[size=5]下一代互联网的标准研究[/size] 蒋林涛 摘要：文章介绍了国际IPv6标准化工作的现状，详细列出了IETF中两个工作组的工作成果。文章认为技术标准是引导产业发展的关键，也是知识产权的核心，技术标准的制订应该给予高度重视和关注。文章从中国的实际情况出发，提出中国的IPv6标准将会从基本协议类、网络的体系结构和性能指标分配、网络的评估标准和测试方法、网络设备规范和网络设备测试规范、移动通信类标准、IPv6的业务和应用的标准等6个方面进行，并对6个方面的标准内容进行了讨论。 关键词：IPv6协议；体系结构；性能指标；评估标准；测试方法 　　IP网络是指以TCP/IP协议为基础通信协议的网络，著名的因特网（Internet）是IP网的一种，也是最具代表性的IP网络。 　　IP业务呈现爆炸性的增长，业务量的增长是指数式的。IP业务的爆炸性增长应该要归功于Web，Web技术的出现以及后来基于Web技术的不断发展，触发了IP业务的爆炸性发展。Web业务和基于Web业务的出现，使IP网的作用被完全改变，使得IP网变成无所不能和无所不会。近年来，IP网上的业务正在转向实时业务，IP电话是这种转向的一项代表业务，目前看来尽管在IP网上运行实时业务还存在这样和那样的问题，但IP网上实时业务的尝试是成功的。实时业务运行的尝试成功，更进一步激发了IP界，已经有人提出在IP网上做任何事情的概念，并已在朝这个方向努力。 　　IP网络的发展也是惊人的，现在IP网的基础设施平均每1～2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，目前技术的发展也能支持这样的发展速度，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满足IP业务消费增长的需要。 　　IP网络技术的发展是令人惊讶的，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网正在越来越显得力不从心。IP网络正在向下一代网络演进。当然，IP网的网络协议也应该发生重大变化。目前使用的IP协议是IPv4。IPv4是70年代制订的协议，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。早在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是在92年提出来的，其主要起因是由于Web的出现导致了IP网的爆炸性的发展，IP网的用户迅速增加，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网将会因为地址空间的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，另外IPv4是70年代提出的，而IPv6是90年代提的，20年来IPv4协议本身也暴露出一些不足，IPv6的提出正好是一个机会，IPv4的不足可以在IPv6中得到改进。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，并更容易为用户提供好的服务质量。 1 国际IPv6标准现状 　　IPv6基本协议是在1992年初提出，经过多次改进后确定的。现在的IPv6协议是在1995年完成起草并定稿的，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的相关工作组制订出来，经过多年的工作已经有100多项有关IPv6的标准制订出来了。 　　目前，国际上主要是由IETF在负责IPv6的标准制订工作。在IETF中，有两个工作组与制订IPv6标准有关：一个是下一代因特网协议(IPng)工作组，或称IPv6工作组，主要负责IPv6有关的基础协议的制订；另一个是下一代网络演进(NGtrans)工作组，主要负责与下一代网络演进有关的标准制订工作。 　　IPng(IPv6)工作组的工作始于1992年。从接受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，经过了3年的历程。这也是IPng制订的第一个协议。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提交讨论。到目前为止有53项已经成为标准（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： 　　(1)Pv6规范类 　　互联网协议第6版规范，RFC2460 　　(2)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IPv6 Sub-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，RFC2732 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 　　(3)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 　　(4)互联网控制信息协议类 　　IPv6互联网控制信息协议，RFC2463 　　(5)逐跳选项类 IPv6路由器报警选项，RFC2711 IPv6巨型数据包，RFC2675 　　(6)组播类 　　IPv6组播信息接收者发现，RFC2710 　　(7)MTU路径发现类 　　IPv6 MTU路径发现，RFC1981 　　(8)报头压缩类 IPv6报头压缩，RFC2507 在点到点协议(PPP)上的IP报头压缩，RFC2509 低速串行连接的IP/UDP/RTP报头压缩，RFC2508 　　(9)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 　　(10)域名系统类 支持IPv6的域名服务器(DNS)扩展，RFC1886 支持IPv6地址聚类和重编号的DNS扩展，RFC2874 IPv6节点信息问题(Information Queries)，互联网草案 设计IPv6地址前缀的资源记录发现，互联网草案 　　(11)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城中连接IPv6区域，RFC3056 　　(12)路由类 IPv6路由协议RIPng，RFC2080 支持IPv6的开放式最短路径优先(OSPF)，RFC2740 BGP-4的多协议扩展，RFC2283 支持IPv6的IGRPng，互联网草案 　　(13)重编号类(Renumbering) 　　IPv6的路由器重编号，RFC2894 　　