IPv6探討:網(wǎng)絡(luò)扁平化實(shí)現(xiàn)真正意義的對(duì)等通信

本文所提出的是一個(gè)開放性，具有探索意義的話題。主要從IPv6協(xié)議技術(shù)的角度切入，思考在這種協(xié)議體系下，所構(gòu)建的IPv6網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)特征。

　　眾所周知，在實(shí)際運(yùn)營(yíng)IPv4網(wǎng)絡(luò)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)Pv4存在先天不足。這些問題包括，IP地址容量受限、無(wú)源地址認(rèn)證導(dǎo)致IP地址偽裝，三角路由導(dǎo)致移動(dòng)性能差，安全性不好，配置復(fù)雜，路由表膨脹，端到端的業(yè)務(wù)模式缺少等問題。

　　IETF在制定IPv6標(biāo)準(zhǔn)的過(guò)程中，充分考慮這些問題，并在協(xié)議規(guī)范中解決這些問題。

　　地址容量擴(kuò)大。地址編碼由32bit編碼，擴(kuò)容為128bit編碼，這樣地址空間就擴(kuò)大了43億倍。

　　擴(kuò)展支持組播和任意播地址，這使得數(shù)據(jù)包可以發(fā)送給任何一個(gè)或一組節(jié)點(diǎn)。

　　即插即用的無(wú)狀態(tài)地址協(xié)議。大容量的地址空間能夠真正的實(shí)現(xiàn)無(wú)狀態(tài)地址自動(dòng)配置，使IPv6終端能夠快速連接到網(wǎng)絡(luò)上，無(wú)需人工配置，實(shí)現(xiàn)了真正的即插即用。

　　引入流標(biāo)簽。也就是在IPv6協(xié)議頭中，增加了20bit的流標(biāo)簽，從而使基于IPv6技術(shù)網(wǎng)絡(luò)層具備了可以實(shí)現(xiàn)端到端流標(biāo)記區(qū)分能力，從而使流管理細(xì)粒度化具備了理論基礎(chǔ)。

　　IPv4技術(shù)一直是采用best-effort的傳送能力，有了流標(biāo)記，就能夠?qū)崿F(xiàn)差分服務(wù)。

　　報(bào)頭格式大大簡(jiǎn)化。從而有效減少路由器或交換機(jī)對(duì)報(bào)頭的處理開銷，這對(duì)設(shè)計(jì)硬件報(bào)頭處理的路由器或交換機(jī)十分有利，從而使得IPv6網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)速大幅提高在理論上既可得到保證。

　　IPv6的報(bào)文分片技術(shù)只在端到端的主機(jī)之間進(jìn)行。路由器不再參與分片和重組，因此對(duì)路由器緩沖區(qū)的需求量將極大的降低，從而在在理論上會(huì)對(duì)網(wǎng)速提高有質(zhì)的改變。

　　IPv6增加了增強(qiáng)的組播能力。并且在局域網(wǎng)內(nèi)取代了廣播，在全網(wǎng)絡(luò)中通過(guò)組播能力，可以非常有效的支持廣播類流量服務(wù)，這使得在廣域網(wǎng)絡(luò)中類似服務(wù)發(fā)現(xiàn)機(jī)制。

　　事實(shí)上，IPv6并非是IPv4簡(jiǎn)單升級(jí)，或者更確切的說(shuō)，IPv6不是IPv4技術(shù)的兼容升級(jí)，而是IPv4的替代品。因此，對(duì)于基于IPv6技術(shù)下的網(wǎng)絡(luò)體系需要重新認(rèn)識(shí)。

　　從硬件體系架構(gòu)上看，IPv6網(wǎng)絡(luò)是層次化的路由體系，從接入路由器到匯聚路由器，甚至到核心路由器，網(wǎng)絡(luò)路由層級(jí)匯聚。越靠近核心，路由表聚合越強(qiáng)。層次化的網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)才能形成路由聚合，大幅提升削減路由表，路由轉(zhuǎn)發(fā)效率才會(huì)提高，硬件投資才會(huì)更有效。這對(duì)于現(xiàn)有的維護(hù)基礎(chǔ)設(shè)施的運(yùn)營(yíng)商而言，是有利的，他么可以在現(xiàn)有的層次體系下升級(jí)或者更新硬件即可。但是，在過(guò)渡過(guò)程中，需要有意思的控制，NAT路由設(shè)備的持續(xù)建設(shè)。

　　從業(yè)務(wù)邏輯上看，IPv6網(wǎng)絡(luò)體系是扁平化的。IPv6提供了充裕的IPv6地址，用戶不再應(yīng)為缺少IP地址而隱藏在私網(wǎng)下，與其他用戶共用IP地址。在IPv4網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，由于NAT的存在，使得IP網(wǎng)的通信只能保證通信的端到端的可達(dá)性。在IPv6網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，每個(gè)用戶都可能擁有IPv6地址，從而可以實(shí)現(xiàn)“服務(wù)可達(dá)”，不再是經(jīng)由NAT路由實(shí)現(xiàn)的端到端的C/S通信，而是端到端的對(duì)等通信。因此，基于IPv6協(xié)議下的對(duì)等可靠服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)是有理論依據(jù)的。但是，網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)間要實(shí)現(xiàn)真正的對(duì)等通信，在信息不對(duì)稱的情況下是不可能的，因此我們認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)是“扁平”的，因此需要更多“權(quán)威”的存在。這對(duì)現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)會(huì)有沖擊。

　　面對(duì)未來(lái)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的扁平化，現(xiàn)有的過(guò)渡技術(shù)在構(gòu)建的整個(gè)過(guò)程中，需要充分考慮網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的硬件可重用性，而不是快速部署?？焖俨渴饝?yīng)解決用戶訪問IPv6資源的可達(dá)性，充分讓用戶體驗(yàn)到IPv6網(wǎng)絡(luò)扁平化架構(gòu)下的服務(wù)便捷。但是，過(guò)渡技術(shù)的選擇需要謹(jǐn)慎，這是接入服務(wù)商需要認(rèn)真考慮的問題。另一方面，IPv6網(wǎng)絡(luò)扁平化的架構(gòu)，也就對(duì)構(gòu)建新的基于IPv6網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)體系提出了要求。怎樣充分深度挖掘IPv6協(xié)議的技術(shù)要素，構(gòu)建IPv6應(yīng)用服務(wù)體系，是一個(gè)非常值得研究的課題。CNNIC的6Pilot平臺(tái)正在積極開展適應(yīng)IPv6扁平化架構(gòu)的應(yīng)用體系研究，構(gòu)造快速接入IPv6