李賀武，吳雙橋，范云濤

（1.清華大學信息化技術中心無線與移動網(wǎng)絡技術研究室 北京100084；2.清華信息科學與技術國家實驗室（籌）北京100084）

1 引言

以iPhone為代表的智能終端的出現(xiàn)，使得移動互聯(lián)網(wǎng)進入飛躍式發(fā)展的時代[1,2]。各類移動終端的應用越來越普及，終端和移動應用數(shù)量呈爆炸式增長，直接導致移動互聯(lián)網(wǎng)對IP地址的需求激增。據(jù)工業(yè)和信息化部2012年所做的調(diào)研，未來5年，我國IP地址需求總量可能高達345億個，在當前IPv4地址已經(jīng)分配完畢的情況下，IPv6商用的現(xiàn)實價值和戰(zhàn)略意義更加明顯，盡早面向IPv6研發(fā)和遷移移動互聯(lián)網(wǎng)應用已經(jīng)成為相關行業(yè)發(fā)展的必然趨勢[3～5]。

IPv6移動互聯(lián)網(wǎng)應用的研發(fā)與部署與IPv6基礎網(wǎng)絡環(huán)境、移動終端對IPv6的支持程度密不可分。然而存在多種原因導致當前IPv6接入環(huán)境復雜多變，且移動終端操作系統(tǒng)對IPv6的支持情況也存在巨大差異，使得IPv6移動互聯(lián)網(wǎng)應用面臨諸多挑戰(zhàn)。在國家“下一代互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務試商用及產(chǎn)業(yè)化專項”的支持下，我國已有百所高校完成了IPv6的升級改造工作并實現(xiàn)了IPv6的普遍接入能力，IPv6用戶規(guī)模已經(jīng)達到200萬人。因此，針對高校采用IPv6技術研發(fā)移動互聯(lián)網(wǎng)應用，具有重要的示范作用。

2 IPv6接入環(huán)境與終端支持現(xiàn)狀

2.1 校園IPv6接入環(huán)境

對于新建網(wǎng)絡，采用IPv6/IPv4雙棧技術是校園提供IPv6接入服務的首選方案。但對于在現(xiàn)有IPv4網(wǎng)絡上提供IPv6接入的服務，則有許多不同的過渡方案。由于IPv4與IPv6本質上的互不兼容性，為實現(xiàn)兩者的互聯(lián)互通，必須使用IPv4/IPv6過渡技術。針對不同的應用場景，已經(jīng)向國際互聯(lián)網(wǎng)工作組（IETF）提出了為數(shù)眾多的過渡技術的標準或者草案。過渡技術本身可分為隧道技術和翻譯技術，兩者因其實現(xiàn)方法不同，又可以細分為不同的子類，見表1，其中包括清華大學提出的國際標準4over6過渡技術[6]以 及IVI翻 譯 技 術[7]。

2.2 移動終端對IPv6的支持現(xiàn)狀

接入網(wǎng)的IPv6環(huán)境紛繁復雜，移動終端對IPv6的支持情況更是如此。多數(shù)移動終端操作系統(tǒng)在設計時并未對IPv6給予足夠的重視，因此對IPv6的支持能力相對不完善，對移動終端對IPv6的支持情況詳細分析如下。

目前主流的移動終端操作系統(tǒng)對IPv6的支持情況[8]見表2。需要注意的是，表2中的IPv6支持僅指Wi-Fi側的IPv6支持，主流的移動終端尚未在2G/3G鏈路支持IPv6。

