中國廣播網IPv6技術改造研究

摘 要：本文通過對中國廣播網現有系統的研究，以及我國下一代互聯網的發展趨勢和相關技術研究，從基礎網絡等幾方面提出了進行IPv6技術升級方案的研究和規劃。

關鍵詞：中國廣播網 技術升級 方案研究

【中圖分類號】G202 【文獻標識碼】A

1998年8月13日，中央人民廣播電臺網站“中國廣播網”前身www.cnradio.com注冊開通，中央人民廣播電臺是中央新聞單位中最早開通互聯網站的單位之一。2002年1月1日，正式更名“中國廣播網”，啟用域名www.cnr.cn。2008年9月，中國廣播網推出全球首家24小時華語新聞廣播站。2010年8月，中國廣播網獲批為中央重點新聞網站。2012年，中國廣播網Alexa排名①進入前700名。

中國廣播網致力于打造全球最大中文音頻網絡門戶，已成為互聯網上重要的傳播平臺。目前共設有新聞、評論、財經、體育等頻道，400多個欄目。網站以國際領先、國內一流的流媒體音頻廣播技術，為網民提供中央人民廣播電臺16套節目網上直播、270多個重點欄目的在線點播服務。依托中央人民廣播電臺覆蓋全國及全球華語廣播機構的新聞信息采集網及報道協作網，發起成立了中國廣播網絡聯盟，攜手世界各大華語廣播機構建立了全球華語廣播網，為全球網民提供高品質的聽覺盛宴，整合集中發布全國近400家地方廣播電臺音頻直播流，并通過轉碼支持IOS設備收聽。

在全球范圍內，IPv4地址耗盡問題已迫在眉睫，新的寬帶用戶、手機上網用戶將沒有IPv4地址可用。IPv6地址空間很大，是解決IP地址不足問題的一個有效途徑，但存在IPv4和IPv6不兼容的問題。目前互聯網用戶主要在IPv4網絡上，網絡的價值是用戶數的平方級，因此不能與IPv4網絡通信的IPv6網絡是沒有價值的。中國有數億網民，全部用IPv4地址，有220萬個網站，IPv4和IPv6網不能很好地互通是不行的。IPv4和IPv6網絡互通是網絡演進中的核心問題之一。

一、下一代互聯網技術發展

IPv6是“Internet Protocol Version 6”的縮寫，也被稱作下一代互聯網協議，它是由IETF設計的用來替代現行的IPv4協議的一種新的IP協議。Ipv4采用32位地址長度，理論上能編址1600萬個網絡、40億臺主機。但采用A、B、C三類編址方式后，可用的網絡地址和主機地址的數目大打折扣，以至目前的IP地址近乎枯竭。

IPv6將把地址長度擴展至128位，是IPv4地址空間（232）的近1600億倍（296）。在考慮到現有IPv4網絡出現的一些問題和可能的未來應用需求，IPv6被設計成具有以下特點的新一代IP協議。IPv6擁有IP地址保留指令，提供的大量IP地址可以使任何一臺裝置直接與其它裝置進行端到端的連接，使得利用網絡控制電視機、電冰箱和汽車的夢想可能成為現實。IPv6對其它許多的性能也作了相應的新的改進，比如即插即用，使互聯網的使用更加簡便。它支持自動設置、自動編碼和自動安排路由性能，用戶能夠簡單地連入互聯網，無須管理員分配號碼，也無須對裝置進行設置。IPv6還能對數據流和非數據流進行區別、分級，并進行相應處理。它將為未來互聯網的構建提供堅實的基礎，比現有應用更具有擴展性、更安全、更高效，更能滿足現今及未來社會的需求。

目前，各國政府均大力支持基于IPv6的下一代互聯網，以期在未來信息化的國際競爭中處于優勢地位。

2008年5月27日，歐洲議會、委員會、經濟和社會委員會、區域委員會共同發表了IPv6日公告：《歐洲部署互聯網協議版本6（IPv6）行動計劃》。其中提到，鼓勵歐盟企業、政府機關和個人使用下一代互聯網協議IPv6，以便在2010年底前實現25%的企業、政府機關和個人使用IPv6網絡協議的目標。

2007年6月，韓國宣布其將投資10.7億美元，幫助本土施行IPv6協議。1992年，日本就起步著手研發和進行標準化工作，于1999年12月開始提供試驗服務，2001年4月開始提供商用服務。目前，NTTCom、 JapanTelecom和KDDI等日本的主要運營商和ISP幾乎都已經提供IPv6商業化接入服務。

美國國防部于2005年8月發布備忘錄，把2008年6月作為一個期限，所有機構的骨干網絡不再購買不支持IPv6的相關產品。

2007年7月，IETF（互聯網工程任務組）提出IPv6遷移計劃。其分為三個階段。第一階段，到2008年底，準備遷移階段。開始使用IPv6服務器，并開始向用戶提供支持IPv6的服務；第二階段，2009～2010年，使用IPv6階段。提供支持IPv6的互聯網服務器，組織的內部用戶應該可以使用IPv6服務；第三階段，從2011年開始，IPv6技術應用在公共服務器上。服務提供商可能還會提供IPv4連接，但開始減少IPv4的連接。

