IPv6技术在跨流域调水工程中的应用

□娄华宾（河南省南水北调建设管理局）

IPv6技术在跨流域调水工程中的应用

□娄华宾（河南省南水北调建设管理局）

跨流域调水是合理开发水资源、实现优化配置的较好的手段，水资源如何优化配置需要用大系统的思想进行分析和研究。传统的水资源配置存在对保护环境不够重视、重节水但忽略高效、重缺水地方的优化配置但忽略提升水充足地方的水利用率等情况，影响了区域经济的发展和水资源的可持续利用。当前，水资源是非常紧缺的，一定要重视对如何对水资源来优化配置。文章对其在跨流域调水工程中的应用前景进行了简单分析，这对相关网络应用系统的设计、完善和实施，具有一定的参考意义。

IPv6技术；跨流域调水；IPv6应用；IPv6优势

1 跨流域调水工程的特点

跨流域调水工程其实是流域连通工程，其特点：一是，水权关系复杂。水量调配涉及调水区及受水区的利益关系、调水与防洪排涝的关系、调入水与当地水的关系。二是，技术管理复杂。由于调出区与调入区不在同一流域，两个甚至多个流域的径流量呈丰、平、枯不同遭遇，其调出区可调水量、调入区需水量的变化直接影响工程供水量。三是，利害双重性。调水工程效益是主要的，但对于调出区以及输水线路区等均有一定的负面影响。四是，工程收益区范围较大，调入区需水的轻重缓急、经济社会发展水平、水价承受能力有较大区别。五是，工程线路长，跨地区，工程保护、安全管理及水事纠纷处理复杂。所以，跨流域调水工程的自动化、信息化、智能化以及后续的智慧化建设运行管理过程中，其复杂的应用系统和庞杂的数据来源及应用对网络系统的灵活性、可扩展性和性能都提出了全新的要求。文章主要对IPv6技术进行简介，并对其在跨流域调水工程中的应用前景进行分析。

2 IPv6技术概述

2.1 IPv6技术的背景

广泛使用的IPv4协议是当前广泛部署的因特网协议，从1981年最初定义（RFC791）到现在已经有三十余年的时间。IPv4协议简单、容易实现、互操作性好，IPv4网络的规模也从最初的一个网络扩展为世界范围的许多网络。IPv4是第二代互联网技术，网络地址较少是其很大的问题，截止到2016年1月22日，各区域互联网注册机构（RIR）尚未分配的IPv4地址数分别是：APNIC（0.60个A类地址块），ARIN（0个A类地址块），RIPE（1个A类地址块），LANIC（0.1个A类地址），AFRINIC（1.90个A类地址块）。2015年9月24日北美地址分配与管理机构ARIN正式宣布北美地区免费的IPv4地址正式耗尽，目前非洲互联网注册机构（AFRINIC）存有少量的可分配IPv4地址，其他三个互联网注册机构（RIR）中的IPv4地址空间已经接近耗尽。随着互联网+，物联网和工业互联网4.00等迅速发展，据预测到2020年全球设备互联数将超300亿，中国IP地址需求将有可能超100亿。在这种大环境下，IPv6应运而生。

IPv6是IPv4的未来替代协议。IPv6（Internet Protocol Version 6）是第二代网络层的标准协议，也被称为IPng（IP Next Generation，下一代因特网），它是IPv4的升级版。IPv6和IPv4之间最显著的区别为：IP地址的长度从32比特增加到128比特。IPv6所持有的地址容量是IPv4的约8×1028倍，达到2128个。

