姚鑫

【摘要】? ? 伴隨著物聯(lián)網(wǎng)、LTE等新興業(yè)務(wù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)地址短缺的問題逐漸被提上日程。本文通過對5G網(wǎng)絡(luò)及IPv6協(xié)議關(guān)鍵技術(shù)的介紹，探索5G網(wǎng)絡(luò)背景下IPv6協(xié)議關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展方向，主要包括IPv6協(xié)議體系架構(gòu)、IPv4協(xié)議過渡、檢索緩沖模塊、安全管理等內(nèi)容，通過5G網(wǎng)絡(luò)與IPv6協(xié)議關(guān)鍵技術(shù)的聯(lián)結(jié)，為互聯(lián)網(wǎng)通信業(yè)務(wù)帶來新的發(fā)展機(jī)遇。

【關(guān)鍵詞】? ? 5G網(wǎng)絡(luò)? ? IPv6? ? 協(xié)議關(guān)鍵技術(shù)? ? 協(xié)議體系模型

引言

IP地址是互聯(lián)網(wǎng)工作基礎(chǔ)資源，所有互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用工作都不能脫離它的支撐，因此IP地址的應(yīng)用狀況及工作效率，也在一定程度上反映了一個國家或地區(qū)的互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展水平。5G網(wǎng)絡(luò)的普及，為IPv6網(wǎng)絡(luò)地址發(fā)展帶來挑戰(zhàn)，如何實(shí)現(xiàn)從IPv4向IPv6的網(wǎng)絡(luò)地址平滑過渡，以及5G網(wǎng)絡(luò)背景中的IPv6協(xié)議關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用，成為未來互聯(lián)網(wǎng)終端發(fā)展的重要契機(jī)。

一、5G網(wǎng)絡(luò)

5G概念主要包括“標(biāo)志性能力指標(biāo)”與“關(guān)鍵技術(shù)”，即“Gbit/s用戶體驗(yàn)速率”與“大規(guī)模天線矩陣”、“超密集組網(wǎng)”等內(nèi)容。要求支持0.1-1的Gbit/s用戶體驗(yàn)速率，每平方公里數(shù)達(dá)到10Tbit/s的流量密度，保證峰值速率保持在10Gbit/s左右。同4G模式相比，5G網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營效率提高了5-20倍，成本效率方面提升百倍以上。為保障5G用戶的光纖接入速率，為其提供“零延時(shí)”使用體驗(yàn)，優(yōu)化用戶感知，降低網(wǎng)絡(luò)能效[1]。

二、IPv6協(xié)議關(guān)鍵技術(shù)

2017年11月，國家頒布了《推進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議第六版（IPv6）規(guī)模部署行動計(jì)劃》，標(biāo)志著我國IPv6發(fā)展革命開始，截止至2018年底，我國IPv6活躍用戶超過2億。不過，雖然我國在IPv6網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方面布局較早，但同美、英等發(fā)達(dá)國家的發(fā)展水平還存在一定差距，政府也認(rèn)識到了其重要性，近年來愈加重視IPv6發(fā)展。

在國家政策的大力推動下，“2025年全面支持IPv6”成為我國網(wǎng)絡(luò)改造目標(biāo)，其改造目的是為了解決傳統(tǒng)IPv4網(wǎng)絡(luò)體系中存在一定的安全缺陷，如操作系統(tǒng)漏洞等，會對系統(tǒng)自身造成損害。通信行業(yè)及新興技術(shù)企業(yè)進(jìn)行IPv6網(wǎng)絡(luò)改造思考，是現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的大勢所趨，能夠有效降低發(fā)生網(wǎng)絡(luò)安全事故的可能性。

IPv6是現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展中常見的自動化信息控制技術(shù)，同傳統(tǒng)2G、3G業(yè)務(wù)要求模式不同，新的5G模式下，要求LTE與VoLTE數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)要求用戶常期在線，并且每個用戶都會同時(shí)占用兩個IP地址，絕大多數(shù)IPv4網(wǎng)絡(luò)也轉(zhuǎn)向了IPv6網(wǎng)絡(luò)模式。二者相比來說，IPv6能夠進(jìn)行高效率的計(jì)算、控制、通信等功能，構(gòu)建不同信息網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)映射，從而結(jié)合成高效化的復(fù)雜系統(tǒng)。其技術(shù)革新不僅體現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)地址數(shù)量增加上，更為多個設(shè)備進(jìn)行互聯(lián)網(wǎng)連接提供可能，滿足人們對于互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)化發(fā)展的要求。并且IPv6技術(shù)發(fā)展是我國通信科技自主創(chuàng)新的難得契機(jī)，與發(fā)達(dá)國家在IPv4技術(shù)上的壟斷地位不同，現(xiàn)階段世界各國IPv6技術(shù)還在研究階段，各國之間并未有較大差距，因此在IPv6技術(shù)研發(fā)應(yīng)用方面，還有許多創(chuàng)新空間。但實(shí)際應(yīng)用過程中，IPv6網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)自身的突發(fā)性與不確定性，使得基于IPv6的網(wǎng)絡(luò)存在攻擊物理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可能，影響數(shù)據(jù)傳遞的安全性[2]。