我國IPv6的發展起步晚但發展快，我國相關研究機構、高校、廠商及運營商已陸續開始跟蹤與關注IPv6的發展，并相繼建成IPv6的試驗床及實驗網，例如6Tnet下一代IP電信實驗網、湖南IPv6實驗網、中國電信集團IPv6實驗網、中國高性能寬帶信息網、CERNET2（第二代中國教育和科研計算機網）、CNGI（中國下一代互聯網）等。中國聯通IPv6網絡著重于建設IPv6示范智能小區、通用移動終端的接入業務等。中國網通/中科院關注基于IPv6的視頻會議、網絡監控等新業務的應用。中國電信提出基于IPv6的永遠在線、自由移動等目標。中國移動提出端到端的業務試驗等。所有這些，都需要為用戶接入提供一個方便的手段。而基于無線方式的移動接入，無疑會給用戶帶來更大的方便。國內主要的一些網絡設備提供商也研發了基于IPv6的網絡設備，國產網絡設備已經可以滿足CNGI網絡商用需求。

對于中國廣播網這樣的內容供應商來說，IPv6的逐漸部署使得越來越多的終端用戶具備IPv6能力，網站需要提供IPv6的服務來吸引終端客戶，另外，各大綜合性網站也都在積極考慮IPv6升級的計劃，以便搶占未來先機。本文通過對現有中國廣播網系統的研究，以及我國下一代互聯網的發展趨勢和相關技術研究，從基礎網絡、應用系統和安全管理三方面提出了進行IPv6技術升級方案的研究和規劃。

二 、中國廣播網技術現狀及IPv6過渡研究

目前，中國廣播網的整個網站系統從架構上來說，分為三個區域：主數據中心、副數據中心和業務維護區，三個區域之間由光纖互聯。兩個數據中心為Active-Active的雙活形態，共同承擔業務應用。數據中心配備了服務器、網絡設備、安全設備、高可用設備、應用優化設備、存儲設備、備份系統等，用以提供中國廣播網網站的網頁、社區、郵件、流媒體點播（直播）等應用服務。網站編輯、美工、管理人員、維護人員均常駐于維護區，通過維護區終端電腦對網站內容進行更新，以及對網站設備進行日常維護。

但是，中國廣播網的系統建設同樣面臨一些亟待解決的問題，IPv6建設正是其中之一。主要集中在以下幾方面：

1.部分設備不支持IPv6環境，或IPv6/IPv4雙棧環境；

2.部分設備不具備在IPv6環境下運行的組件，需要升級；

3.部分應用軟件系統不支持IPv6環境，或IPv6/IPv4雙棧環境；

4.部分應用軟件系統在軟件代碼層面受限，需要深度調整才可運行于IPv6環境；

5.應用軟件系統未經過IPv6環境運行的測試，服務效果和應用效能無法保證。

基于上述現存問題，可以分析得出以下解決方法：

1.制訂科學合理的改造遷移策略，以保證在不影響現有業務、充分保護現有投資的前提下高效率地完成IPv6系統的改造；

2.對現有軟硬件設施進行充分研判，清晰掌握設備和軟件的IPv6環境適應性；

3.采購支持IPv6/IPv4雙棧環境的設備和軟件，替換不支持IPv6/IPv4雙棧環境的軟硬件設施，將缺少IPv6運行組件的設備和軟件進行升級，同時對受限的應用軟件進行代碼調整，以解決軟硬件設施對IPv6環境不兼容的問題；

4.搭建科學的測試平臺和試運行平臺，分批分期對業務應用系統進行測試和試運行，以保障其在新的IPv6環境下運行正常；

5.根據改造后的系統建設和運行狀況，制訂新的建設標準和運行規范，以確保后續系統建設符合IPv6環境下的運行要求。

在中國廣播網豐富的建設和運營維護經驗的基礎上，在目前業界產品對于IPv6標準充分支持的環境下，上述解決現存問題的方法是完全可行的。

對于IPv4向IPv6技術的演進策略，業界提出了許多解決方案。特別是IETF組織專門成立了一個研究此演變的研究小組NGTRANS，已提交了各種演進策略草案，并力圖使之成為標準?？v觀各種演進策略，主流技術大致可分雙棧技術和隧道技術兩種。

三、中國廣播網IPv6升級方案研究

考慮到中國廣播網的運行情況，網站升級必須支持IPv4/IPv6雙協議棧，同時支持IPv4和IPv6用戶訪問，并切實保障網絡與信息安全。

中國廣播網IPv6升級改造，需要向相關ISP申請IPv6地址，可以申請一個48位前綴的IPv6網段。

中國廣播網包括網絡設備、服務器、客戶端全部采用IPv6全球單播地址，同時內部采用局部鏈路地址進行網絡配置方面的通信。

目前，中國廣播網兩個數據中心的路由交換設備在硬件層面都可以支持IPv6，在開啟IPv6/IPv4雙棧功能及動態路由協議后，部分設備的性能將不滿足業務的性能要求。

在IPv6環境下，由于每個主機擁有多個不同范圍的接口地址（IID），地址長度大，手動配置復雜，容易出現錯誤，一般采用自動配置方法。這要求系統中需要配置支持IPv6的DHCP（動態主機設置協議）服務，即DHCPv6。

