陳航宇 楊文軍

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移動(dòng)IPv6技術(shù)在下一代互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用研究

陳航宇 楊文軍

空軍預(yù)警學(xué)院，湖北 武漢 430019

由于當(dāng)前科技的發(fā)展日新月異，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在很多應(yīng)用方面遇到了前所未有的挑戰(zhàn)，這些因素使得網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展受到了制約。針對(duì)移動(dòng)IPv6 技術(shù)在下一代互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用進(jìn)行探討。

移動(dòng)IPv6；下一代互聯(lián)網(wǎng)；4G；應(yīng)用

引言

隨著互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，為了能夠較好地處理IP地址枯竭等問題，有人提出了發(fā)展新一代協(xié)議的想法，即IPv6協(xié)議。而這個(gè)協(xié)議相比以前的協(xié)議優(yōu)勢極為明顯，不僅不需要設(shè)置固定的IP地址，而且傳輸更加快捷方便，并且是可以移動(dòng)的，這就可以大大地方便用戶，使得他們可以隨時(shí)都可以及時(shí)獲取自己所需的信息，這使得它具有良好的應(yīng)用前景。[1]

1 IPv6發(fā)展概況

1.1 IPv6背景

當(dāng)前，我們主要使用的IP協(xié)議是IPv4，它要求主機(jī)和路由器都必須有32位的IP，并且兩者必須是對(duì)應(yīng)的，IPv4地址結(jié)構(gòu)主要存在A、B和C三種類型，每一種類型可以容納不同數(shù)量的主機(jī)節(jié)點(diǎn)。實(shí)際上對(duì)地址類型進(jìn)行劃分的同時(shí)，大量的地址被閑置，尤其是B類地址。據(jù)有關(guān)研究表明，A類和B類的地址已經(jīng)用完了，只剩下C類的少量地址可以使用，但是整個(gè)地址空間的利用率只能達(dá)到10%左右。盡管理想的情況是IPv4的32位地址可以用來為40億用戶提供服務(wù)，然而實(shí)際情況卻很令人以外，很多IP地址被大量地浪費(fèi)，這就使得IPv4遭遇到了前所未有的挑戰(zhàn)。為了從根本上來解決這個(gè)難題，最好的辦法是研發(fā)新一代IP地址技術(shù)，也就是IPv6。這種新型的IP協(xié)議采用的128位地址，這就使得它不僅繼承了IPv4所具有的優(yōu)點(diǎn)，并且也很好地解決了IPv4所存在的問題。不僅如此，它的性能也比上一代要先進(jìn)，隨著人們需求的增加，IPv6 慢慢地代替IPv4已經(jīng)成為了一種必然。

1.2 移動(dòng)IPv6的工作原理及流程

當(dāng)移動(dòng)終端位于家鄉(xiāng)鏈路時(shí)通過家 鄉(xiāng)鏈路的IP路由機(jī)制分組轉(zhuǎn)發(fā)其通信模式在家鄉(xiāng)網(wǎng)絡(luò)中不作任何改變。當(dāng)移動(dòng)終端離開家鄉(xiāng)鏈路連接到外地鏈路時(shí)為了保持自身的通信暢通網(wǎng)絡(luò)采用了移動(dòng)IPv6協(xié)議，這一協(xié)議的使用使得移動(dòng)終端永遠(yuǎn)在線并保持連接和業(yè)務(wù)的不被中斷。[2]