三、5G網(wǎng)絡(luò)背景下IPv6協(xié)議關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展方向

3.1構(gòu)建協(xié)議體系模型

4G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)具備雙棧能力的連接關(guān)系時(shí)，需要進(jìn)行IPv4或IPv6的雙棧連接請求，隨著IPv6技術(shù)的逐漸應(yīng)用普及，5G網(wǎng)絡(luò)背景技術(shù)設(shè)計(jì)時(shí)可以去除IPv4與IPv6的雙棧設(shè)計(jì)，將其歸結(jié)于單棧引導(dǎo)，借此簡化設(shè)計(jì)問題。IPv6協(xié)議關(guān)鍵技術(shù)的介入，強(qiáng)調(diào)用戶與用戶之間的通信數(shù)字網(wǎng)絡(luò)，作為一種高度自動化數(shù)字技術(shù)，其創(chuàng)建核心是形成高速、便捷的協(xié)議體系模型，借此提高整個網(wǎng)絡(luò)的智能化信息傳遞速率。5G網(wǎng)絡(luò)背景下通過向IPv6進(jìn)行引導(dǎo)，能夠有效規(guī)避分配IPv4地址時(shí)終端只使用IPv4地址的情況，簡化協(xié)議棧，發(fā)揮IPv6自身的優(yōu)化及分配機(jī)制，滿足其多元化網(wǎng)絡(luò)服務(wù)需求。其自身有著信息化、自動化、交互化等特點(diǎn)，可以通過用戶端設(shè)備完成雙向功率信息管理，從而簡化終端與網(wǎng)絡(luò)協(xié)商會話的連續(xù)過程。

而網(wǎng)絡(luò)協(xié)議體系模型架構(gòu)方面，則可以劃分為四個層次，按照信息處理順序分為基礎(chǔ)硬件層、測量感知層、數(shù)據(jù)交流層、調(diào)度管理層，依次對應(yīng)擠基礎(chǔ)設(shè)備、監(jiān)控收集、數(shù)據(jù)傳遞、項(xiàng)目應(yīng)用。

5G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展使得IPv6協(xié)議體系有了保護(hù)自身信息安全的利益需求，通過對相關(guān)數(shù)據(jù)的備份降低系統(tǒng)操作錯誤，提高信息安全指標(biāo)。構(gòu)建協(xié)議體系模型的本質(zhì)是在5G網(wǎng)絡(luò)背景下，通過大數(shù)據(jù)技術(shù)支持進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)信息交互、信息使用與服務(wù)交付的自動化計(jì)算模式，其核心是利用互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行虛擬資源動態(tài)化擴(kuò)展功能[3]。

3.2完善網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部過渡

從IPv4向IPv6過渡不可能一氣呵成，需要考慮到綜合技術(shù)、經(jīng)濟(jì)實(shí)力、地方條件等多種因素，其過渡周期較為漫長。傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部過渡工作中，主要是依托升級軟件，將網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)與企業(yè)方案設(shè)置連接，并將原有IPv4同新型IPv6進(jìn)行內(nèi)部數(shù)據(jù)互通，借助雙棧設(shè)備實(shí)現(xiàn)IPv6與NAT-PT之間的聯(lián)系。目前網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)改造項(xiàng)目中，其基礎(chǔ)體系多為IPv4，因此進(jìn)行IPv6完整升級需要消耗一定經(jīng)濟(jì)成本，所以可以選擇逐漸轉(zhuǎn)化的方式，降低階段成本支出。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)支持IPv4與IPv6的雙協(xié)議棧，其目的節(jié)點(diǎn)不同，適用的協(xié)議棧類型也不同，并進(jìn)行相應(yīng)的處理及轉(zhuǎn)發(fā)。5G網(wǎng)絡(luò)背景下，能夠保障網(wǎng)絡(luò)間的信息傳播效率，提高互通性，降低IPv4與IPv6部署環(huán)節(jié)的相互影響效果，穩(wěn)步優(yōu)化IPv6流量信息，并為其提供IPv4與IPv6之間的互訪技術(shù)，解決5G網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部過渡過程中的IPv4地址短缺等問題。

