分析5G網絡IPv6協議關鍵技術

姚鑫

【摘要】? ? 伴隨著物聯網、LTE等新興業務的發展，網絡地址短缺的問題逐漸被提上日程。本文通過對5G網絡及IPv6協議關鍵技術的介紹，探索5G網絡背景下IPv6協議關鍵技術發展方向，主要包括IPv6協議體系架構、IPv4協議過渡、檢索緩沖模塊、安全管理等內容，通過5G網絡與IPv6協議關鍵技術的聯結，為互聯網通信業務帶來新的發展機遇。

【關鍵詞】? ? 5G網絡? ? IPv6? ? 協議關鍵技術? ? 協議體系模型

引言

IP地址是互聯網工作基礎資源，所有互聯網應用工作都不能脫離它的支撐，因此IP地址的應用狀況及工作效率，也在一定程度上反映了一個國家或地區的互聯網發展水平。5G網絡的普及，為IPv6網絡地址發展帶來挑戰，如何實現從IPv4向IPv6的網絡地址平滑過渡，以及5G網絡背景中的IPv6協議關鍵技術應用，成為未來互聯網終端發展的重要契機。

一、5G網絡

5G概念主要包括“標志性能力指標”與“關鍵技術”，即“Gbit/s用戶體驗速率”與“大規模天線矩陣”、“超密集組網”等內容。要求支持0.1-1的Gbit/s用戶體驗速率，每平方公里數達到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網絡的運營效率提高了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”使用體驗，優化用戶感知，降低網絡能效[1]。

二、IPv6協議關鍵技術

2017年11月，國家頒布了《推進互聯網協議第六版（IPv6）規模部署行動計劃》，標志著我國IPv6發展革命開始，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網絡建設方面布局較早，但同美、英等發達國家的發展水平還存在一定差距，政府也認識到了其重要性，近年來愈加重視IPv6發展。

在國家政策的大力推動下，“2025年全面支持IPv6”成為我國網絡改造目標，其改造目的是為了解決傳統IPv4網絡體系中存在一定的安全缺陷，如操作系統漏洞等，會對系統自身造成損害。通信行業及新興技術企業進行IPv6網絡改造思考，是現代互聯網技術發展的大勢所趨，能夠有效降低發生網絡安全事故的可能性。

IPv6是現代互聯網技術發展中常見的自動化信息控制技術，同傳統2G、3G業務要求模式不同，新的5G模式下，要求LTE與VoLTE數據業務要求用戶常期在線，并且每個用戶都會同時占用兩個IP地址，絕大多數IPv4網絡也轉向了IPv6網絡模式。二者相比來說，IPv6能夠進行高效率的計算、控制、通信等功能，構建不同信息網絡中的數據映射，從而結合成高效化的復雜系統。其技術革新不僅體現在網絡地址數量增加上，更為多個設備進行互聯網連接提供可能，滿足人們對于互聯網系統化發展的要求。并且IPv6技術發展是我國通信科技自主創新的難得契機，與發達國家在IPv4技術上的壟斷地位不同，現階段世界各國IPv6技術還在研究階段，各國之間并未有較大差距，因此在IPv6技術研發應用方面，還有許多創新空間。但實際應用過程中，IPv6網絡體系結構自身的突發性與不確定性，使得基于IPv6的網絡存在攻擊物理網絡系統的可能，影響數據傳遞的安全性[2]。

三、5G網絡背景下IPv6協議關鍵技術發展方向

3.1構建協議體系模型

4G網絡建設具備雙棧能力的連接關系時，需要進行IPv4或IPv6的雙棧連接請求，隨著IPv6技術的逐漸應用普及，5G網絡背景技術設計時可以去除IPv4與IPv6的雙棧設計，將其歸結于單棧引導，借此簡化設計問題。IPv6協議關鍵技術的介入，強調用戶與用戶之間的通信數字網絡，作為一種高度自動化數字技術，其創建核心是形成高速、便捷的協議體系模型，借此提高整個網絡的智能化信息傳遞速率。5G網絡背景下通過向IPv6進行引導，能夠有效規避分配IPv4地址時終端只使用IPv4地址的情況，簡化協議棧，發揮IPv6自身的優化及分配機制，滿足其多元化網絡服務需求。其自身有著信息化、自動化、交互化等特點，可以通過用戶端設備完成雙向功率信息管理，從而簡化終端與網絡協商會話的連續過程。

而網絡協議體系模型架構方面，則可以劃分為四個層次，按照信息處理順序分為基礎硬件層、測量感知層、數據交流層、調度管理層，依次對應擠基礎設備、監控收集、數據傳遞、項目應用。

5G網絡的發展使得IPv6協議體系有了保護自身信息安全的利益需求，通過對相關數據的備份降低系統操作錯誤，提高信息安全指標。構建協議體系模型的本質是在5G網絡背景下，通過大數據技術支持進行網絡信息交互、信息使用與服務交付的自動化計算模式，其核心是利用互聯網進行虛擬資源動態化擴展功能[3]。

3.2完善網絡內部過渡

從IPv4向IPv6過渡不可能一氣呵成，需要考慮到綜合技術、經濟實力、地方條件等多種因素，其過渡周期較為漫長。傳統網絡內部過渡工作中，主要是依托升級軟件，將網絡業務與企業方案設置連接，并將原有IPv4同新型IPv6進行內部數據互通，借助雙棧設備實現IPv6與NAT-PT之間的聯系。目前網絡結構改造項目中，其基礎體系多為IPv4，因此進行IPv6完整升級需要消耗一定經濟成本，所以可以選擇逐漸轉化的方式，降低階段成本支出。網絡節點支持IPv4與IPv6的雙協議棧，其目的節點不同，適用的協議棧類型也不同，并進行相應的處理及轉發。5G網絡背景下，能夠保障網絡間的信息傳播效率，提高互通性，降低IPv4與IPv6部署環節的相互影響效果，穩步優化IPv6流量信息，并為其提供IPv4與IPv6之間的互訪技術，解決5G網絡內部過渡過程中的IPv4地址短缺等問題。

