基于IPv6技術的跨區域數據通信研究

摘要：當前，我國移動網絡IPv6流量占比已經突破40%，但由于各個地區的信息化基礎條件各不相同，導致在跨區域數據通信時，難以保證數據通信質量。要想充分發揮IPv6技術的性能，必須降低信息化基礎條件對于數據通信的影響。因此，文章首先對IPv6技術的應用現狀進行了分析，其次說明了基于IPv6技術的跨區域通信思路，最后提出方案構想。此方案可有效提高通信質量，降低不同地區信息化基礎條件的差異，希望能為相關人員提供參考。

關鍵詞：IPv6技術；跨區域數據通信；WLAN

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2023.04.017

中圖分類號：TP 393.04" " " " " " " "文獻標示碼：A" " " " " " " "文章編碼：1672-7274（2023）04-00-03

Research on Cross Region Data Communication Based on IPv6 Technology

LUO Laichao， LU Hao， ZHANG Ling

（China Unicom Guizhou Branch， Guiyang 550081， China）

Abstract： At present， the proportion of IPv6 traffic in China's mobile network has exceeded 40%. However， due to different information infrastructure conditions in different regions， it is difficult to ensure the quality of data communication in cross regional data communication. In order to give full play to the performance of IPv6 technology， it is necessary to reduce the impact of information infrastructure on data communication. In view of the above situation， this paper first analyzes the application status of IPv6 technology， then explains the idea of cross regional communication based on IPv6 technology， and finally proposes a scheme. This scheme can effectively improve the communication quality and reduce the difference of informatization basic conditions in different regions. This provides technical reference for relevant personnel.

Key words： IPv6 technology; cross regional data communication; WLAN

雖然IPv4在當前設備使用與通信中較為穩定，能夠基本滿足目前的通信需求，但由于IPv4地址已經被分配殆盡，發展空間極為有限，所以IPv6將是未來信息技術發展中的重點。IPv6技術作為下一代互聯網的重要技術已經在全世界范圍內得到普及與推廣，與IPv4相比，IPv6具有更好的性能、更好的兼容性以及更好的安全性。下文便對IPv6技術的應用現狀進行簡要分析。

1" IPv6技術的應用現狀

隨著全球IPv6改造進程的加快，IPv6用戶增長十分迅速。2010年全球IPv6用戶數已達到4.45億，占全球網民總數的86%，平均每4.4人中就有一人是IPv6用戶。我國在2012年底也全面啟動IPv6網絡改造計劃，于2013年開始部署IPv6網絡的試點工作。截至2022年，我國IPv6活躍用戶數量已經達到了6.97億人次。但與發達國家相比，我國現有網絡體系仍存在很大差距，為縮小這一差距，我國需要不斷發展本國的IP設備、應用設備，并實現跨省接入互聯網以及實現國際數據交換，以此為數據傳輸提供硬件保障。近年來，我國信息技術在國民經濟中占比不斷提高，信息產業已成為我國經濟發展的新引擎。因此，我國應加快發展信息產業，并進一步加強與發達國家的合作[1]。

目前，IPv6在我國有著巨大的市場需求，但也存在著許多的挑戰。如果不能在這一領域創新來應對全球互聯互通的挑戰，我們就可能會陷入被動的局面。盡管目前世界各國對于IPv6的發展還沒有形成共識，但是我們可以積極探索IPv6技術的發展。從IPv6技術的當前發展情況來看，我國已經成為ICANN第三批IPv6標準采用國家之一，這表明我國在未來實現全球互聯互通中將會發揮越來越重要的作用[2]。

2" 基于IPv6技術的跨區域數據通信研究

目的

IPv6由于容量大、覆蓋廣、支持多協議以及可擴展性強等特點，越來越受到用戶的青睞，在全球范圍內IPv6已經成為一種主流的網絡技術。隨著IPv6用戶數增長速度的不斷加快，人們對跨區域設備通信時數據傳輸所需帶寬和效率也提出了更高要求，導致了傳統方式無法滿足用戶要求。傳統技術無法滿足新形勢下復雜業務系統快速處理的需求，意味著在網絡建設中需要考慮加入新技術。因此，采用新的技術解決方案來滿足跨區域通信需求，就成為新時期IPv6技術研究和應用的必然趨勢。