以某公司內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)改造項(xiàng)目為例，在改造實(shí)施之前，需要購進(jìn)新的雙棧設(shè)備，保證這些新設(shè)備能夠支持IPv6與IPv4的升級運(yùn)行。與傳統(tǒng)IPv4網(wǎng)絡(luò)相似，IPv6網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行升級時(shí)需要申請配置區(qū)域網(wǎng)絡(luò)與區(qū)域服務(wù)器，5G網(wǎng)絡(luò)背景下，NT5.0以上操作系統(tǒng)都能支持IPv6網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)運(yùn)作，并存在相應(yīng)的數(shù)據(jù)儲存空間。需要注意的是一定要在Windows server系統(tǒng)中進(jìn)行IPv6網(wǎng)絡(luò)軟件升級，且常規(guī)系統(tǒng)中內(nèi)置網(wǎng)絡(luò)適用協(xié)定，可直接進(jìn)行IPv6網(wǎng)絡(luò)使用。

3.3協(xié)議檢索緩沖模塊

協(xié)議檢索緩沖主要是將IPv6協(xié)議檢索模式及檢索內(nèi)容傳遞到各個數(shù)據(jù)庫中，其工作指令需要與登錄模塊協(xié)助完成。傳統(tǒng)協(xié)議檢索緩沖模塊的計(jì)算方法分為復(fù)制粘貼法以及根方差法兩種，二者都有自身的優(yōu)勢，但也有不可忽略的缺點(diǎn)。相比較而言，復(fù)制粘貼法的操作技術(shù)要求較低，且處理效率較快，但在細(xì)節(jié)處理上卻差強(qiáng)人意。而根方差法是將整個檢索數(shù)據(jù)庫之間的活動單獨(dú)設(shè)立，雖然檢索質(zhì)量較高，但由于數(shù)據(jù)庫中多數(shù)活動都有一定的依賴性，所以其檢索結(jié)果的準(zhǔn)確性差強(qiáng)人意。

在5G網(wǎng)絡(luò)背景下，IPv6協(xié)議關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展可以將這兩種方法相結(jié)合，引入偏差和系數(shù)的計(jì)算處理理念，將整個檢索緩沖模塊的資源沖突及相關(guān)不確定因素通過信息展示出來，并且對于不同的緩沖情況作出相應(yīng)的反應(yīng)。

根據(jù)IPv6規(guī)模部署計(jì)劃，完善IPv6技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，要在完成網(wǎng)絡(luò)過渡的基礎(chǔ)上，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)路由、網(wǎng)絡(luò)智能化等核心技術(shù)研發(fā)，涉及到5G 帶寬混合鏈路設(shè)計(jì)問題。工作人員需要事先建立一個WBS以及任務(wù)關(guān)系，依據(jù)IntSearch設(shè)計(jì)理念與架構(gòu)，將整個IPv6協(xié)議關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用活動可能涉及到的完成周期、資源管理、項(xiàng)目邏輯等內(nèi)容考慮進(jìn)來。針對這些內(nèi)容之間的聯(lián)系，選擇相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)接口，極大程度上壓縮網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交互活動的完成時(shí)間范圍，針對部分非必要項(xiàng)目進(jìn)行商議清除。

3.4強(qiáng)化網(wǎng)絡(luò)安全管理

5G網(wǎng)絡(luò)背景下IPv6協(xié)議關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展過程中，超密集組網(wǎng)（UDN）網(wǎng)絡(luò)中需要接收大量用戶數(shù)據(jù)，終端需要對這些用戶信息進(jìn)行安全認(rèn)證，這就有可能帶來網(wǎng)絡(luò)安全威脅。主要包括網(wǎng)絡(luò)病毒、黑客攻擊、內(nèi)部故障等方面，國內(nèi)外因網(wǎng)絡(luò)攻擊造成大面積停電事故案例數(shù)不勝數(shù)。美國《智能電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全指南：卷1》中對于網(wǎng)絡(luò)安全指標(biāo)進(jìn)行了規(guī)定，即機(jī)密性、完整性、能用性。其中，機(jī)密性是指要控制用戶個人隱私的數(shù)據(jù)傳輸安全，只有在被授予訪問權(quán)限的端口才能夠進(jìn)行信息查詢，若用戶個人隱私在未經(jīng)過本人同意的情況下被泄露，則證明系統(tǒng)中存在一定風(fēng)險(xiǎn)。IPv6網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中存在無線區(qū)域網(wǎng)、衛(wèi)星通信、智能傳感等多種信息交互模式，多種協(xié)議并存導(dǎo)致電網(wǎng)通信邊緣界定不明，整個網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)趨向于復(fù)雜。在這種情況下，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)無法對防御范圍內(nèi)所有信息進(jìn)行監(jiān)管，使得其在傳輸過程中存在被非法篡改、盜取、破壞的風(fēng)險(xiǎn)。

