IPv6技術(shù)在跨流域調(diào)水工程中的應(yīng)用

□婁華賓（河南省南水北調(diào)建設(shè)管理局）

IPv6技術(shù)在跨流域調(diào)水工程中的應(yīng)用

□婁華賓（河南省南水北調(diào)建設(shè)管理局）

跨流域調(diào)水是合理開發(fā)水資源、實(shí)現(xiàn)優(yōu)化配置的較好的手段，水資源如何優(yōu)化配置需要用大系統(tǒng)的思想進(jìn)行分析和研究。傳統(tǒng)的水資源配置存在對(duì)保護(hù)環(huán)境不夠重視、重節(jié)水但忽略高效、重缺水地方的優(yōu)化配置但忽略提升水充足地方的水利用率等情況，影響了區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和水資源的可持續(xù)利用。當(dāng)前，水資源是非常緊缺的，一定要重視對(duì)如何對(duì)水資源來優(yōu)化配置。文章對(duì)其在跨流域調(diào)水工程中的應(yīng)用前景進(jìn)行了簡(jiǎn)單分析，這對(duì)相關(guān)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、完善和實(shí)施，具有一定的參考意義。

IPv6技術(shù)；跨流域調(diào)水；IPv6應(yīng)用；IPv6優(yōu)勢(shì)

1 跨流域調(diào)水工程的特點(diǎn)

跨流域調(diào)水工程其實(shí)是流域連通工程，其特點(diǎn)：一是，水權(quán)關(guān)系復(fù)雜。水量調(diào)配涉及調(diào)水區(qū)及受水區(qū)的利益關(guān)系、調(diào)水與防洪排澇的關(guān)系、調(diào)入水與當(dāng)?shù)厮年P(guān)系。二是，技術(shù)管理復(fù)雜。由于調(diào)出區(qū)與調(diào)入?yún)^(qū)不在同一流域，兩個(gè)甚至多個(gè)流域的徑流量呈豐、平、枯不同遭遇，其調(diào)出區(qū)可調(diào)水量、調(diào)入?yún)^(qū)需水量的變化直接影響工程供水量。三是，利害雙重性。調(diào)水工程效益是主要的，但對(duì)于調(diào)出區(qū)以及輸水線路區(qū)等均有一定的負(fù)面影響。四是，工程收益區(qū)范圍較大，調(diào)入?yún)^(qū)需水的輕重緩急、經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展水平、水價(jià)承受能力有較大區(qū)別。五是，工程線路長(zhǎng)，跨地區(qū)，工程保護(hù)、安全管理及水事糾紛處理復(fù)雜。所以，跨流域調(diào)水工程的自動(dòng)化、信息化、智能化以及后續(xù)的智慧化建設(shè)運(yùn)行管理過程中，其復(fù)雜的應(yīng)用系統(tǒng)和龐雜的數(shù)據(jù)來源及應(yīng)用對(duì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的靈活性、可擴(kuò)展性和性能都提出了全新的要求。文章主要對(duì)IPv6技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)介，并對(duì)其在跨流域調(diào)水工程中的應(yīng)用前景進(jìn)行分析。

