IPv4向IPv6过渡展望

1.IPv4向IPv6的过渡

尽管IPv6比IPv4具有明显的先进性，要想在短时间内将Internet网络中的所有系统全部从IPv4升级到IPv6是不可能的。也就是说，IPv6目前还不可能完全替代IPv4。因为从IPv4过渡到IPv6并不是一件容易的事情，从IPv4升级到IPv6涉及很多技术问题和商业利益，甚至还有政治问题，但最重要的还是技术上的原因。具体来说，现有IPv4网络向IPv6网络的转化存在下述几个方面的困难。

1）现有的IPv4网络运行十分稳定，设备制造商（包括芯片设计与生产商）、网络运营商、网络连接提供商等正从IPv4上获得稳定的收益，他们还不想转到IPv6。因为把IPv4网络向IPv6网络更替，意味着构建新的通信网络，淘汰现有设施，开发新的应用，发展新的用户，其投入是非常巨大的。应用IPv6网络的成本将需要相当长的时间才能收回。

2）网络管理员惧怕任何需要对大量基础设施进行升级的操作。浏览器、IP电话、网络游戏、Web商业应用等每一个想使用IPv6网络的应用都必须进行修改和升级。

3）人们在IPv4基础设施及应用开发上的投资十分巨大，由于IPv6与IPv4的不同，现有网络仅靠简单的软件升级是无法很好的保障通信服务性能的，要想提升IPv6网络性能，必须在芯片一级上按IPv6的特性进行设计才行，这是一项相当大的开销，因此人们在还能容忍现有IPv4网络的情况下，不会轻易进行IPv6改造。

4）当前人们开发网络应用时都还基于IPv4网络，因此IPv6网络提供给用户的应用还十分少。只要现有的IPv4网络还能够十分经济的解决人们各个方面的应用需求，IPv6就无法得到长足的发展和大面积推广。数据业务是驱动IPv6技术实现的一个最重要的动力。如果没有足够的需求必须要采用独立的合法IP地址，那么运营商也就不会热衷于升级设备或扩建基础设施。

5）操作系统对IPv6的支持还不充分。目前作为终端用户最常用的操作系统之一的Windows还不能提供对IPv6的完全支持，使得设备开发商无法及时推出支持IPv6的应用软件和设备，特别是IPv6终端设备。这使得用户也无法很好地熟悉并使用IPv6网络，也影响了IPv4向IPv6的转换。

6）缺乏IPv6的网管和安全产品。在IPv6网络中，原则上所有的终端都拥有全局IP地址。因此，存在着能够从Internet访问内部网络中所有终端的危险，安全成为IPv6连接的最大问题。目前，适用于IPv6网络的防火墙产品的开发还很落后。可以说，进入IPv6的时代也同时受到IPv6防火墙等相关设备开发进度的限制。

其实还有一个重要的原因，美国政府和IETF似乎也未做好向IPv6过渡的准备。由于美国长期在信息技术领域处于国际领先地位，且拥有大量IPv4地址，IP地址短缺的矛盾在美国并不突出，因此美国并不急于把IPv4向IPv6过渡。但是随着手持移动设备的大量使用，在两三年内，美国乃至全球都将会感到IP地址的缺乏。IETF的思路似乎是想等到技术细节完全确定后，才在全球范围内推广使用IPv6。但我国以及亚太的一些新兴发达国家，如韩国、日本等，已经不可能再等待了。对中国而言，电信业和网络市场其实是全球新技术和新设备的温床，IPv6应当在这里获得第一推动性的发展。

不管是什么原因，大家有这样一个共识，那就是Internet不可能一夜之间从IPv4变成IPv6。因此，在相当一段时间内，IPv4和IPv6将共存于Internet应用环境中。在IPv6完全应用于Internet之前，Internet需要具备良好的IPv4向IPv6转换的机制。实现这一目标目前有以下几种技术与方法可循。

1）IPv4地址与IPv6地址相互兼容技术。利用一个特殊的IPv6单点广播地址，使IPv6的一个节点与IPv4的一个节点兼容，可以使用这个地址在IPv4网络中通信。该特殊的IPv6单点广播地址是由96个0位加上32位IPv4地址组成的。例如，假设某节点的IPv4地址是192.56.1.1，那么兼容IPv4的IPv6地址就是：0：0：0：0：0：0：C038：101。

