IPv6标准现状及国内标准化工作 - 上海汇珏网络通信设备有限公司

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　技术标准

IPv6标准现状及国内标准化工作

摘要：本文重点介绍了国际、国内IPv6标准现状及IPv6标准目前发展趋势。

一、概述

　　IP网络是指TCP／IP协议为基础通信协议的网络，著名的Internet是IP网的一种，也是最具代表性的IP网络。IP技术正在改变世界的面貌。IP业务呈现爆炸性的增长，业务量的增长是指数式的。其增长应该要归功于Web是Web技术以及Web base技术的不断出现，触发了IP业务的发展。近年来，IP网上业务正在转向实时业务，IP电话为这种转向的代表业务，目前尽管在IP网上运行实时业务还存在一些问题，但IP网上实时业务的尝试是成功的。IP网络的发展也是惊人的，现在 IP网的基础设施平均每一至二年要全面升级一次，其骨干网带宽的增加速率为每6～9个月翻一番，这个增长速率已大大超过著名的预测CPU速度增加的摩尔定律（每18个月翻一番），目前技术的发展支持其发展速度，密集波分复用（DWDM）技术在实用化方面取得了突破性进展，千兆（G）比特路由器、百万兆（T）比特路由器相继问世，IP网的网络资源正在因此而大量创造出来。

　　随着IP业务的迅速增长，IP网络上应用的不断增加，原有的IP网越来越显得力不从心。IP网络正在向下一代网络演进。其网络协议也应产生重大变化。目前使用的IP协议是IPv4。IPv4是70 年代制定的协议，随着全球IP网络规模的不断扩大和用户数的迅速增长，IPv4协议已经不能适应发展的需要。90年代初，有关专家就预见到IP协议换代的必然性，提出在下一代网络中用IPv6协议取代IPv4。IPv6是1992年提出的，主要起因是由于Web的出现导致了IP网的爆炸性发展，IP网用户迅速增加，IP地址空前紧张，由于IPv4只用32位二进制数来表示地址，地址空间很小，IP网将会因地址耗尽而无法继续发展，因而IPv6首先要解决的问题是扩大地址空间，IPv6有许多优良的特性，尤其在IP地址量，安全性，服务质量，移动性等方面优势明显。采用IPv6的网络将比现有的网络更具扩展性、更安全，更容易为用户提供质量服务。现在的IPv6协议是在1995年由Cisco 公司的Steve Deering和Nokia公司Robert Hinden完成起草并定稿的，即RFC2460。在1998年 IETF对RFC2460进行了较大的改进，形成了现有的RFC2460，1998版。IPv6的其他标准也陆续由 IETF的相关工作组制定出来，现已有100多项有关IPv6的RFC制定出来。

二、国际IPv6标准现状

　　目前，国际上主要由IETF负责IPv6的标准制定工作。在IETF中，两个工作组与制定IPv6标准有关：IPng（下一代因特网协议）工作组或称IPv6工作组，主要负责IPv6有关的基础协议的制定；NGtrans（下一代网络演进）工作组，主要负责与下一代网络演进有关的标准制定。

1.IPng（IPv6）工作组

　　工作始于1992年。从接收最早的下一代互联网协议提案，到1995年正式确定IPv6基础协议经过3年的历程。这也是IPng制定的第一个协议。该协议的作者即该工作组的两主席为Cisco公司的 Steve Deering，以及Nokia公司的R.Hinden。IPng是IETF中比较活跃的工作组之一，每次会议都有许多标准的提案进行讨论。到目前为止有53项已经成为RFC，17项成为互联网草案（Internet Draft）。下面是这些标准的分类和组成：

　　·IPv6规范类：互联网协议第六版规范，RFC2460。

　　·地址寻址类：IPv6寻址结构，RFC2373；IPv6寻址结构，互联网草案；IPv6地址分配管理，RFC1881；IPv6单播地址分配结构，RFC1887；IPv6聚类全球单播地址的格式，RFC2374；建议的TLA和NLA设置规则，RFC2450；初期IP6Sub-TLA ID设置，RFC2928；IPv6试验地址分配， RFC2471：IPv6中连接当地（Link-local）地址寻址和名字解析，互联网草案；IPv6组播地址设置，RFC2375；保留的IPv6子网任播地址，RFC2526；一种管理IPv6地址比特位设置的灵活方法，互联网草案；在URL中IPv6地址的语句格式，FC2732；IPv6局部地址结构，互联网草案；基于单播前缀的IPv6组播地址，互联网草案。

　　·多穴查找（Multihoming）类：IPv6缺省地址选择，互联网草案；用路由聚类的IPv6多地穴查找，互联网草案；IPv6聚类方案的多地址路由域问题，互联网草案。

