò)接入到游戲服務(wù)器上參與游戲的進(jìn)行。對(duì)于許多游戲而言，這一模式并不是非常適合的。由于受限于不同地域網(wǎng)絡(luò)接入的速度以及服務(wù)器的規(guī)模，可以同時(shí)參加游戲的人數(shù)也因此而受到了限制。同時(shí)，由于IPv4協(xié)議在網(wǎng)絡(luò)連接的可靠性與安全性方面的缺陷，玩家經(jīng)?？赡軙?huì)遭遇到游戲進(jìn)行中因?yàn)榈艟€而被迫退出，參與游戲的積分或虛擬物品被盜用等問題。另外，因?yàn)橥婕铱赡苤皇窍Ｍ妥≡谂R近街區(qū)的其它一個(gè)或幾個(gè)玩家進(jìn)行游戲?qū)?zhàn)，接入服務(wù)器的模式就顯得有些舍近求遠(yuǎn)了。對(duì)于這些問題，IPv6的出現(xiàn)則給出了很好的解決辦法。首先，IPv6中支持了完全的對(duì)等模式的TCP/IP協(xié)議，完全適用于網(wǎng)絡(luò)游戲?qū)?zhàn)。其次，IPv6巨大的可用地址空間和良好的穩(wěn)定性與可擴(kuò)展性等特點(diǎn)可以極大地簡(jiǎn)化用戶參與網(wǎng)絡(luò)游戲的配置過程并可以大大提高游戲參與人數(shù)的支持能力。第三，IPv6的安全性考慮也可以保證用戶在參與游戲過程中的隱私性、連接可靠性和在線物品的安全性。最后，IPv6中對(duì)于移動(dòng)IP的支持能力也可以使得用戶將能夠隨時(shí)隨地參與游戲而不再受位置限制（如只能在家中玩），推動(dòng)手持式游戲設(shè)備的迅速普及。可以預(yù)見，在IPv6協(xié)議的支持下，在線游戲業(yè)務(wù)將從當(dāng)前的客戶-服務(wù)器模式遷移到客戶-服務(wù)器加對(duì)等模式。　　
結(jié)論
　　雖然，業(yè)界目前對(duì)于什么可能是IPv6的殺手級(jí)應(yīng)用還沒有一個(gè)明確統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)，但仍舊可以說，IPv6必將成為下一代網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的基礎(chǔ)并在推動(dòng)新型業(yè)務(wù)的發(fā)展上具有十分重要的戰(zhàn)略地位。中國(guó)的電信運(yùn)營(yíng)商和設(shè)備制造商都非常關(guān)注IPv6技術(shù)的發(fā)展，并已經(jīng)在積極參與建設(shè)IPv6商用試驗(yàn)網(wǎng)，希望能夠充分抓住這一機(jī)遇，不僅要在下一代互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)和資源分配中力爭(zhēng)更大的發(fā)言權(quán)，而且還要利用基于IPv6的互聯(lián)網(wǎng)在我國(guó)從基礎(chǔ)設(shè)施、服務(wù)與應(yīng)用、媒體與內(nèi)容、設(shè)備制造等層面形成新的巨大產(chǎn)業(yè)，拉動(dòng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。從全局觀點(diǎn)看，IPv6也許是比3G更為重要的一次機(jī)遇。