具體而言，Android系統(tǒng)的Linux內(nèi)核采用的是2.6以后的版本，其TCP/IP協(xié)議棧本身已經(jīng)包含IPv6，較低版本的Android系統(tǒng)并沒有編譯IPv6模塊[9]，因此并不支持IPv6。Android 2.2以后的版本在Wi-Fi側支持IPv6，但有很多不完善之處：首先，Android系統(tǒng)不支持DHCPv6，只能通過RA方式獲得IPv6地址；其次，經(jīng)過實驗驗證，在IPv6單棧的Wi-Fi環(huán)境下，Android終端獲得IPv6地址后不久，會自動斷開Wi-Fi連接。相對于Android系統(tǒng)，iOS對IPv6的支持能力相對好一些。iOS從4.1版本開始全面支持IPv6，其中從4.0版本開始支持無狀態(tài)的DHCPv6，從4.3.1版本開始支持有狀態(tài)的DHCPv6。

表1 IPv4/IPv6過渡技術分類

表2 主流終端操作系統(tǒng)對IPv6的支持情況

圖1 IPv6環(huán)境探測

3 針對IPv6 At Tsinghua平臺的關鍵設計

對終端及網(wǎng)絡的IPv6環(huán)境進行有效的探測，已經(jīng)成為移動互聯(lián)網(wǎng)上層應用有效使用IPv6資源的關鍵。盡管當前已存在若干IPv6環(huán)境探測工具，如iOS平臺上的IPv6 ToolKit，Android平臺的IPv6 Detector、IPv6 and More、IPv6Config等，但這些應用難以集成到其他應用平臺上，且部分應用存在著安全性、兼容性等諸多問題。

為此，研發(fā)了一個IPv6環(huán)境探測的平臺工具，如圖1所示。該工具的主要功能包括：探測終端本身是否支持IPv6、探測接入網(wǎng)的IPv6環(huán)境、呈現(xiàn)當前的IPv6地址等。

所采用的關鍵技術具體介紹如下。

（1）探測終端本身是否支持IPv6

在iOS平臺下，由于iOS平臺對IPv6的支持有著明確的分界點——從iOS 4.0開始支持IPv6[8]，所以可以通過讀取版本號判斷終端對IPv6的支持程度；在Android平臺下，Linux系統(tǒng)中判斷系統(tǒng)是否支持IPv6的方法為：判斷/proc/net/if_inet6文件是否存在。

（2）探測接入網(wǎng)的IPv6環(huán)境

通過對IPv6地址特點的分析得到。

（3）呈現(xiàn)當前的IPv6地址

在iOS平臺下，IPv6的地址是通過獲取網(wǎng)絡接口對應的套接字地址得到的[10]，Android平臺獲取IPv6地址的方式有所不同。盡管Android系統(tǒng)提供了獲取IPv6地址的API，但該API在4.0以下版本中返回的地址為空；通過系統(tǒng)命令（如“ifconfig”、“ip addr”）可以獲取IPv6地址，但有些終端廠商會將此類系統(tǒng)命令裁剪掉。事實上，Linux系統(tǒng)會將IPv6地址寫入/proc/net/if_inet6文件中，通過讀取該文件即可獲得當前的IPv6地址。

4 At Tsinghua平臺的主要功能

4.1 接入網(wǎng)Wi-Fi認證

清華大學校園網(wǎng)接入認證按照流量階梯計費，為鼓勵大家向IPv6技術過渡，對用戶產(chǎn)生的IPv6流量不計費?！癢i-Fi認證”提供了無線校園網(wǎng)的接入認證功能，輸入一次用戶名、密碼之后，即可享用一鍵登錄，連接速度快，且可穩(wěn)定地維護聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)。提供的功能包括關閉Wi-Fi校園網(wǎng)自動下線、帶外認證其他地址以及連接管理等。清華大學校園網(wǎng)Wi-Fi認證界面如圖2所示。

圖2 Wi-Fi認證界面

4.2 教室資源推薦系統(tǒng)