　　·互联网控制信息协议类：IPv6互联网控制信息协议，RFC2463。

　　·逐跳选项类；IPv6路由器报答选项，RFC2711；IPv6巨型数据包（Jumpograms）， RFC2675。

·组播类：IPv6组播信息接收者发现，RFC2710。

·MTU路径发现类：IPv6MTU路径发现，RFC1981。

·报头压缩类：IPv6报头压缩，RFC2507；在PPP上的IP报头压缩，RFC2509；低速串行连接的 IP／UDP／RTP报头压缩，RFC2508。

·建隧道传送数据包类：IPv6规范中建隧道发送数据包的通用方法，RFC2473。

·域名系统类：支持IPv6的DNS扩展，RFCI886；支持IPv6地址聚类和重编号的DNS扩展， RFC2874；IPv6节点信息问题（Informationqueries），互联网草案；设计IPv6地址前缀的资源记录发现，互联网草案。

·演进机制类：IPv6主机和路由器的演进机制，RFC2893；IPv6演进的路由方面问题，RFC2185；不采用明显的隧道，在IPv4云中连接IPv6区域，RFC3056。

·路由类：IPv6路由协议RIPng，RFC2080；支持IPv6的OSPF，RFC2740；BGP-4的多协议扩展， RFC2283；支持IPv6的IGRPng，互联网草案。

·重编号类（Renumbering）：IPv6的路由器重编号，RFC2894。

·安全性类：互联网协议的安全性结构，RFC2401；IP论证报头，RFC2402；IP封装安全性载荷（ESP），RFC2406；采用MD5密钥的IP论证，RFC1828；ESPDES-CBC转换，RFC1829，注： DESCBC是美国数据保密标准的一种算法。

·邻居发现类：IPv6邻居发现，RFC2461；对反向发现的IPv6邻居发现扩展，RFC3122。

·自动配置类：IPv6无状态地址自动配置，RFC2462；IPv6中对无状态地址自动配置的保密性扩展，RFC3041；IPv6动态主机配置协议（DHCPv6），互联网草案；DHCPv6的扩展，互联网草案； IPv6的DNS服务器发现机制分析，互联网草案；缺省路由器优先和更特殊的路由，互联网草案。

·程序接口类：为IPv6扩展的基本连接接口，RFC2553；IPv6的高级连接API，互联网草案。

·OSI NSAP映射类（OPEN SYSTEM INTERCONNECTION，NETWORK SERVICE ACCESS POINT ADDRESS）：OSI NSAP和IPv6，RFC1888。

·移动性类：IPv6的移动性支持，互联网草案。

·基于不同媒体的IPv6：在以大网上传输IPv6数据包的方法，RFC2464；在环形网上传输IPv6数据包的方法，RFC2470；没有明显隧道地在IPv4上传输IPv6数据包的方法，RFC2529；在ARC网上传输IPv6数据包的方法，RFC2497；在PPP上的IPv6，RFC2472；非广播多接入（NBMA）网络上的 IPv6，RFC2491；ATM网络上IPv6，RFC2492；帧中继网络上的IPv6数据包传输，RFC2590； IEEEI394网络上的IPv6数据包传输，互联网草案。

·网络管理类：对组播接收者发现协议的IPv6管理信息库，RFC3019；互联网网络文本约定， RFC2851；IPv6管理信息库：文本约定和通用组，RFC2851。IPv6管理信息库：ICMPv6组， RFC2466；传输控制协议的IPv6管理信息库，RFC2452；用户数据报协议的IPv6管理信息库， RFC2454。

2．NGtrans工作组

　　工作组的任务有四项：①对IPv6演进的方法和工具进行规范；②对IPv6演进中如何采用这些方法和工具编制文档；③协调6BONE试验床，试验地址分配；④协调IETF和其它组织的IPv6活动。

　　目前标准制定的情况如下：

　　（1）互联网协议：在互联网中引入IPv6概述；双栈演进机制；IETF标准中采用IPv4地址的状况综述；用BGP实现跨越IP4网的IPv6网连接；对进入的数据包增强路由时，SIIT和DSTM机制的扩展；区域内自动隧道寻址协议；IPv6 SMTP操作要求；基于IGMP／MLP代理服务器的IPv4／IPv6组播翻译器；进入双栈互联网；采用Bump-in-API的双栈主机；Ngtrans IPv6 DNS操作要求和计划图；柱木虫：通过NAT在UDP上做IPv6隧道；6to4和DNS。

