IPv6协议升级Internet技术

随着Internet的迅速增长和要求唯一IP地址的无线设备的激增，IPv4开始有点力不从心了，而下一代协议IPv6的脚步声则越来越近了。目前，所面临的已经不是是否应当由IPv4转到IPv6的问题，而是何时转到IPv6的问题。随着IP地址需求量的指数增长，IPv4已经不再适用了。

各种任务数量的增长，推动了今天IPv4网络向IPv6网络的发展，人们所面临的问题是它们的长期合作和共存。许多技术将逐渐适应存在于现有IPv4网络上的新的IPv6应用，转换的主要要求有3个：既不中断IPv4服务，任何时候、任何地点可用IPv6服务，以及最低限度的运作成本、学习和支持。

IPv6的优点对IP地址日益增长的需要是IPv6发展的主要催化剂。据估计，仅在无线领域，需要接入Internet的移动电话、PDA和其它的无线设备就超过10亿个，而且每个设备都需要自己唯一的IP地址。数十亿个新的家庭Internet应用——从电视到冰箱再到电表，它们也将通过各种技术连接，而这些设备也都需要自己的IP地址。

以前，像MIT和AT&T都分配了A类IP网址。到今天，它们每一个都控制了160亿个以上的地址，而整个中国只拥有90亿个不连续的地址块。因此，如今申请IP地址的公司只能使用剩下的B类和C类IP网的地址部分了。IPv4拥有32比特的地址空间，而IPv6所拥有的地址空间则为128比特。

IPv6带来的并不仅仅是地址的扩展。它的自动配置或自动发现特性将淘汰需要大量人力的昂贵方法，这种方法是管理动态主机配置协议(DHCP)服务器的，而多数大型机构都利用这种服务器来管理它们的IPv4地址。IPv6将使用一种无国籍的自动配置方法，这种配置方法与一个接口ID相结合，例如机器现有的MAC地址，以及来自本地路由器的网络前缀等，以便为其分配IP地址而不是由DHCP服务器来分配。

IPv6也将提供一个对等网应用的基础设施，这个基础设施将允许使用端到端的全球寻址机制。这种设置将消除在一些大型企业网络边缘对网络地址转换(NAT)设备的需求，因为这些设备会减慢加密过程，而且对于VoIP、移动IP等应用效率很低。

IPv6的实施方案在IETF的下一代转换工作组(NGtrans WG)中，Cisco在IPv6基础设施的定义和配置中扮演了一个领导者的角色。Cisco的6Bone路由器是6Bone基础设施的一个关键部分，这个设施是一个建立于现有Internet上的IPv6的实验网络，它为IPv6的开展和实施提供了一个真实的实验平台。另外，Cisco还发布了支持新的IPv6特性的Cisco IOS 12.2(2)T，这个版本允许在适应期期间IPv4和IPv6两种协议共存。

1.IPv6在IPv4核心网上建通道

许多数据封装技术在6Bone实验网络上使用已经多年了。这种技术将IPv6流量压缩到IPv4数据包内，并通过IPv4核心网或Internet来发送数据包。它只要求客户配置Cisco IOS入口和出口路由器，这要优于对整个网络范围内IP基础设施的升级。

2.IPv6的专用数据链路层

这些年来，通过发展帧中继和ATM等第二层技术，许多服务提供商已设计了用于数据服务的WAN和MAN。在这些基础设施上，通过配置ATM上的IPv6或挂接于IPv6路由器上的帧中继永久虚电路(PVC)来提供专用的IPv6服务。

这种方法的优点在于它隔离了IPv6和IPv4流量，因而如果在IPv6链接上发生了故障，就可以减小对IPv4网络的影响。

日本的IIJ公司已在日本及日本和美国之间建起了最大的IPv6主干网之一，并于2000年9月开始提供本地IPv6服务。IIJ直接通过专用的接入串行线来传输IPv6流量，它也开展了用于网络和服务器管理的IPv6数据中心服务。

3.使用MPLS的IPv6主干网

Cisco相信，随着将来IPv6流量的大量增长，多协议标记交换技术(MPLS)将成为ISP转向IPv6的一个最佳选择。这是因为它的开发成本更低，VPN配置更简单，而且还具有流量管理的能力。自2001年中期起，一半以上已配置了Cisco 12000 Internet路由器的客户，或者考虑或者已经配置了MPLS。