以某公司內部網絡改造項目為例，在改造實施之前，需要購進新的雙棧設備，保證這些新設備能夠支持IPv6與IPv4的升級運行。與傳統IPv4網絡相似，IPv6網絡結構體系進行升級時需要申請配置區域網絡與區域服務器，5G網絡背景下，NT5.0以上操作系統都能支持IPv6網絡體系結構運作，并存在相應的數據儲存空間。需要注意的是一定要在Windows server系統中進行IPv6網絡軟件升級，且常規系統中內置網絡適用協定，可直接進行IPv6網絡使用。

3.3協議檢索緩沖模塊

協議檢索緩沖主要是將IPv6協議檢索模式及檢索內容傳遞到各個數據庫中，其工作指令需要與登錄模塊協助完成。傳統協議檢索緩沖模塊的計算方法分為復制粘貼法以及根方差法兩種，二者都有自身的優勢，但也有不可忽略的缺點。相比較而言，復制粘貼法的操作技術要求較低，且處理效率較快，但在細節處理上卻差強人意。而根方差法是將整個檢索數據庫之間的活動單獨設立，雖然檢索質量較高，但由于數據庫中多數活動都有一定的依賴性，所以其檢索結果的準確性差強人意。

在5G網絡背景下，IPv6協議關鍵技術發展可以將這兩種方法相結合，引入偏差和系數的計算處理理念，將整個檢索緩沖模塊的資源沖突及相關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的反應。

根據IPv6規模部署計劃，完善IPv6技術標準體系，要在完成網絡過渡的基礎上，進行網絡路由、網絡智能化等核心技術研發，涉及到5G 帶寬混合鏈路設計問題。工作人員需要事先建立一個WBS以及任務關系，依據IntSearch設計理念與架構，將整個IPv6協議關鍵技術應用活動可能涉及到的完成周期、資源管理、項目邏輯等內容考慮進來。針對這些內容之間的聯系，選擇相應的網絡接口，極大程度上壓縮網絡數據交互活動的完成時間范圍，針對部分非必要項目進行商議清除。

3.4強化網絡安全管理

5G網絡背景下IPv6協議關鍵技術發展過程中，超密集組網（UDN）網絡中需要接收大量用戶數據，終端需要對這些用戶信息進行安全認證，這就有可能帶來網絡安全威脅。主要包括網絡病毒、黑客攻擊、內部故障等方面，國內外因網絡攻擊造成大面積停電事故案例數不勝數。美國《智能電網網絡安全指南：卷1》中對于網絡安全指標進行了規定，即機密性、完整性、能用性。其中，機密性是指要控制用戶個人隱私的數據傳輸安全，只有在被授予訪問權限的端口才能夠進行信息查詢，若用戶個人隱私在未經過本人同意的情況下被泄露，則證明系統中存在一定風險。IPv6網絡協議中存在無線區域網、衛星通信、智能傳感等多種信息交互模式，多種協議并存導致電網通信邊緣界定不明，整個網絡結構趨向于復雜。在這種情況下，網絡系統無法對防御范圍內所有信息進行監管，使得其在傳輸過程中存在被非法篡改、盜取、破壞的風險。

5G架構加強了SDN與NFV的技術支持，使得傳統網絡拓撲結構發生了變化，網絡資源及中繼節點資源也會做出相應改變，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網絡的安全性，還應定期進行密碼口令更換。重視TELNET權限設置，要求只能在特定網絡IP地址進行網絡設備訪問，拒絕其它用戶訪問網絡設備。在信息上傳到IPv6網絡系統中后，要保證用戶能夠隨時隨地進行獲取，避免出現訪問過程中的惡意中斷，實現網絡通信的數據安全、加密等作用，阻止惡意入侵情況發生，能夠有效降低相關業務安全隱患。

IPv6協議關鍵技術發展要為用戶提供身份認證及隱私權保護優勢，從而保障整個網絡體系結構的安全系數。在遭受到網絡病毒攻擊后，IPv6網絡會在網絡出口設置網絡防火墻，針對部分存在震蕩波的病毒，基于ACL列表進行端口封閉，從而阻斷網絡病毒傳播，保證網絡系統的安全性。5G網絡信息安全交互模型的業務終端處理，主要是為了保證內部數據的安全，以及控制終端的有效接入，要根據不同業務終端類型，選擇相應的安全保護手段。且IPv6網絡還支持安全口令的功能，在口令設置時要保證具有一定的復雜性及完整性，即對網絡中的信息一致性以及不可修改性，若因安全手段不足導致網絡信息出現破壞情況，或在未經授權的情況下進行網絡信息修改，則意味著網絡安全事故。

四、結論

IPv6協議建設與5G網絡是國家互聯網發展的兩大戰略領域，進行5G網絡IPv6協議關鍵技術研究，符合國家網絡戰略發展需求。IPv6協議是5G協議中的關鍵技術，探索其模型架構、協議過渡、檢索緩沖、安全管理等內容，需要同時保持對網絡的控制權和安全性，為構建萬物互聯的智能時代奠定網絡基礎。

參? 考? 文? 獻

[1]陳光恩，闞紅星，高勇，等.基于eNSP的醫院IPv4網絡向IPv6網絡過渡技術仿真模擬[J].微型電腦應用，2021，37（01）：143-147.

[2]劉學林，褚瑞娟.基于5G網絡邊緣計算MEC技術研究與應用[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承載網切片技術與應用[J].電信科學，2020，36（08）：28-35.