2 IPv6技術(shù)概述

2.1 IPv6技術(shù)的背景

廣泛使用的IPv4協(xié)議是當(dāng)前廣泛部署的因特網(wǎng)協(xié)議，從1981年最初定義（RFC791）到現(xiàn)在已經(jīng)有三十余年的時(shí)間。IPv4協(xié)議簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)、互操作性好，IPv4網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模也從最初的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展為世界范圍的許多網(wǎng)絡(luò)。IPv4是第二代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)地址較少是其很大的問題，截止到2016年1月22日，各區(qū)域互聯(lián)網(wǎng)注冊(cè)機(jī)構(gòu)（RIR）尚未分配的IPv4地址數(shù)分別是：APNIC（0.60個(gè)A類地址塊），ARIN（0個(gè)A類地址塊），RIPE（1個(gè)A類地址塊），LANIC（0.1個(gè)A類地址），AFRINIC（1.90個(gè)A類地址塊）。2015年9月24日北美地址分配與管理機(jī)構(gòu)ARIN正式宣布北美地區(qū)免費(fèi)的IPv4地址正式耗盡，目前非洲互聯(lián)網(wǎng)注冊(cè)機(jī)構(gòu)（AFRINIC）存有少量的可分配IPv4地址，其他三個(gè)互聯(lián)網(wǎng)注冊(cè)機(jī)構(gòu)（RIR）中的IPv4地址空間已經(jīng)接近耗盡。隨著互聯(lián)網(wǎng)+，物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)4.00等迅速發(fā)展，據(jù)預(yù)測(cè)到2020年全球設(shè)備互聯(lián)數(shù)將超300億，中國(guó)IP地址需求將有可能超100億。在這種大環(huán)境下，IPv6應(yīng)運(yùn)而生。

IPv6是IPv4的未來替代協(xié)議。IPv6（Internet Protocol Version 6）是第二代網(wǎng)絡(luò)層的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，也被稱為IPng（IP Next Generation，下一代因特網(wǎng)），它是IPv4的升級(jí)版。IPv6和IPv4之間最顯著的區(qū)別為：IP地址的長(zhǎng)度從32比特增加到128比特。IPv6所持有的地址容量是IPv4的約8×1028倍，達(dá)到2128個(gè)。

2.2 IPv6技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

與IPv4比較，IPv6主要有以下幾個(gè)優(yōu)勢(shì)：第一，IPv6擁有更大的地址空間。IP地址在IPv4中的長(zhǎng)度被定為32，即擁有232-1個(gè)地址；而IP地址在IPv6中的長(zhǎng)度被定為128，即擁有2128-1個(gè)地址。第二，IPv6使用更小的路由表。IPv6分配地址遵照聚類（Aggregation）的規(guī)則，這使路由器能在路由表中用一條記錄（Entry）代表一片子網(wǎng)，極大地縮短了路由表的長(zhǎng)度，提升了轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的速率。第三，IPv6增加了組播（Multicast）的支持和對(duì)流的支持（Flow Control），這將使互聯(lián)網(wǎng)上的多媒體有長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的空間，為控制服務(wù)的質(zhì)量（Quality of Service）提供了非常好的平臺(tái)。第四，IPv6添加了對(duì)自動(dòng)配置（Auto Configuration）的支持。這是對(duì)DHCP協(xié)議的改進(jìn)和擴(kuò)展，使網(wǎng)絡(luò)的管理更便利。第五，IPv6的安全性更強(qiáng)。在IPv6網(wǎng)絡(luò)中，用戶能夠加密網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)并校驗(yàn)IP報(bào)文，這將很大地提高網(wǎng)絡(luò)的安全性。

3 IPv6在跨流域調(diào)水工程中的應(yīng)用

設(shè)計(jì)IPv6協(xié)議的目的是解決IPv4版本的各類問題，所以IPv6為各種應(yīng)用構(gòu)想提供了強(qiáng)大的技術(shù)支持，尤其對(duì)視頻、語(yǔ)音、移動(dòng)、安全等業(yè)務(wù)的發(fā)展有很大的推動(dòng)作用。

而對(duì)于跨流域調(diào)水工程而言，根據(jù)其建設(shè)調(diào)度運(yùn)行管理的業(yè)務(wù)特點(diǎn)，信息化網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

一是，大范圍的視頻多媒體應(yīng)用。跨流域調(diào)水工程涉及區(qū)域大，視頻監(jiān)控點(diǎn)多，監(jiān)控內(nèi)容多，對(duì)視頻處理的性能要求高，IPv6協(xié)議有非常多的地址空間，可以解決地址容量不足情況，提升選路效率和數(shù)據(jù)吞吐量，適應(yīng)大信息量傳輸?shù)男枰欣诟鶕?jù)工程建設(shè)管理需要增大視頻監(jiān)測(cè)范圍；IPv6協(xié)議組播功能，能夠越發(fā)有效地利用帶寬，實(shí)現(xiàn)大范圍視頻會(huì)議和高清晰度電視廣播的應(yīng)用，保障了視頻多媒體服務(wù)的質(zhì)量和運(yùn)行管理有關(guān)業(yè)務(wù)的安全性。