利用MPLS，客户就能更容易地扩展流量。由于MPLS路由器交换数据包是基于标记而不是基于地址查找的，因而带给硬件的负担就更小。利用MPLS进行转发并利用IPv6来传递应用，ISP就能在MPLS路径上发送IPv6。这种方法将使ISP得到与如今的ASIC交换相似的强大性能，却无须对硬件基础设施进行成本高昂的升级。

Cisco设计了一种称为6PE(IPv6 Provider Edge Router over MPLS)的特性来支持MPLS，这种特性将允许服务提供商在任何时间、任何地点将IPv6与MPLS网络相结合。6PE现在正处于开发之中，它将于2001年下半年发布。

双堆栈网络:从IPv4到IPv6在开展双堆栈网络时，主机同时运行两种协议，使应用一个一个地转向IPv6进行传输。它主要用于与IPv4和IPv6设备都进行通信的应用。双堆栈将在Cisco IOS软件平台上使用，以支持应用和Telnet、SNMP以及在IPv6传输上的其它协议等。对于ISP来说，双堆栈带来了很多优点。

1.管理并解决双控制面网络的故障。2.选择并配置内部网间路由协议(IGP)。这个协议包括一个综合协议，例如中间级系统到中间级系统协议，这个协议为IPv4和IPv6路由计算SPF(短径优先)；也包括用于IPv4的OSPFv2协议和用于IPv6的OSPFv3。3.完成全面的网络升级以得到IPv6对所有网络设备的支持。

这些网络设备或者仅是软件，或者同时包括硬件和软件，因为高速接口可能需要IPv6的硬件转发。Cisco方案提供了这种配置能力，但是要进行精密的计划和网络管理可能还需要在实施之前做更多的调查研究。

例如，Zama在西雅图、圣何塞、洛杉矶、香港、汉城和东京等地建立了IPv6的节点，并通过租用线路将它们连接。Zama使用了运行Cisco IOS 12.2T的Cisco 7200和Cisco 7500路由器，当IPv6可使用它的Cisco IOS版本时，它们就升级到Cisco 12000 Internet路由器和Catalyst交换器。

Zama计划实施双堆栈和NAT协议转换(NAT-PT)，NAT-PT是由IETF NGtrans WG所指定的。它们为早期用户提供了IPv6的商业级支持和网络服务，也在亚洲和北美的早期用户之间架起了一座桥梁。它们的网络能够传输本地的IPv6流量和IPv4流量。当需要在仅使用IPv4协议和仅使用IPv6协议的主机之间进行双向转换时，NAT-PT是一个很好的选择。NAT可与现有的Internet客户/服务器模式(服务器具有正式的IPv4地址，客户端在NAT设备之后)相匹配。Cisco IOS软件也为IPv4提供了实施NAT的一个强大工具，使它成为Cisco IPv6业务的一个关键组成部分。与IPv4使用的NAT不同，NAT-PT将成为转换到IPv6过程中的一个暂时的桥梁。

无线成为IPv6的第一个应用无线可能会成为IPv6的第一个“杀手”应用程序，这是由于在Internet的每个接入点，移动设备都需要一个全球范围的正式IP地址。例如，最近英国电信向RIPE-NCC申请3000万个IPv4地址以提供通用分组无线服务(GPRS)，因为英国目前已经拥有了一些IPv4地址。由于10亿个以上的用户都希望到2005年能够进行全球移动，所以都得到IPv4地址就不太容易了。

在2000年发布的3GPPP规范中，IPv6成了无线的第三代标准。到2002年，IPv6将进入无线IP多媒体子系统中，这个子系统包括将语音和数据拆分后送到网络中的路由器及服务器。这意味着新的IPv6设备能对手持设备分配IPv6地址。

UMTS在其第5版规范中，要求在IP多媒体部分使用专用的IPv6，这个规范有望于2002年上半年发布。NTT DoCoMo今天已经拥有2000万个无线用户，它也正计划提供IPv6服务而不是利用双NAT层来提供服务。

在对IPv6进行了多年的早期测试并对其实施了某些应用之后，由IPv4转向IPv6获得了巨大的动力。IPv6将把人们带回到一个端到端的全球寻址的基础设施，消除了破坏这种性能的应用网关和NAT。对于处理大量增长的Cable、DSL、Ethernet及无线设备等在线设备来说，端到端的寻址变得重要起来。