教室資源推薦系統(tǒng)基于校園環(huán)境和大規(guī)模Wi-Fi網(wǎng)絡，面向在校師生提供教室和網(wǎng)絡資源的推薦服務。應用主要依據(jù)Wi-Fi網(wǎng)絡所提供的用戶關聯(lián)信息、網(wǎng)絡使用信息，結合Wi-Fi網(wǎng)絡接入點（access point）的位置信息，幫助用戶定位空閑資源。業(yè)務系統(tǒng)采用C/S架構，服務器后臺采用IPv4/IPv6雙棧部署。在終端支持IPv6的情況下，將優(yōu)先通過IPv6網(wǎng)絡使用系統(tǒng)服務。教室資源推薦系統(tǒng)的使用界面如圖3所示。

圖3 教室資源推薦系統(tǒng)的使用界面

圖4 教學信息系統(tǒng)“一站訪問”界面

從圖3中可以看出，用戶不僅可以看到各個教學區(qū)域、圖書館人數(shù)的估計值，還可以通過人數(shù)變化曲線觀察各個教室的閑忙趨勢。選定教室去向后，還可以通過課表查詢并定位可以利用的教室，從而可以較好地解決學生用戶找自習教室的問題。

4.3 教學信息系統(tǒng)

學校的教學信息系統(tǒng)經(jīng)過多年的沿革與發(fā)展，形成了多套信息系統(tǒng)并存的現(xiàn)狀?！耙徽驹L問”將多套信息系統(tǒng)整合在一起，一次登錄即可訪問多個信息門戶。對于登錄信息，用戶可沿用Wi-Fi認證的信息，也可重新輸入登錄信息，設置之后的每次使用無需再輸入用戶名和密碼，可以一鍵登錄訪問移動Info、信息門戶、網(wǎng)絡學堂和圖書館資源，訪問界面如圖4所示。

4.4 平臺應用情況

校園移動應用平臺At Tsinghua（http://mobileapp.tsinghua.edu.cn/）在2012年3月正式發(fā)布Android版本，同年10月推出iOS版本，截至目前的下載用戶數(shù)已經(jīng)過萬，極大地促進了IPv6在校園用戶中的應用。

5 結束語

面向IPv6設計和研發(fā)移動互聯(lián)網(wǎng)應用已經(jīng)成為相關行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。本文對當前的IPv6接入網(wǎng)絡環(huán)境以及移動終端對IPv6的支持情況進行了分析和小結，并結合所研發(fā)的IPv6校園移動互聯(lián)網(wǎng)應用平臺（At Tsinghua），重點介紹了針對IPv6環(huán)境探測技術以及平臺的主要應用，為探索將移動互聯(lián)網(wǎng)應用與IPv6技術進行進一步有機融合提供參考借鑒。

1 Liu Y,Li H X.Mobile internet diffusion in China:an empirical study.Industrial Management&Data Systems,2010(3):309～324

2 Eric H.Comparative development of the mobile internet in China and Japan.The 9th Chinese Internet Research Conference(CIRC 2011),Washington D C,2011

3 Andersen F-U,Caviglione L.Survey of IPv6 functional interoperability for mobile internet.Proceedings of 2nd International Conference on Mobile Technology,Applications and Systems,Seattle,WA,USA,2005

4 Vaughan-Nichols S J.Mobile IPv6 and the future of wireless internet access.Computer 2003,36(2):18～20

5 Kernen A,Arkko J,Krishnan S,et al.Towards an IPv6 world in mobile networks.Ericsson Review,2011

6 Wu J,Cui Y,Li X,et al.4over6 Transit Solution Using IP Encapsulation and MP-BGP Extensions.IETF RFC5747,2010

7 Bao C,Huitema C,Bagnulo M,et al.IPv6 Addressing of IPv4/IPv6 Translators.IETF,RFC 6052,2010

8 http://en.wikipedia.org/wiki/Comparison_of_IPv6_support_in_operating_systems

9 董智明,張志榮,張長學等.智能終端主流平臺——Android的IPv6分析.移動通信，2011,35(1):80～84

10 http://stackoverflow.com/questions/7072989/iphone-ipad-how-to-getmy-ip-address-programmatically