二是，大規(guī)模的傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。跨流域調(diào)水工程管理運(yùn)行與相關(guān)流域范圍內(nèi)的水情、雨情、水質(zhì)、自動(dòng)化控制、環(huán)境、工程安全等多個(gè)方面的情況息息相關(guān)，這些數(shù)據(jù)均來源于遍布調(diào)水工程各個(gè)固定、臨時(shí)、孤立監(jiān)測(cè)點(diǎn)的傳感器，這些大量使用的傳感設(shè)備對(duì)工程運(yùn)行管理相關(guān)的各類參數(shù)進(jìn)行大范圍的采集和分析。IPv6技術(shù)中的大容量特性，能夠?yàn)閭鞲衅鞣峙鋯我坏腎P地址，通過IPv6互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)地采集各類監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并分析和研究。經(jīng)過開發(fā)可尋址、可聯(lián)網(wǎng)的監(jiān)測(cè)傳感器能夠創(chuàng)立覆蓋工程流域范圍的大規(guī)模智能監(jiān)測(cè)網(wǎng)，實(shí)時(shí)采集各種數(shù)據(jù)，分析工程整體運(yùn)行情況，提高整體數(shù)據(jù)的自動(dòng)化可擴(kuò)展監(jiān)測(cè)能力，為整體調(diào)度運(yùn)行管理提供更好的服務(wù)。

三是，高標(biāo)準(zhǔn)的安全管控要求。跨流域調(diào)水工程的整體協(xié)調(diào)管理和控制需要自動(dòng)化的控制手段予以支撐，而工程干線、支線上各種自動(dòng)化控制設(shè)施隨著整體調(diào)水計(jì)劃的不斷完善和工程整體建設(shè)的不斷深入也在不停擴(kuò)展完善。從工程整體運(yùn)行的角度考慮，為了解決整體調(diào)度運(yùn)行的協(xié)調(diào)管理問題，大規(guī)模地進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)度監(jiān)控勢(shì)在必行。隨著調(diào)水工程的不管完善，控制設(shè)施和監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)量以及各種監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)獲取和指令執(zhí)行需要也不停攀升，對(duì)工程整體運(yùn)行管理造成影響。通過使用IPSec所具有的認(rèn)證和加密機(jī)制來保障安全性，再加上應(yīng)用IPv6技術(shù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)處理性能的提升，亦將會(huì)極大地支撐智能化調(diào)度管控應(yīng)用的發(fā)展。

4 結(jié)語(yǔ)

跨流域調(diào)水工程由于調(diào)度范圍廣、建設(shè)周期長(zhǎng)、運(yùn)行管理復(fù)雜、受流域環(huán)境影響大、應(yīng)用需求多樣等多方面的原因，導(dǎo)致其建設(shè)運(yùn)行管理對(duì)系統(tǒng)的可擴(kuò)展性、靈活性、安全性、處理性能等方面均有較高的要求。原有的IPv4網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)越來越難以滿足日益豐富的應(yīng)用需求和不斷提升性能需求，而IPv6技術(shù)則能較好的解決存在的問題，為跨流域調(diào)水工程的建設(shè)、發(fā)展和完善提供了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方面的支撐和保障。

［1］謝成玉，王國(guó)志.對(duì)跨流域調(diào)水工程運(yùn)行管理體制的思考（J）.中國(guó)水利，2013（20）.

［2］薛明，李彥.IPv4與IPv6的特點(diǎn)及發(fā)展前景比較（J）.中國(guó)新產(chǎn)品新技術(shù)，2010（18）.

［3］楊國(guó)良，李陽(yáng)春，伍佑明，等.IPv6技術(shù)部署與業(yè)務(wù)應(yīng)用（M）.人民郵電出版社，第1版，2011.6.1.

編輯：劉長(zhǎng)垠

TV68

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2017-05-12