四、中國廣播網應用系統IPv6升級方案研究

中國廣播網由IPv4向IPv6遷移過程中，需要提供域名到IPv6地址的解析，在DNS（域名解析服務）中需要添加IPv6地址記錄，同時保留原有IPv4的地址解析記錄，同時支持雙棧的域名解析，需要在原有DNS授權記錄中添加AAAA記錄和IPv6的反向PTR記錄。

目前，中國廣播網的大部分服務器均通過局域網負載均衡設備實現高可用性。改造后，局域網負載均衡設備需支持IPv6雙桟，能夠同時工作于IPv6/IPv4環境。

中國廣播網目前的主要業務應用包括：Web應用、音視頻直播點播、社區互動、郵件系統、媒資管理系統和CMS（內容管理系統）。這些應用系統基本上都可以運行于IPv6/IPv4雙棧環境，但需要經過性能評估測試才可確定雙棧運行的應用效能。另外，部分系統需要經過調整和修改才可以在IPv6環境下完成全部的業務功能。如：正式投入使用，需要考慮兩方面問題：

1.部分應用，尤其是涉及自行開發、二次開發的應用，以及某些應用服務器上在運行的自定義腳本等，其軟件代碼是否已經依賴IPv4地址，是否有足夠的IPv6兼容性；

2.當開啟IPv6/IPv4雙棧功能后，應用效能是否會有明顯降低。

這兩方面問題一旦產生，會嚴重影響中國廣播網的業務運行。因此，為了保障IPv6改造能夠平滑過渡，在系統架構方面需要進行相應的調整，引入以下解決方案：

1.按照現有服務器群規模，比例縮小，建立新的IPv6試運行專屬服務器群；

2.通過負載均衡機制，將IPv6訪問導向IPv6試運行服務器群；

3.使用服務器虛擬化技術進行測試環境和試運行環境的搭建，以便快速部署、快速調整、降低物理服務器數量、節能減排；

4.試運行情況趨近穩定后，參考試運行環境的情況進行大規模的服務器改造遷移。

這樣，既能夠保障中國廣播網的日常業務不會中斷，又能夠提高IPv6改造的進行效率，加快改造進程。

數據系統主要依賴網絡存儲，需要進行NAS存儲、SAN存儲（及軟件）、SAN光纖交換機和HBA卡幾個方面的IPv6改造。

終端設備是用戶訪問應用的載體，部分終端操作系統內置了IPv6環境的支持。但是，終端設備的型號種類是由用戶決定的，無法由應用服務提供者進行規范和統一。對于使用不支持IPv6的移動終端設備進行應用訪問的情況，只能通過IPv4應用提供服務。

終端軟件，通常是根據應用特性自行訂制開發的軟件。隨著近些年終端類型的豐富，手持移動終端設備的流行，終端軟件的使用量大大增加。對于終端軟件，需要通過調研和測試，確定其內部是否存在對IPv4環境的依賴性。如果存在，需通過代碼修改去除其對IPv4環境的依賴。

終端軟件IPv6化后，需進行測試和試運行，以確定其應用效能是否滿足業務需求。

應用效能的改變是最需要關注的一個環節。在IPv6環境下，各業務應用的工作狀態、工作效率必須能夠準確測量，從而才能準確評估、準確規劃、準確實施。因此，有必要引入單獨的效能測試及分析系統。

目前，中國廣播網對于流量和應用效能的分析是通過較為傳統和粗略的方式進行的，設施部署分散，方法簡單。而此次整個系統面臨改造，必須建立一個單獨的測試分析區域，通過流量鏡像手段，將各業務應用的流量樣本匯總至該區域，并配合專用效能分析儀，對其進行應用層面的效能分析，以確定系統各環節在IPv6環境下的效能狀況，并根據測試分析結果，有目的、有針對性地進行系統調整和改造。

本方案研究旨在為中國廣播網的IPv6建設提供理論和數據技術支撐，符合技術發展趨勢和響應國家政策，結合中國廣播網的業務現狀，吸取借鑒了當今國際同行業伙伴的成功經驗。為了響應國務院關于“加快我國下一代互聯網發展”的精神，同時確立中國廣播網“全球最大的華語音頻門戶”的身份地位，完成既定的目標，應當在近期內以當前建設為基礎開始IPv6改造，向著全球化、先進化、最佳的用戶體驗、海量的內容資訊、完善的運營維護管理等新的要求邁進。

（作者單位：中央電臺央廣新媒體）

（本文編輯：呂曉虹）