(14)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 ESP DES-CBC转换，RFC1829 　　(15)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 　　(16)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 　　(17)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 　　(18)OSI NSAP映射类 　　 OSI NSAP和IPv6，RFC1888 　　(19)移动性类 　　IPv6的移动性支持，互联网草案 　　(20)基于不同媒体的IPv6 在以太网上传输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 IEEE1394网络上的IPv6数据包传输，互联网草案 　　(21)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 　　NGtrans工作组的任务有4项： 　　(1)对用于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，完成试验地址分配。 　　(4)协调IETF和其他组织有关的IPv6活动。 　　 这个工作组也取得了很好的业绩，特别在网络演进方面提出了不少RFC，正在有效地用于IPv6商用网的建设。 　　下面是这些标准的分类和组成： 　　(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，无状态IP/ICMP翻译算法(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”双栈主机 NGtrans IPv6 DNS操作要求和计划图 蛀木虫：通过网络地址转换(NAT)在数据报协议(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“Bump-in-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 2 中国IPv6标准现状 　　技术标准是引导产业发展的关键，也是知识产权的核心，技术标准的制订是应该给予高度重视和关注的。标准的制订一般有两种情况：一种是超前，即标准的制订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订相应的标准。这两种情况各有其适用面：前者一般是技术驱动，它的特点在于标准对以后进入市场的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，其缺点是超前制订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；后者的特点是标准的作用立竿见影，对该产业的发展具有重要的作用，相对而言制订出来的标准稳定性比较好，其缺点是标准的制订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，中国还没有建设IPv6的商用网，中国还没有开始大规模生产IPv6的设备，尽管IPv6试验工作已在中国开展，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IPv6的发展和下一代网络的发展具有重要的作用。标准的制订将为中国IPv6技术、产品和市场的迅速发展提供有力的保障。 　　(2)中国将来很快就会成为全球第一大市场，其市场的需求将会直接影响有关国际标准的制订。根据中国国情制订的标准将代表中国的市场需求，将会反映在相应的国际标准之中。这将有助利于中国在新技术方面获取应有的知识产权份额，也将有助利于中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”。近年来中国蓬勃发展的城域网建设，使得中国所有的网络运营商深切地感到IP地址不足产生的严重的制约作用。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很好地解决这个问题，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。这也为IPv6网络的应用提供了有利的环境。制订IPv6相关的中国标准是有迫切需求的。 　　从中国的实际情况出发，IPv6标准将会从以下6个方面进行： 　　(1)基本协议类 　　基本协议类方面的标准，IETF已经进行了大量工作的部分，已经制订了相当数量的标准。中国标准工作的原则是以国际标准为基础，与中国的实际情况相结合制订国家或行业标准。因而可以是根据IETF现有的标准来制订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标准来制订。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 　　 这一类的标准将是中国标准化的重点之一，在网络的体系结构方面IETF已经进行了不少工作，在性能指标分配方面ITU-T正开始进行工作。网络的体系结构方面IETF已经进行的工作有：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-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的工作刚开始进行，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而得到的，国际、国内都已有相应标准。对于中国的标准化工作，将从IPv6商用网的网络体系结构着手来做，结合相应的国际标准，根据中国对IPv6商用网的实际需求，制订相应的中国标准。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，它不但是下一代互联网(NGI)的主体网络，它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网更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，当然它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得多也困难得多，这方面的工作目前已有的成果不多，将有大量工作有待于我们去做，这也将是中国的标准化工作的重点。 　　