2）双IP协议栈技术。使一个系统（如一个主机或一个路由器）中同时使用IPv4和IPv6两个协议栈。也就是说，让一个系统既拥有IPv4地址，也拥有IPv6地址，从而使该系统可同时收发IPv4和IPv6两种IP数据报。

3）基于IPv4的隧道技术。与双IP协议栈技术相比，基于IPv4的隧道技术是一种更为复杂的技术，它是将整个IPv6数据报封装在多个IPv4数据报中，由此实现在当前的IPv4网络（如Internet）中IPv6节点与IPv4节点之间的IP通信。

4）NAT-PT转换网关技术。该转换网关除了要进行IPv4地址和IPv6地址转换外，还要包括对协议的翻译。转换网关作为通信的中间设备，可在IPv4和IPv6网络之间转换IP报头的地址，同时根据协议不同对分组做相应的语义翻译，从而使纯IPv4和纯IPv6站点之间能够透明通信。

无论上述哪一种技术，都只能作为IPv4向IPv6的过渡技术，它们对网络的运行效率以及应用的影响都不可小视。但最终这些技术都将被抛弃，人类必将完全进入IPv6的网络时代。

2.IPv6网络时代展望

IPv6协议的设计目的在于解决现有IPv4版本存在的各种问题，包括地址数量限制、安全性、自动配置、移动性、可扩展性等方面的问题，因此IPv6为各种价值应用构想提供了强大的技术支持，尤其对视频、语音、移动、安全等业务的发展有极大的促进作用。随着IPv6应用探索的进一步深入，IPv6在网络通信行业以及人们日常生活中具有广阔的应用前景。

（1）视频应用(www.xing528.com)

随着IP宽带业务的不断普及和发展，越来越多的行业、企业开始大量采用视频技术开展远程会议、视频点播和广播、远程教学、远程医疗、远程监控、可视电话等多种应用，以满足人们对交互式可视化沟通的需要。

IPv6协议具有丰富的地址空间，解决了地址容量问题，优化了地址结构，提高了选路效率和数据吞吐量，适应了视频通信大信息量传输的需要，有助于发展用户。

IPv6协议组播功能的加强和扩展，使用了更多的组播地址，对组播域进行了划分，取消了IPv4广播，可以更加有效地利用网络带宽，实现基于组播、具有网络性能保障的大规模视频会议和高清晰度电视广播的应用。

IPv6协议使用IPsec协议提供更高的安全性，使用流标签为数据包所属类型提供个性化的网络服务，有效保障了相关业务的服务质量，对商业用户的安全性提供了充分的保障，视频应用中，各种媒体信息可以根据紧急性和服务类别确定数据包的优先级，协调视频应用中语音、视频、数据流的优先顺序，以获得更佳的信息传输质量。

（2）高质量的全数字IP电话

随着互联网的普及及其商业运营价值的发现，VoIP（Voice over IP）技术作为互联网的增值应用，已被很多新兴的电信运营商引入到电信运营中，并取得了爆炸式增长。国内电信运营商从1999年开始展开了基于H.323协议的VoIP建设高潮，目前VoIP除基于H.323协议外，还基于H.248/MGCP协议和SIP协议等。

VoIP最大的优势是成本低，并能利用互联网和全球IP互联的环境，提供比传统业务更多更好的服务。但在我国VoIP还不是端到端的服务，同时IPv4中所存在的NAT等问题，使得VoIPv6应运而生，为实现端到端的VoIP电话业务提供了技术前提。IPv6协议丰富、大容量的地址空间可以使每一部VoIPv6电话机都有一个IP地址。同时IPv6无状态地址自动配置技术，使VoIPv6电话机能够快速连接到网络上，无需人工配置，实现了真正的即插即用。IPv6的QoS技术为话音质量提供了优于IPv4的保证，电话的语音信息通过VoIPv6封装在IPv6数据包中传送于网络之间，并可通过对数据包的优先级设定，获得高质量的语音传送效果。