2.2 IPv6技术的优势

与IPv4比较，IPv6主要有以下几个优势：第一，IPv6拥有更大的地址空间。IP地址在IPv4中的长度被定为32，即拥有232-1个地址；而IP地址在IPv6中的长度被定为128，即拥有2128-1个地址。第二，IPv6使用更小的路由表。IPv6分配地址遵照聚类（Aggregation）的规则，这使路由器能在路由表中用一条记录（Entry）代表一片子网，极大地缩短了路由表的长度，提升了转发数据包的速率。第三，IPv6增加了组播（Multicast）的支持和对流的支持（Flow Control），这将使互联网上的多媒体有长远发展的空间，为控制服务的质量（Quality of Service）提供了非常好的平台。第四，IPv6添加了对自动配置（Auto Configuration）的支持。这是对DHCP协议的改进和扩展，使网络的管理更便利。第五，IPv6的安全性更强。在IPv6网络中，用户能够加密网络层的数据并校验IP报文，这将很大地提高网络的安全性。

3 IPv6在跨流域调水工程中的应用

设计IPv6协议的目的是解决IPv4版本的各类问题，所以IPv6为各种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很大的推动作用。

而对于跨流域调水工程而言，根据其建设调度运行管理的业务特点，信息化网络应用主要体现在以下几个方面：

一是，大范围的视频多媒体应用。跨流域调水工程涉及区域大，视频监控点多，监控内容多，对视频处理的性能要求高，IPv6协议有非常多的地址空间，可以解决地址容量不足情况，提升选路效率和数据吞吐量，适应大信息量传输的需要，有利于根据工程建设管理需要增大视频监测范围；IPv6协议组播功能，能够越发有效地利用带宽，实现大范围视频会议和高清晰度电视广播的应用，保障了视频多媒体服务的质量和运行管理有关业务的安全性。

二是，大规模的传感器网络应用。跨流域调水工程管理运行与相关流域范围内的水情、雨情、水质、自动化控制、环境、工程安全等多个方面的情况息息相关，这些数据均来源于遍布调水工程各个固定、临时、孤立监测点的传感器，这些大量使用的传感设备对工程运行管理相关的各类参数进行大范围的采集和分析。IPv6技术中的大容量特性，能够为传感器分配单一的IP地址，通过IPv6互联网络，实时地采集各类监测数据，并分析和研究。经过开发可寻址、可联网的监测传感器能够创立覆盖工程流域范围的大规模智能监测网，实时采集各种数据，分析工程整体运行情况，提高整体数据的自动化可扩展监测能力，为整体调度运行管理提供更好的服务。

三是，高标准的安全管控要求。跨流域调水工程的整体协调管理和控制需要自动化的控制手段予以支撑，而工程干线、支线上各种自动化控制设施随着整体调水计划的不断完善和工程整体建设的不断深入也在不停扩展完善。从工程整体运行的角度考虑，为了解决整体调度运行的协调管理问题，大规模地进行远程调度监控势在必行。随着调水工程的不管完善，控制设施和监测点的数量以及各种监控数据获取和指令执行需要也不停攀升，对工程整体运行管理造成影响。通过使用IPSec所具有的认证和加密机制来保障安全性，再加上应用IPv6技术对网络处理性能的提升，亦将会极大地支撑智能化调度管控应用的发展。

4 结语

跨流域调水工程由于调度范围广、建设周期长、运行管理复杂、受流域环境影响大、应用需求多样等多方面的原因，导致其建设运行管理对系统的可扩展性、灵活性、安全性、处理性能等方面均有较高的要求。原有的IPv4网络技术已经越来越难以满足日益丰富的应用需求和不断提升性能需求，而IPv6技术则能较好的解决存在的问题，为跨流域调水工程的建设、发展和完善提供了网络技术方面的支撑和保障。

［1］谢成玉，王国志.对跨流域调水工程运行管理体制的思考（J）.中国水利，2013（20）.

［2］薛明，李彦.IPv4与IPv6的特点及发展前景比较（J）.中国新产品新技术，2010（18）.

［3］杨国良，李阳春，伍佑明，等.IPv6技术部署与业务应用（M）.人民邮电出版社，第1版，2011.6.1.

编辑：刘长垠

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2017-05-12