(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：它们是路由器、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。特别要指出的是：IPv6网将是下一代电信网的核心，也是下一代电信网的主要承载网络，在考虑到这一重要的因素下，IPv6网络设备将与IPv4网络设备有很大的区别，而决不是简单地将IPv4网络设备规范搬过来就行，这里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。中国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，特别是在处理实时业务上，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IETF正合作制订与IPv6相关的移动通信标准，中国作为3GPP的主要参加方之一，理所应当应该有中国提出的IPv6相关的移动通信标准。 　　(6)IPv6的业务和应用的标准 　　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；为了要顺利完成由IPv4到IPv6网的平稳演进，必需十分重视原有IPv4已成熟的业务和IPv6环境中的应用；目前与第三代移动通信网络有关的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。以上3个方面是IPv6的业务和应用的标准化工作的重点，中国应该在这些领域形成自己的标准。 　　目前中国IPv6标准化工作已经启动。首批列入标准制订的内容包括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。以后将分批陆续制订相关的中国IPv6标准。当然，中国IPv6的标准化工作将会围绕上述6个方面展开。 3 IPv6标准发展趋势 　　IPv6标准的制订工作发展顺利、进展平稳，目前IPv6标准发展趋势是：IETF是IPv6标准的制订工作的主体，目前看来在近期这种状况不会改变，但是鉴于IPv6的重要性，特别是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了IPv6标准的制订工作。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。但是，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，但是从商业意义上来说移动通信行业可能是最早也可能是最大的受益方。正因为如此，国际标准化组织，除了IETF继续完善于IPv6有关的标准外，3GPP和ITU-T也成立了相应的工作组来制订与IPv6相关的标准。同时，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。由于近几年IP技术的迅猛发展，传统的电信标准受到了很大的影响。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。 　　到2004年底，IETF完成的IPv6的RFC主要有： RFC2460：IPv6规范 RFC2373：IPv6地址结构 RFC2374：IPv6可聚类全局单播地址格式 RFC2461：IPv6邻居发现协议 RFC3122：基于反向发现的IPv6邻居发现协议扩展 RFC2462：IPv6无状态地址自动配置协议 RFC2463：ICMPv6规范 RFC1981：IPv6的路径MTU发现协议 RFC2080：基于IPv6的RIPng协议 RFC2740：基于IPv6的OSPF协议 RFC2283：BGP4多协议扩展 RFC1886：支持IPv6的DNS扩展 RFC2874：支持IPv6地址聚类和重编号(Renumbering)的DNS扩展 RFC2928：最初的IPv6子顶级聚类(Sub-TLA)ID分配 RFC2375：IPv6组播地址分配 RFC2710：IPv6的组播监听者发现(Multicast Listener Discovery)协议 RFC2450：被提议的TLA和NLA分配规则 RFC2529：IPv6在IPv4区域里无显示隧道的传输(6over4) RFC2765：无状态IP/ICMP翻译器 RFC2766：网络地址翻译-协议翻译(NAT-PT) RFC2767：使用BIS技术的双栈主机 RFC3053：IPv6隧道代理(Tunnel Broker) RFC2893：基于IPv6主机和路由器的过渡机制 RFC3056：不使用显式的隧道连接IPv4云之间的IPv6域(6to4) RFC3089：基于Socket的IPv6/IPv4网关机制(Socket网关) RFC2553：基于Socket接口的IPv6扩展 RFC2292：IPv6的高级Socket API RFC2492：IPv6 over ATM RFC2472：IPv6 over PPP RFC2491：IPv6 over NBMA(非广播多路访问网络) RFC2464：IPv6 over Ethernet协议 RFC2590：在帧中继网上传输IPv6分组 RFC2470：在令牌环网上传输IPv6分组的方法 RFC2467：在FDDI网上传输IPv6分组的方法 RFC2473：IPv6的一般报文隧道 RFC2507：IP头压缩 RFC2509：IP头压缩over PPP RFC2894：基于IPv6的路由器重编号 RFC2401：基于IP的安全体系结构 RFC2402：IP验证头 RFC2406：IP的ESP封装 RFC2452：基于TCP的IPv6管理信息库 RFC2454：基于UDP的IPv6管理信息库 RFC2465：基于IPv6的管理信息库：文本协定和普通组 RFC2466：基于IPv6的管理信息库：ICMPv6组 RFC3019：基于IPv6的组播监听者发现协议的管理信息库 Draft-ietf-mobileIP-IPv6-13.txt：IPv6的移动支持 4 结束语 　　国际上IPv6标准日趋成熟，中国作为一个通信网和互联网市场快速发展的国家，在标准制订上与国际接轨已经是一项十分迫切的任务。IP技术正向两个方向发展：一个方向是下一代互联网，目前的国际标准主要是这个方向的标准；另一个方向是下一代电信网，也就是IP电信网，目前缺乏这个方向的标准，可以有大量的创新机会。标准是国力的象征，是技术实力和经济实力的反映，目前中国已具备制订标准的实力，IPv6标准制订是一个很好的机会，行业各界的广泛参与，将使中国在IPv6标准制订上进入一个新的境界。