　　（2）RFC：IPv6演进中的路由，RFC2185；无状态IP／ICMP翻译算法（SIIT），RFC2765；网络地址翻译。协议翻译（NAT-PT），RFC2766；采用Bumpin-Stack技术的双栈主机， RFC2767；6bone骨干网路由指南，RFC2772；IPv6主机和路由器的演进机制，RFC2893；6BONE pTLA和pNLA格式，RFC2921；IPv6隧道代理，RFC3053；通过IPv4网络的IPv6网连接，RFC3056；基于SOCKS的IPv6／IPv4网关机制，RFC3089；6to4中继路由器的范播地址前缀，RFC3068； IPv6toIPv4传输中继翻译器，RFC3142。

三、国内IPv6标准的现状

　　技术标准是引导产业发展的关键，也是知识产权的核心。标准的制定一般有两种情况：一种是超前，即标准的制定领先于技术的发展和产品制造；另一种是滞后，即在相关的技术和设备产品已经进入市场后再制定相应的标准。这两种情况各有其适用面，前者一般是技术驱动，俘点在于标准对以后进入市场技术和产品具有统一的指导作用，为各个运行商和产品设备提供商营造了公平竞争的机会，其缺点是超前制定的标准会受到将来市场需求的影响而发生变化，甚至重大的变化。后者的特点是标准稳定性比较好，其缺点是标准的制定会受某些主流厂商技术的影响。IPv6作为一种将来的技术，对中国这样一个具有巨大潜在市场的国家来说，其标准化工作应采用第一种方式，这是因为：

　　（1）目前国内还没有建设IPv6的商用网，没有开始大规模生产IPv6的设备，尽管IPv6试验工作已在国内开展，IPv6的设备也在试制中，部分设备已可以商用，但总的来说中国还处于IPv6发展的初期，现在着手IPv6的标准化工作，将会对中国的IPv6的发展和下一代网络的发展具有重要的作用。标准的制定将为中国IPv6技术，产品和市场的迅速发展提供有力的保障。

　　（2）中国将成为********大市场，其市场的需求会直接影响有关国际标准的制定。根据中国国情制定的标准将代表中国市场需求，反映在相应的国际标准中。这将有助于我国在新技术方面获取应有的知识产权分额及我国的产业界在新技术方面获取公平竞争的机会。

　　（3）IP地址已经成为中国的互联网和通信行业发展的瓶颈，蓬勃发展的城域网建设，使得国内网络运营商深切地感到IP地址不足产生的严重制约作用，IP网中实时业务的开放，特别是实时对称业务的永远‘在线’的要求更使得IP地址问题雪上加霜，IPv4的私有地址已被证明无法解决这个问题，IPv6势在必行。为此，IPv6已经列入许多国内网络和通信运营商的网络规划和设备生产商的产品发展规划之中，为IPv6网络的应用提供了有利的环境。制定IPv6相关的国内标准是迫切需求的。

　　从国内的实际情况出发，IPv6标准将会从六个方面开展工作：

（1）基本协议类

　　该方面IETF已经制定了相当数量的标准。国内标准工作的原则是：以国际标准为基础，与国内的实际情况相结合制定国家或行业标准。因而可以根据IETF现有的标准来制定相应的中国基本协议类标准。中国标准可以是几个IETF标准的综合，也可以是基于一个IETF标准来制定。内容包括：IPv6基本协议、路由协议、地址结构协议、邻居发现协议、安全协议、移动性协议等。

（2）网络的体系结构和性能指标分配

　　这类的标准将是国内标准化的重点之一，在网络体系结构方面IETF已做了不少工作，在性能指标分配方面ITU。T正开始进行工作。网络体系结构方面IETF进行的工作有：双栈演进机制、双栈路由器技术、双栈主机技术、IPv6隧道技术、网络地址翻译一协议翻译（NAT-PT）、 Ngtrans IPv6 DNS、IPv6演进中的路由、IPv6主机和路由器的演进机制等；IP网性能指标分配方面工作刚开始进行，目前IP网性能指标分配方面的标准主要是从ATM网的性能指标分配标准类比得到的，国际、国内都已有相应标准。对于国内的标准化工作，将从IPv6商用网的网络体系结构着手来做，结合国际标准，根据国内对IPv6商用网的实际需求，制定相应的中国标准。在这方面将会有相当数量的创新内容。

（3）网络的评估标准和测试方法

　　IPv6网将是下一代网络（NGN）的核心，它不但是下一代Internet的主体网络（NGI），也是下一代电信网的主要承载网络，因而对网络的评估和测试将极为重要。对IPv6网的评估和测试与对IPv4网的评估和测试是有很大区别的，IPv4网看重网络的生存能力和信息传送的公平性，IPV6 网将更看重网络的可管理性、可维护性、网络提供的端到端服务质量（QoS）和承载多业务能力，也关心网络的生存能力和信息传送的公平性。因而，它比IPv4网络的评估和测试要复杂和困难得多，这方面的工作目前已有的成果不多，将是国内标准化工作的重点。