（3）网络家电将成为可能

网络家电将是下一代网络IPv6中的重要应用之一。用户可以通过个人电脑、PDA等设备对连接在家庭网络中的空调、电饭煲、微波炉、冰箱、电视、音响和照明设备等家用电器进行远距离遥控。而这些应用必须借助IPv6大容量IP地址结构及超强的寻址能力，才能实现每一个家用电器获得一个IP地址，并可以通过网络把这些设备管理起来，方便用户随时了解家用电器的工作状态，从而实现家用电器的安全和家庭能源的统筹管理，提高生活品味和效率。不过，要实现真正的网络家电还有很长的一段路要走，许多技术上的细节问题需要更高水平的开发，如网络监控的安全性、网络监控的轻便性等。

（4）移动IP业务极大丰富

移动IPv6是IPv6重要的技术特色之一。随着3G等业务的推出，移动IPv6业务将是移动通信业务发展的主要方向，它与互联网业务将都会由IPv6协议来承载。IPv6技术的大容量地址结构，能够使每一个移动终端都可获得全球唯一的IP地址，无状态地址自动配置技术和强大的兼容性，使手机、PDA等移动终端能够快速连接到网络上，实现即插即用，同时兼容符合IPv6协议标准的各个厂家的产品和应用。配合IPv6协议中的QoS技术，移动通信运营商可提供有效的端到端QoS，以确保高通信质量，尤其在开展移动视频流媒体、移动视频会议和移动VoIP等业务方面具有重要的意义。

（5）传感器网络的广泛应用

日常生活中的地质、环境（大气、水文、水质）等自然状况和老百姓的生产与生活息息相关，也关系到国民经济和可持续发展，同时生产活动对各种环境也有一定的影响，所以需要对地质和环境进行监测和保护，这就需要使用大量的传感设备对环境参数进行大规模的采集并进行分析。IPv6技术中的大容量地址空间特性，可以实现为每个传感器分配一个单独的IP地址，通过IPv6互联网络，实时采集地震、大气、水文等各种环境监测数据进行分析研究。使用IPv6技术，通过开发可寻址、可联网的地质监测传感器建立全国地震监测网，实时采集各种地质数据，分析地质活动情况，提高对地震等灾害的监测能力，为人民生活和国民经济发展提供更好的服务。

（6）智能交通系统的普及发展

交通拥挤是当今世界各国大城市都存在的问题。在西方发达国家，为了解决交通问题，已开始大规模地进行交通智能化的研究。随着我国经济的高速发展，车辆数量也极度攀升，交通问题亦非常严重，深刻影响着人们的日常生活，所以需要通过使用现代信息与网络通信技术，通过智能交通系统来提高交通运行的效率。IPv6大容量地址结构技术，可以使城市交通监控系统中每个信号灯、监视器及各种感应设备都获得单独的IP地址，实现系统整体联网，动态地对交通进行监控，提高交通运输效率；另一方面，IPv6大容量地址寻址技术可以为车载终端系统分配单独的IP地址，实现无线系统互连，司机可以通过车上的终端屏幕实时查看交通和路面信息，直接了解道路情况。而IPv6无状态地址自动配置技术，可自动为各类交通终端配置IP地址，大大减少网络维护的工作量，亦将极大地推进智能交通应用的发展。

（7）军事应用刻不容缓

IPv6相对IPv4可以提供更好的网络安全和质量更佳的传输服务，并大大增强传输速度，非常适合军队的使用。通过使用IPv6技术，武器系统的响应速度以及指挥系统数据传输的保密性都将会有较大的提高。美国防部认为，IPv6对于美军来说至关重要，未来作战系统中各种武器系统、信息系统和指挥控制系统将通过网络实现联系，进行信息化立体战争，IPv6为其提供了实现技术的基础和可能。同时，IPv6具有IPv4所没有的绝对优势，它巨大的地址空间、高度的灵活性和安全性、可动态进行地址分配的特性以及完全的分布式结构有着巨大的军事价值和潜力，特别是对移动用户的支持更是以前所有的技术所不能相比的。