（1）移動(dòng)節(jié)點(diǎn)獲取一個(gè)轉(zhuǎn)交地址該轉(zhuǎn)交地址是通過IPv6定義的地址自動(dòng)配置方法得到的。（2）移動(dòng)節(jié)點(diǎn)將它的轉(zhuǎn)交地址向家鄉(xiāng)代理注冊(cè)，建立轉(zhuǎn)交地址和家鄉(xiāng)地址在家鄉(xiāng)代理的綁定關(guān)系。此綁定關(guān)聯(lián)是通過移動(dòng)節(jié)點(diǎn)向家鄉(xiāng)代理發(fā)送“綁定更新”實(shí)現(xiàn)綁定注冊(cè)，然后家鄉(xiāng)網(wǎng)絡(luò)回復(fù)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)“綁定確認(rèn)”的消息來完成的。在安全模式下移動(dòng)節(jié)點(diǎn)可以將它的轉(zhuǎn)交地址通知其他幾個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)同時(shí)可以獲得更多數(shù)據(jù)。（3）移動(dòng)節(jié)點(diǎn)將其當(dāng)前位置信息通過“通信注冊(cè)”的過程提供給通信對(duì)端。未知移動(dòng)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)交地址的通信節(jié)點(diǎn)送出的數(shù)據(jù)包和移動(dòng)IPv4一樣路由，它們先路由到移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的本地網(wǎng)絡(luò)從那里家鄉(xiāng)代理再將它們隧道送到移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)交地址。（4）知道移動(dòng)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)交地址的通信節(jié)點(diǎn)送出的數(shù)據(jù)包可以利用IPv6選路報(bào)頭直接送 給移動(dòng)節(jié)點(diǎn)選路報(bào)頭將移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)交地址作為一個(gè)中間目的的地址。（5）在相反方向移動(dòng)節(jié)點(diǎn)送出的數(shù)據(jù)包采用特殊的機(jī)制被直接路 由到它們的目的地。

然而當(dāng)存在人口方向的過濾時(shí)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)可以將數(shù)據(jù)包通過隧道送給家鄉(xiāng)代理隧道的源地址為移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)交地址。[3]

2 IPv6所具有的優(yōu)勢

2.1 IP地址空間龐大

對(duì)于IPv4網(wǎng)絡(luò)，由于IPv4網(wǎng)絡(luò)所具有的公有IP地址不夠，于是用戶不得不普遍使用私有IP地址。用戶為了能夠使IP包供大家一起使用的話，一定要在公網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)之間通過NAT設(shè)備來實(shí)現(xiàn)公網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)的互通互聯(lián)。而一旦用戶想通過終端來實(shí)現(xiàn)視頻和音頻的話，僅僅進(jìn)行簡單的IP轉(zhuǎn)換還是無法滿足要求的，這時(shí)候還要想盡一切辦法解讀IP包里面的數(shù)據(jù)，這就所謂的NAT穿越。[4]

所以，由于傳統(tǒng)IP地質(zhì)的限制，很多情況下致使與之相關(guān)的業(yè)務(wù)無法正常開展，特別是兩者是處于不同的私網(wǎng)時(shí)，就算媒體流穿過了NAT設(shè)備，也仍然還需利用中間服務(wù)器來進(jìn)行中轉(zhuǎn)，這樣不僅影響了媒體流的傳送效率，而且使系統(tǒng)變得更為復(fù)雜。IPv6就完全不同，它的IP地址數(shù)量充足，可以確保通信雙方都可以使用共同的IP，這樣的話，不但可以很好地解決IPv4所出現(xiàn)的要IP轉(zhuǎn)換的問題，也使得業(yè)務(wù)多樣化發(fā)展成為了可能。

2.2 IP網(wǎng)絡(luò)層終端具有移動(dòng)性

相比上一代的協(xié)議，IPv6是可以移動(dòng)的，這就很好地解決了IP地址的空間的限制的問題，它是可以通過不同的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的相互傳遞，并且最終連接到最原始的IP上，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)與它進(jìn)行聯(lián)系。雖然IPv4也有移動(dòng)的形式，但是由于兩者的聯(lián)系的欠缺使得原本相關(guān)的兩個(gè)部分，基本上沒有什么聯(lián)系。所以IPv6在這些基礎(chǔ)上進(jìn)一步進(jìn)行了完善，把外地代理直接去除，這為IPv6的發(fā)展提供了條件。

2.3 內(nèi)置IPSec協(xié)議保證了安全

因?yàn)镮Pv4各個(gè)方面的限制，使得它無法將IPSec融入其中。但是IPv6就截然不同了，它本來IP地址就非常豐富，并且是共公有的，這就為IPSec協(xié)議的應(yīng)用創(chuàng)造了有利的條件，能夠給用戶提供根為方便的服務(wù)。綜上所述，IPv6作為新一代的IP協(xié)議，它可以實(shí)現(xiàn)各種各樣的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的相互連接，與原來的IPv4相比，它的性能和可靠性得到了提升。

3 移動(dòng)IPv6技術(shù)在下一代互聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用探索