為滿足用戶對于數據傳輸速率的要求，目前許多企業紛紛進行IPv6網絡建設，但IPv6網絡的性能需要基于完善的信息基礎建設，而我國各個地區的信息技術建設程度差異較大，在跨區域通信時，難以保障數據傳輸質量。IPv6技術是當前信息網絡發展的主流，也是我國通信企業的發展重點，所以為充分發揮出IPv6的優勢，解決因信息基礎建設程度不同導致的跨區域通信質量差的問題成了當前熱門研究課題。

總體而言，IPv6網絡的出現使無線網、互聯網連接更加穩定流暢，為充分發揮IPv6網絡的優勢與特點，規避信息基礎建設差異給數據傳輸質量帶來的影響是十分必要的。本文研究的目的主要是通過多點接入IPv6網絡，實現高質量跨區域數據通信，有效提高用戶對互聯網訪問質量，大大降低網絡設備、軟件的部署難度，并提高網絡運維人員的工作效率[3]。

3" 基于IPv6技術實現跨區域數據通信的

思路

基于上述分析可發現，IPv6技術的出現能夠加速我國信息技術的發展，降低各行各業硬件、軟件的部署難度，提高工作效率。因此，利用IPv6技術展開跨區域數據通信的研究極為重要。下文便從地址分配、多協議融合、多域間的數據流匯聚、安全保障等幾個方面說明實現跨區域數據通信的思路。

3.1 實現多域之間的數據流的匯聚與轉發

多域之間數據流匯聚與轉發的技術和應用與IPv4網絡相比，存在著很大的不同。對于IPv6數據流而言，它不像IPv4有固定的路由表、可以配置網內數據流資源。IPv4僅僅根據所選資源所具有的IP地址，來計算所需的線路長度和線路上的流量數量，而IPv6采用一種新的連接機制，即對于IPv4連接數據流而言，只需要將其連接到IPv6網絡即可使用IPv6地址。將數據流進行有效匯聚與轉發，能夠極大地提高IPv6網絡的性能和容量，并且大大降低數據傳輸成本。從該角度來看，IPv6網絡能夠實現對全球網絡資源的統一管理和控制，這將為全球網絡資源的合理配置提供極大的方便，從而提高整個全球網絡在未來30年內的通信效率和容量，這也為多域之間的數據流匯聚以及轉發提供了便利條件。IPv6的應用將會對全球網絡互聯互通帶來重大影響，能夠加速各區域之間的業務往來與融合，使數據流快速地到達目的地國家或地區之間的中心城市，使得不同區域之間的通信聯系更加緊密[4]。

3.2 提高數據傳輸的可靠性

多域之間的數據傳輸是通過IPv6的分布式計算結構進行的，且采用的是基于加密的SSL技術、GUID算法，以此種形式對數據進行加密保護，防止用戶通過網絡訪問篡改數據。從加密程序的復雜程度可知，IPv6網絡數據流的傳輸對于安全性、可靠性要求極高，數據傳輸必須滿足以下幾個基本要求：一是通信必須有可靠的密鑰對安全數據進行加密；二是通信數據包必須有可靠的可信證書（TLS）進行簽名；三是相關人員必須能夠通過數據來識別數據來源。為實現上述基本要求，首先要采用安全性很高的通信密鑰進行傳輸；其次通信介質必須能夠抵抗惡意攻擊；最后還要有可靠的證書來保障傳輸過程中信息數據的安全性。同時用戶還必須確保數據包在傳輸過程中不會被篡改[5]。

4" 基于IPv6技術的跨區域數據通信方案

構想

基于上述分析可發現，實現跨區域數據通信應從多域之間的數據匯聚、轉發、提高數據可靠性等方面入手。在實際應用中，多區域數據通信是在不同網絡中采用不同的形式。本文設計的方案主要是利用WLAN實現跨區域數據通信，其通過在WLAN上使用路由器作為節點，在Meta-Net上用多個網關與節點之間進行連接，實現數據包的傳送等操作。通過此方案可以完成對IPv6環境下的跨區域數據通信，而無須單獨部署相應的路由器或交換機。同時還可以用一個網絡架構作為承載多個區域內業務服務的載體，從而實現整個地區不同區域之間的通信。