5G架構(gòu)加強(qiáng)了SDN與NFV的技術(shù)支持，使得傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，網(wǎng)絡(luò)資源及中繼節(jié)點(diǎn)資源也會做出相應(yīng)改變，原本涉及的安全策略不再適用。目前市場常見的惡性病毒對于“用戶名+密碼”的口令模式束手無策，但為了保證IPv6網(wǎng)絡(luò)的安全性，還應(yīng)定期進(jìn)行密碼口令更換。重視TELNET權(quán)限設(shè)置，要求只能在特定網(wǎng)絡(luò)IP地址進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)設(shè)備訪問，拒絕其它用戶訪問網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。在信息上傳到IPv6網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中后，要保證用戶能夠隨時(shí)隨地進(jìn)行獲取，避免出現(xiàn)訪問過程中的惡意中斷，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信的數(shù)據(jù)安全、加密等作用，阻止惡意入侵情況發(fā)生，能夠有效降低相關(guān)業(yè)務(wù)安全隱患。

IPv6協(xié)議關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展要為用戶提供身份認(rèn)證及隱私權(quán)保護(hù)優(yōu)勢，從而保障整個網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)。在遭受到網(wǎng)絡(luò)病毒攻擊后，IPv6網(wǎng)絡(luò)會在網(wǎng)絡(luò)出口設(shè)置網(wǎng)絡(luò)防火墻，針對部分存在震蕩波的病毒，基于ACL列表進(jìn)行端口封閉，從而阻斷網(wǎng)絡(luò)病毒傳播，保證網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全性。5G網(wǎng)絡(luò)信息安全交互模型的業(yè)務(wù)終端處理，主要是為了保證內(nèi)部數(shù)據(jù)的安全，以及控制終端的有效接入，要根據(jù)不同業(yè)務(wù)終端類型，選擇相應(yīng)的安全保護(hù)手段。且IPv6網(wǎng)絡(luò)還支持安全口令的功能，在口令設(shè)置時(shí)要保證具有一定的復(fù)雜性及完整性，即對網(wǎng)絡(luò)中的信息一致性以及不可修改性，若因安全手段不足導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)信息出現(xiàn)破壞情況，或在未經(jīng)授權(quán)的情況下進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)信息修改，則意味著網(wǎng)絡(luò)安全事故。

四、結(jié)論

IPv6協(xié)議建設(shè)與5G網(wǎng)絡(luò)是國家互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的兩大戰(zhàn)略領(lǐng)域，進(jìn)行5G網(wǎng)絡(luò)IPv6協(xié)議關(guān)鍵技術(shù)研究，符合國家網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)略發(fā)展需求。IPv6協(xié)議是5G協(xié)議中的關(guān)鍵技術(shù)，探索其模型架構(gòu)、協(xié)議過渡、檢索緩沖、安全管理等內(nèi)容，需要同時(shí)保持對網(wǎng)絡(luò)的控制權(quán)和安全性，為構(gòu)建萬物互聯(lián)的智能時(shí)代奠定網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)。

參? 考? 文? 獻(xiàn)

[1]陳光恩，闞紅星，高勇，等.基于eNSP的醫(yī)院IPv4網(wǎng)絡(luò)向IPv6網(wǎng)絡(luò)過渡技術(shù)仿真模擬[J].微型電腦應(yīng)用，2021，37（01）：143-147.

[2]劉學(xué)林，褚瑞娟.基于5G網(wǎng)絡(luò)邊緣計(jì)算MEC技術(shù)研究與應(yīng)用[J].中國新通信，2020，22（22）：96-97.

[3]秦壯壯，屠禮彪，臧寅，等.基于“IPv6+”的5G承載網(wǎng)切片技術(shù)與應(yīng)用[J].電信科學(xué)，2020，36（08）：28-35.