下一代電子商務網絡基礎ＩＰＶ６協議分析與研究

[摘要] 下一代電子商務的網絡核心協議就是IPv6，在IPV4地址大量匱乏的情況下，而企業尤其是電子商務企業、電信運營商、終端用戶對IP地址大量需求的情況下，IPv4過渡到IPv6勢在必行。本文分析了IPv6協議，并給出企業客戶部署IPv6的配置方案，并對技術發展趨勢作一個展望。

[關鍵詞] 企業 IPV6 部署IPV4

一、引言

隨著電子商務、移動商務和3G的時代的到來，全球的互聯網用戶數量迅猛增加。2007年中國寬帶用戶數已達1.22億戶，居全球首位。全國手機用戶數則超過5.15億戶。龐大的用戶群體，使得本不夠用的IPv4地址更顯匱乏。同時，在電子商務越來越重要的時代，網絡的安全問題凸現出來，而且龐大的路由表維護也給企業網絡管理員制造了很大的麻煩。由于現有的IPv4先天沒有考慮網絡的安全問題，因此網絡的安全需要靠上層協議解決，這樣即浪費了大量的計算和網絡資源，同時也不能完善解決安全問題。為了應對上述問題，給下一代服務的提供搭建具有更高性能、更高質量、更加可靠、安全、經濟與開放的舞臺。將現有的IPv4網轉換為IPv6網已經是不爭的事實。

二、下一代電子商務網絡基礎IPV6協議分析

IPv6（Internet Protocol Version 6 ），是下一代互聯網的核心協議。該協議是由 IETF（The Internet Engineering Task Force，互聯網工程任務組）組織設計，用于替換現有的互聯網協議IPv4協議的一種新的IP地址協議。同IPv4相比較，IPv6在地址容量、安全性、網絡管理、移動性及服務質量等方面有明顯的改進，是下一代互聯網可采用的比較合理的協議。其中，IPv6最重要的改進就是將現有的32位地址增加到128位，這樣就使得地址變得幾乎無限可用。按IETF的說法，就是可以為地球的每一個沙子分配一個IP地址。這樣，傳統的IPv4的應用就可以拓展到嵌入式設備、手持式設備、家電、傳感器中，將來的上網設備就不再是單一的PC機了。隨著IPv6技術的應用深入，真正的電子商務、移動商務時代即將到來。

1.IPV6地址結構

IPv6地址長度為128位，結構如表1所示:

表1 IPv6地址結構

其中：

FP字段（Format prefix，格式前綴）：該字段為標志字段，用于標志IPv6地址屬于哪類的地址。當代表全球單播地址時，值為001。

TLA ID字段（Top-level Aggregation Identifier，頂級聚集標識符）：頂級的地址管理與分配的機構（如中國電信）。該字段包含了最高級的地址選路信息，也是網絡選路中最大的選路信息。由于該字段有13位，因此可以有213=8192個頂級路由。其ID號由國際Internet注冊機構IANA統一進行分配和嚴格管理。

RES字段（Reserved for future use，保留以備將來使用）：該字段為8位，保留為將來用。最終可能會用于擴展頂級或下一級集聚標識符字段。

NLA ID字段（Next-Level Aggregation Identifier，下一級聚集標識符）：該字段長24位。該標識符被一些機構用于控制頂級集聚以安排地址空間。這些機構（大型的ISP、大型的網絡接入機構，如中國電信下屬的湖南電信）就可以按自己的方案和計劃，把自己的IP地址按尋址分級結構來使用。如一級的NLAID結構可以用3位分為8個下一級的NLAID分支機構，前3位即為下級機構的前綴。3位前綴和剩下21位結合就構成該下級結構的地址空間。如果與RES合起來使用的話，大致等效于IPv4的地址空間。

SLA ID字段（Site-Level Aggregation Identifier，站點級聚集標識符）：被一些小型的ISP或者網絡接入機構（如湖南電信下屬的長沙電信）用來安排內部的網絡結構。每個機構可以用與IPv4同樣的方法來創建自己內部的分級網絡結構。SLA ID有16位，所以最多可有216-1=65535個不同的子網。如果用前8位作該組織內較高級的選路，那么允許28-1=255個高級子網，而每個高級子網可有多達28-1=255個子網。TLA、NLA、SLA三者構成了自頂向下排列的三個網絡層次，并且依次向上一級申請ID號。

Interface ID字段（Interface Identifier，接口標識符）：該字段64位長，包含IEEE EUI-64接口標識符的64位值。

2.IPv6地址類型

一般而言，IPv6地址可分為下面三類:

（1）單播地址（Unicast Address）：用于確認單獨接口的一個地址。 發往單播地址的數據包被發送到該地址所確認的接口。單播地址中有下列兩種特殊地址：

①不確定地址： 單播地址0:0:0:0:0:0:0:0稱為不確定地址。它不能分配給任何節點。它的一個應用示例是初始化主機時，在主機未取得自己的地址以前，可在它發送的任何IPv6包的源地址字段放上不確定地址。不確定地址不能在IPv6包中用作目的地址，也不能用在IPv6路由頭中。