4.1 方案設計

本方案主要包括兩部分的設計。第一部分是搭建通信網絡，即從某片區域搭建至其他區域用戶節點。通過VPN進行通信，為該區域內用戶節點配置IPv6地址和訪問IP地址，實現訪問互聯網服務、提供網絡接口、獲取相應信息等功能，利用VPN向請求節點發送信息數據。第二部分是在VPN網絡中為多個VPN服務器建立一個服務器集群，其主要功能是為多個用戶節點提供消息交換與服務。結合網絡實際需求，本方案選擇基于IPv6技術建立多個資源池，以此提供消息交換和服務通信支持，為多個VPN服務器提供消息交換和服務通信支持，滿足多個VPN接入需求等功能。該方案具有很好的實用性，也符合實際需求。

4.2 實現方式

要實現多層次的網絡互聯，可采用雙路由方式，通過配置路由協議實現。首先，技術人員可向資源接收方提供地址，資源接收方進過驗證后獲取用戶名（或者以其他的方式對用戶名進行獲取）作為地址使用。根據訪問地址與用戶名之間進行信息交換時使用相應的地址信息（如用戶名、密碼、IP地址）傳輸數據。然后，將用戶名映射到指定地址上，并向其發送正確的用戶名地址至用戶端。用戶在接收到用戶名稱后，將用戶名中已有的地址通過路由協議轉發到IP地址對應節點。如果此時地址已發生變更或者用戶名不一致，則不需要再次發送路由協議，以此實現數據的交換，相關人員可利用此方法進行跨區域信息的有效傳輸。

此過程所采用的協議分配原則主要分為兩種，一種是使用IP地址優先分配原則，另一種是使用IP地址到用戶的分配原則。此協議分配原則只需要IP地址即可實現雙路由之間的無縫切換，并且具有良好的安全性與可靠性，能夠有效避免多個用戶名的地址沖突問題。

4.2.1 使用三方包交換

使用三方包交換方式可以有效避免雙路由模式中地址大量消耗的問題。三方包交換即通過三次握手建立數據傳輸連接。需要使用TCP/IP協議（以客戶端－服務器）來實現對一組用戶名（如客戶端－服務器）之間進行信息交換與轉發。三次握手需要采用6種標識，SYN（建立聯機）、ACK（確認）、PSH（push傳送）、FIN（結束）、RST（r重置）、URG（緊急）。

第一次握手時，主機A發送位碼syn=1，隨機生成數據傳輸到IP地址中，主機B接收數據，接收位碼，得知主機A要求聯機。

第二次握手時，主機B確認主機A的請求聯機信息，向主機A發送ack number，隨機產生數據。

第三次握手時，主機A確認ack number是否正確。確認正確后，主機A再向主機B發送ack number，經過主機B確認后，建立連接，可進行數據傳輸。

4.2.2 使用二次包交換方式

二次包交換通常由多個網絡節點完成。在數據通信時，數據首先被傳遞到一個新節點。在接收到新節點發出的請求后，用戶主機或服務器會利用本節點所擁有的地址資源將請求數據轉發到新節點。由于二次包交換方式是基于三次握手后建立數據傳輸連接進行的數據傳輸，所以能夠將數據傳輸路徑上的地址資源完整傳輸到目標地址。此時用戶或服務器可再次進行數據流的交換，這就是二次包交換。技術人員可以通過三次握手建立的數據傳輸連接獲取該區域內其他節點的具體信息。由于這種方式較為簡單，可實現多個區域節點快速交換數據。

5" 結束語

綜上所述，本文對國內IPv6技術的應用現狀進行了分析，說明了基于IPv6技術的跨區域數據通信的研究目的，并結合我國實際情況對跨區域數據通信方案進行了構想。此方案能夠實現不同區域之間數據信息的保質保量傳輸，降低各行各業硬件、軟件的部署難度。相關人員可以上述為基礎，加速我國信息化進程。■

參考文獻

[1] 孫道遠．基于IPv6技術的跨區域數據通信研究與實現[J]．安徽電子信息職業技術學院學報，2022，21（4）：17-24.

[2] 王廣河．IPv4到IPv6過渡技術分析與應用[J]．信息系統工程，2022（8）：77-80.

[3] 陳前，王彬，陳靜，林剛．廣電IPTV集成播控平臺網絡通信技術與發展[J]．廣播電視網絡，2022，29（7）：74-77.

[4] 高浪，馬崢．IPv6環境下校園網安全防護技術研究與應用[J]．網絡安全技術與應用，2022（7）：72-73.

[5] 吳秋迅，劉志東，劉榮毅，等．廣電網絡IPv6部署方案與過渡技術[J]．廣播電視網絡，2022，29（6）：80-82.