（4）网络设备规范和网络设备测试规范

　　IPv6网络设备可以分为两大类：一类是纯IPv6网的网络设备：路由器、主机、论证与计费设备、网络安全设备和基本的应用系统设备等；另一类是与IPv4／IPv6网络的演进有关的设备：它们包括双栈路由器、双栈主机、IPv4／IPv6的DNS、网络地址转换器（NAT）、双栈网络安全设备等。特别指出的是：IPv6网将是下一代网络（NGN）的核心及下一代电信网的主要承载网络，考虑到这一重要的因素，IPv6网络设备将与IPv4网络设备有很大的区别，而不是简单的将IPv4网络设备规范搬过来就行的，不但有大量工作要做而且将会有大量的获取基础知识产权的机会。国内IP标准研究组将投入相当大的力量，从事这方面的工作。

（5）移动通信类标准

　　IPv6在移动IP方面是有特色的，特别是处理实时业务上，IPv6的移动IP技术有着IPv4不可取代的优势，在第三代移动通信中，已经提出全IP解决方案，第三代移动通信网络将可能最早全面应用IPv6，有关的国际标准也正在迅速形成。3GPP与LETF合作制定与IPv6相关的移动通信标准。中国作为3GPP的主要参加方之一，理应有中国提出的IPv6相关的移动通信标准。

（6）IPv6业务和应用的标准

　　要支持IPv6网的商业化运作，业务和应用的开发是极为重要的工作；为了顺利完成IPv4到 IPv6网的平稳演进，需十分重视原有IPv4已成熟的业务和在IPv6环境中的应用；目前与第三代通信网络有关的IPv6国际标准主要在IP多媒体领域。有关移动终端支持IPv6的提案也即将成为国际标准。

　　目前中国IPv6标准化工作已经启动。首批列入标准制定的内容包括IPv6基本协议、IPv6网络总体要求、邻居发现、无状态地址配置、移动IPv6、路由协议OSPF和BGP4等。以后将分批陆续制定相关的中国IPv6标准。国内IPv6的标准化工作将会围绕上述六方面展开。

四、IPv6标准发展趋势

　　IPv6标准的制定工作发展顺利、进展平稳，目前其发展趋势是：IETF是IPv6标准的制定工作的主体，在近期这种状况不会改变，但是鉴于IPv6的重要性和对下一代网络的巨大影响，越来越多的国际标准化组织加入IPv6标准的制定工作。特别是3GPP，从传统意义上来说，互联网和移动通信是两个不同的行业。但随着IP技术的发展，这两个行业的共同点越来越多，尤其是第三代移动通信‘全IP’解决方案的提出，IPv6成为互联网和移动通信网的公用基本协议。尽管IPv6标准发源于互联网行业，而从商业意义上来说移动通信行业可能是最早和最大的受益方之一。国际标准化组织，除了IETF继续完善于IPv6有关的标准以外，3GPP和ITU-T也成立了相应的工作组来制定与 IPv6相关的标准。最近IETF和3GPP联合组成了一个工作组来协调IPv6标准在第三代通信系统中的应用。以下简单叙述这些组织在IPv6标准开发方面的情况。

　　（1）IETF：除第一节列出的标准外，目前IETF讨论的热门话题主要集中在流标签、寻址、 DNS、DNS发现、多连接子网、Multihoming、源地址和目的地址选择、IPv6 MIB等领域。

　　（2）3GPP：最早提出采用IPv6的3G版本是97发布版（第一个GPRS版）。主要是在用户面采用IPv6的PDP，在传输面IPv6作为选项。3G99发布版中采用了终端的PPPv6支持，IPv6地址分配机制及IPv6报头压缩等标准。在第四发布版中采用新的IPv6报头压缩标准。在最新的第五发布版中规定在IU接口中强制性采用IPv6，即在多媒体核心子网中采用IPv6。

　　（3）ITU-T是政府间的国际标准组织，也是传统国际电信标准的归口单位。目前ITU-T与IETF 已经在IP标准领域开展合作。ITU-T专门设有一个IP标准计划，IPv6有关的标准也列在其中。

　　（4）IETF3GPP IPv6设计组：该小组的任务是设计在3G中使用的IPv6标准。目前工作是评审现有在3G中的IPv6标准，为相应的标准做编号。并将在以下领域开展工作：IPv6在3G的标准执行、寻址方式、与手机相关的设备支持（路由器，代理服务器）、DNS、安全性、MTU、网络演进、远程管理以及移动IPv6等。

五、结束语

　　国际上IPv6标准日趋成熟，中国作为一个互联网和移动通信技术及市场快速发展的国家，在标准制定上与国际接轨已经是一项十分迫切的任务。标准的制定需要行业各界的广泛参与。

摘自《数据通信》

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