②回環地址：單播地址0:0:0:0:0:0:0:1稱為回環地址。節點用它來向自身發送IPv6包。它不能分配給任何物理接口。

（2）組播地址（Multicast Address，又稱為多播地址）：與在 IPv4 中一樣，組播地址被分配給一套屬于不同節點的接口。 發往組播地址的數據包被發送到該地址所確定的所有接口。 IPv6 中的組播地址統一使用 FF00::/8 作為其前綴。

（3）任播地址（Anycast Address，又稱為泛播地址）：一組接口（一般屬于不同節點）的標識符。發往多播地址的包被送給該地址標識的所有接口。地址開始的11111111標識該地址為組播地址。IPv6任意播地址存在下列限制：

①任意播地址不能成為IPv6中數據報的源地址，而只能作為IPv6中數據報的目的地址；

②任意播地址不能分配給IPv6主機，但可以分配給IPv6路由器。

3.IPv6報頭結構

和傳統的IPv4報頭結構相比，IPv6的報頭結構做了很多調整，刪除了IPv4中的Internet Header Length、Type of Service、Identification、Flags、Fragment Offset和Header Checksum字段。這種調整使得路由器對IPv6的報文處理對比IPv4分組處理更加快捷。表2為其報頭結構。

表2 IPv6報頭結構

Version（版本）：該字段長4位，代表因特網協議（Internet Protocol）的版本號，該字段值為6。

Traffic Class（業務負載類別）：8 位長，為包賦值不同的優先級，類似于 IPv4 中的服務類型（Type of Service）。這為差別化處理預留了空間。

Flow Label（流標號）：該字段為IPv6新增字段，該字段長20位。用于質量控制，對于特點序列的包請求予以特殊處理。如，IPTV的實時語音、視頻數據可以使用該字段保證質量。

Payload Length（有效負載長度）：該字段長16位，代表除了40位的報頭外的，報頭后的擴展部分加上數據部分的長度。他能表示的數據量為216=64K。

Next Header（下一包頭）：用于判斷緊跟在IPv6后面的報頭類型，也有加密的功能。這個部分判斷，傳輸層報頭或者擴展的報頭是否跟在IPv6報頭后面。

Hop Limit（跳轉限度）：該字段長8位，包路徑一個路由結點該字段值就減一，當Hop Limit值為0還沒有到達目的節點，該包就會被丟棄，防止了包的永久轉發。

Source Address（源地址）：該字段長128位，表示數據包發送方的IPv6地址。

Destination Address（目標地址）：該字段長128位，表示數據包預期接收方的IPv6地址。

三、企業升級IPv6步驟

現階段，IPv4方面的應用處于絕對的主要地位。IPv6的應用還并不廣泛。企業不可能要求客戶同步升級到IPv6上來。這樣貿然的全面的升級必然會造成巨大的經濟損失，并且可能會丟掉已有的客戶。可以分幾個階段進行

第一階段：IPv4網絡占絕對的優勢，IPv6機器只是一些孤島，它們之間通過IPv4提供的隧道進行通信。

第二階段：IPv6網絡與IPv4網絡共存，基于IPv6的骨干網絡逐步形成，大量的業務基于IPv6網展開。這個時候，IPv6網絡間的通信可以通過骨干網或者IPv4隧道進行。而IPv6和IPv4網的通信也變得頻繁而重要起來，他們之間可以通過雙棧技術或者協議轉換技術進行通信。

第三階段：IPv6骨干網絡代替了IPv4骨干網絡，這也是必然的趨勢。IPv4網絡成了一些孤島。IPv4網之間通過隧道方式進行通信。

先階段一般企業Windows 2003的服務器居多，而且該系統對IPv6支持最好，配置起來最為簡單。所以一般可以考慮對該類系統進行配置升級到IPV6。

升級的步驟：

（1）添加IPv6協議棧： 在本地連接屬性中安裝按鈕，在彈出的對話框中選擇“協議”，然后按“添加按鈕”，然后在彈出的對話框中選擇microsoft的IPv6協議棧，然后按“確定”按鈕。

（2）確認端口的信息：使用Windows2003的IPv6的指令查看接口狀態，確定配置成功。

（3）通信

①在IPv4網絡中：需要和IPv6的其它機器通過隧道進行鏈接。

②在純粹的IPv6網絡中，可以自動獲取或者設置固定IPv6的地址后，就可以相互訪問了。

四、展望

IPv6在全世界范圍內，應用十分廣泛。目前，應用最好的國家當屬日本，其政府也積極的鼓勵企業應用和研究IPv6技術。目前，中國正在努力的追趕中。中國擁有全球最大IP網絡，隨著IP業務需求基礎的建立和實時IP業務的大規模商用，中國將會成為IPv6大國。要在下一代互聯網標準和資源分配中力爭更大的發言權。

參考文獻：

[1]Durand A， Fasano P， Guardini I， et al. IPv6 tunnel broker [S].RFC3053， 2001

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[3]唐浩:用于IPv4/IPv6高性能路由的綜合網絡結構[J].計算機工程.2005.31（18）：130-131