IPv6 过渡技术研究及应用场景探讨

庞 军

（中国移动通信集团设计院有限公司重庆分公司，重庆 401121）

0 引言

近年以来，移动互联网网络的发展变得极其迅速，网络承载的终端和流量增长态势十分明显，而IPv4逐渐耗尽的地址池无法继续满足不断增长的业务需求，目前的IPv4网络迫切需要过渡到IPv6网络。因此，在IPv4网络继续维持在良好运行状态的基础上，需要继续加强互联网广泛的IPv6网络部署，这都与互联网网络中更加成熟的环境和未来因特网良好的发展这些因素息息相关。

在IPv4网络向IPv6网络逐渐过渡的这一过程之中，基于IPv4/IPv6双协议栈的组播传输方式已经成为了今后发展的一种趋势。这种新型的组播传输方式，能够比较顺利的解决现有IP 网络地址开始出现不足的问题，以及在一对多和多对多传输网络之中，组播报文进行的不必要的复制和重复转发问题。

1 IPv6 技术

1.1 IPv4 技术与IPv6 技术对比分析

相比于IPv4网络，IPv6网络在地址资源数量上有了极大的提升，足以满足目前以及未来很长一段时间的IP地址需求；在路由表上，IPv4有一个既冗长又复杂的路由表，与之相比IPv6技术从一开始就使用聚合原则，对IP 地址进行分配。

IPv6协议中采用了128位的地址编码方式，这种编码方式使得其地址空间近乎无边无际，从而拥有着取之不尽的地址资源，这足以使每个个人用户和企业将所有的电子设备全部接入网络。在全球地址资源日益枯竭的大背景下，从IPv4网络向IPv6网络发展，变得极其重要。和IPv4协议进行比较，IPv6的出现真正实现了IP 级安全。

随着现有网络的不断发展，大众用户对诸多网络业务服务质量的要求也在不断提高，通过IPv6的QoS 组播路由协议的研发与实例运用，可以有效的降低网络成本，同时大幅度提升用户的满意度。

1.2 IPv6 组播定义

组播通信中发送方同时将相同的数据发送到组内的多个接收方，整个传输过程中只要一个相同的数据包副本。这种通信方式与单播传输 （实现发送方和接收方之间的点对点网络连接） 模式相比，很大程度上提高了数据传输的效率，降低了网络出现堵塞情况的可能性。

同时，IPv6组播通过独特的传输方式，可以达到节约网络资源、加快的数据传输速度的效果。IPv6组播技术由于其特有的优势，如今已经成为互联网网络技术中的一大热点，就算网络用户数呈指数级增长，整体骨干网络的带宽也不需要随之大幅度扩容。

2 IPv6 过渡技术研究

2.1 IPv4 到IPv6 的过渡技术

通常情况下，互联网网络从IPv4向IPv6过渡的这个过程，可以合理使用单栈和双栈这两种技术，根据过渡进程划分出多种场景，而组播技术的过渡也应该考虑在各种场景下实现。

单栈技术中终端设备仅仅支持IPv6单栈 ，网络为终端分配了1个IPv6地址 ，同时通过在网络侧部署NAT64设备，并通过地址转换方式，来实现IPv4和IPv6网络的互通。在网络中访问IPv4业务平台之时，SGI 通过在接口处部署DNS64和NAT64设备的方式，完成IPv6和IPv4地址间的顺利转换，实现IPv6终端访问IPv4业务平台的功能。

双栈简单来说就是指在一个系统中，同时使用IPv4/IPv6这两个并行工作的协议栈，支持用户通过设置来使用IPv4或者IPv6协议，进行网络通信。源节点则会自发性的依据目的节点的差异来进行分析和判断，从而选用不同的协议栈来实现信息数据传输；网络设备则根据报文的协议类型加以区分，来选择不同的协议栈，从而进行传输数据的处理和转发。

2.2 IPv6 组播传输技术

PIM（Protocol Independent Multicast）属于组播路由协议的一种，因为它的协议无关性质，导致其具有成员显式加入、可从共享树切换至有源树等优点，这使得PIM 协议在组播传输领域的应用十分广泛。

目前的SSM 传输模型通常借助了IPv6 PIM-SM（Sparse Mode-稀疏模式）协议的技术来实现，PIM-SM协议运行在IPv4/IPv6双栈中，这保证了向下一代互联网发展的过程中，网络对IPv4/IPv6协议栈良好的兼容性。

在SSM 模型之中，由于数据信息接收者已经通过其它的独特渠道，预先了解并知晓了IPv6组播源的在网络中的具体位置，因此后续部分不再需要RP 以及构建完成RPT；同时也不再需要通过了解IPv6组播源的注册过程，来发现其他IPv6 PIM 域内的组播源。对SSM 传输模型与ASM 传输模型进行比较可以发现，SSM 模型仅仅需要IPv6 PIM-SM 中部分子集的支持，就可以更高效地建立和维护组播分发树，实现数据传输分发。

3 IPv6 静态组播解决方案

IPv6 PIM 主要分为两种协议模式，稀疏模式通过数据源向RP 的注册来发现源，数据接收者在不知道源信息的情况下向RP 发送注册信息来找到源；密集模式则通过泛洪或状态刷新机制来通告源信息，由此构建了IPv6静态组播。对于IPv6静态组播来说，只要进行了相应的正确配置，就能够马上生成组播表项，而无需继续等待真实数据的到达，这样就算在长时间内没有数据到达，也不会因此出现老化，这种方式可以保证高端客户IPv6组播长时间、正常的运行。

4 结束语

通信运营商网络的IPv6组播方案，涉及了用户主机/机顶盒、接入控制节点、组播汇聚点（RP）、组播源等等。基于IPv6组播技术，利用点到多点传输的特殊性质，通信网络运营商可以更加有效地提供一些新颖的增值业务，例如网络直播、远程医疗/教育、视频会议、网络游戏等互联网的信息服务领域业务。通过推广这些各式各样的互联网增值业务，通信运营商将在各个领域中进一步扩大市场占有份额，并获取巨大的经济效益。