移動(dòng)IPv6是很多用戶夢(mèng)寐以求的，通過它可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)在不能實(shí)現(xiàn)的很多功能，比如手機(jī)、電腦等電子設(shè)備只要有一個(gè)IP地址就可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的連接，極大地方便了人們的生活。[5]

（1）移動(dòng)IPv6在無線局域網(wǎng)中的應(yīng)用。當(dāng)前，我們正在使用的局域網(wǎng)缺點(diǎn)比較明顯，傳輸速度比較慢，并且容易產(chǎn)生誤碼等等，這些都制約了它的發(fā)展。而移動(dòng)IPv6就可以很好地解決這些問題，通過它可以很好地將實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)換，進(jìn)而就可以實(shí)現(xiàn)快速上網(wǎng)。同時(shí)發(fā)送切換初 始化消息通過執(zhí)行重復(fù)地址檢測來確認(rèn)新轉(zhuǎn)交地址的有效性，將存人鄰居訪問緩存列表中并發(fā)送切換確認(rèn)應(yīng)答消息。最后在兩個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)之間建立一條臨時(shí)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的隧道，用來發(fā)送存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)包。

（2）移動(dòng)IPv6在4G移動(dòng)通信網(wǎng)中的應(yīng)用探討。由于人們生活需求的不斷提高，這就使得4G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用而生。它標(biāo)志著現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)越來越朝著高速、智能化方向發(fā)展。但是隨著移動(dòng)終端 的不斷擴(kuò)大。

IPv4現(xiàn)有的IP地址即將枯竭，不能滿足用戶的增加，因此IETF提出的IPv6的128位地址空間就能夠妥善地處理這個(gè)問題，還有就是IPv6可以移動(dòng)，服務(wù)效果好，可以滿足人們多元化的需要，它可以使4G更好地增強(qiáng)用戶的體驗(yàn)。

除此之外，隨著物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，IPv6有了新的用武之地，通過它可以較好地實(shí)現(xiàn)人與物、物與物之間的自然銜接，真正實(shí)現(xiàn)智能化，可以成為人們生活中的重要一部分。

4 結(jié)語

盡管移動(dòng)IPV6具有很多無可比擬的優(yōu)勢，也能夠較好地解決當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)中所遇到的各種挑戰(zhàn)，然而，在對(duì)其進(jìn)行開發(fā)和發(fā)展的過程中，還有很多不可預(yù)見的因素參雜其中，使得它的發(fā)展沒有想象中那么順利，所以要將它運(yùn)用于生活之中還有很長的路要走。IPsec協(xié)議、流控制傳輸協(xié)議、Diameter等，其次需要解決認(rèn)證、授權(quán)及計(jì)費(fèi)的機(jī)制和服務(wù)、資源的整合和如何采取有效的辦法來實(shí)現(xiàn)其與其他技術(shù)之間的自然銜接等等，都是以后發(fā)展過程中無法避免的諸多實(shí)際問題。

[1]李向麗，孫曉林，高艷紅，等.層次移動(dòng)IPv6宏切換的優(yōu)化方案[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2011，31（6）：1469-1471.

[2]謝克強(qiáng)，周華春，楊釗.代理移動(dòng)IPv6多接口接入分析與測試[J].計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2011，47（23）： 66-70.

[3]陳利軍.移動(dòng)IPv6切換技術(shù)研究[J].電腦與電信，2011（6）：33-35.

[4]袁春艷，林椹尠.代理移動(dòng)IPv6實(shí)現(xiàn)及其安全防護(hù)研究[J].計(jì)算機(jī)光盤軟件與應(yīng)用，2012（18）：58-59.

[5]劉銀龍，曾志民，夏海輪，等.基于指針推進(jìn)策略的分級(jí)移動(dòng)IPv6優(yōu)化[J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào)：工學(xué)版，2011， 41（3）：811-816.

The Application of Mobile IPv6 Technology in the Next Generation Internet

Yang Wenjun Chen Hangyu

Air force early warning college, Wuhan, Hubei 430019

Due to the rapid development of science and technology, Internet technology has encountered an unprecedented challenge in many applications, these factors make the development of network technology has been restricted. In this paper, the application of mobile IPv6 technology in the next generation Internet is discussed.

Mobile IPv6; next generation Internet; 4G; application.

D922.66

A

1009-6434(2016)6-0227-02