引领3G时代 IPv6在3G网络中的应用

  3G技术是一个复杂的系统工程,在这个系统工程中需要一些先进的技术来保证这个系统工程得以实现。在3G的数据业务实现方面,具体到用户的编址、寻址和路由技术,3G网络将会采用IPv6技术。IPv6是下一代互连网的编址、寻址和路由技术,它以IPv4为基础,克服了IPv4技术的一些关键缺陷,特别适用于无线数据业务环境。
  
  3G业务的发展,尤其是数据业务的发展需要网络能够提供大量的IP地址作为技术保证。然而目前的IPv4技术在很大程度上很难满足3G网络的地址需求。主要是因为IPv4技术面临着地址枯竭的困境。尽管IPv4有32位地址空间,可以容纳4,294,967,296个地址,但是IP地址分配原则造成IP地址的大量浪费,这样实际上我们共用的IP地址只有几百万个。这远远不能满足未来移动和固定用户的地址需要。针对目前可以分配的IP地址接近枯竭的状况,一些结构不得不采用私有的IP地址,这些机构的网络与其他机构的网络通过公共IP网互联时必须通过网络地址转换设备(NAT)把私有IP地址转换成共有IP地址才能进行互联互通。NAT地址转换不仅造成网络性能上的瓶颈,而且有些应用是无法穿透NAT的,例如经过加密的数据包以及一些不使用UDP和TCP协议头的数据包。由此可见,IPv4的地址限制影响了网路的发展和应用的实现,尤其是在需要大量IP地址的第三代移动通信网络。
  
  IPv6的协议大大扩展了IP地址范围,这种新的技术采用128位地址空间,有340,282,366,920,938,463,463,374,607,431,768,211,456个地址,是IPv4地址数量的296倍。这么巨大的地址空间可以满足现在和未来的地址分配需要,这样的地址空间意味着地球上每平方米可以拥有665,570,793,348,866,943,898,599个地址,地球上的移动电话、汽车、仪表、电器设备,甚至每一粒沙子都可以具有多个IP地址。地球上的IP地址可以说是取之不尽,用之不竭的。采用IPv6技术后,不需要再采用目前的节省IP地址的手段,例如NAT技术,这给我们的网络设计和应用的实现都带来巨大的好处。由此可见采用IPv6最大的好处是解决了地址枯竭的问题。
  
  IPv6除了解决地址问题以外,与IPv4相比还具有以下好处:
  
  1.IPv6采用分层次的结构设计,IP地址的层次结构可以表达全球网络结构和路由结构,这种分层次的IP地址设计大大减少了骨干路由设备的路由表。
  
  2.IPv6具有更加有效的自动分配地址能力,与IPv4相比,即使没有DHCP服务器,IPv6设备也可以自己自动配置IP地址,而且能在极短的时间内配置完成。
  
  3.IPv6能更好的实现IPQoS,
  
  IPv6协议头里的流标签字段可以对IP流进行分类,使得IPv6设备能对不同的流进行不同的处理。
  
  IPv6以其巨大的技术优势,将会在未来的IP网络中发挥重要的作用,尤其是在第三代移动通信网中,IPv6将会发挥重要的作用。3G网络的分组核心网(PS域)事实上就是一个IP接入网,通过这个核心网移动用户可以接入到因特网上享受移动冲浪服务。在移动用户接入移动网络,享受信息服务之前需要获得IP地址,移动用户得到的地址可以是IPv4地址也可以是IPv6地址,但是采用IPv6技术能够避免用户享受移动数据业务时的地址限制问题。
  
  IPv6技术固然有其巨大的优势,但是IPv6的实现不是一蹴而就的,目前,大量的网络设备和应用都是基于IPv4设计的,并不支持IPv6,要实现IPv6需要分步骤稳步过渡,不能急于求成。我们可以将部分网络节点升级为IPv6和IPv4两种编址方式都支持的节点,然后在进一步升级为IPv6节点。在没有将全网节点全部升级为IPv6节点前需要考虑采用隧道、地址转换以及双协议栈等过渡方案。
  
  在我们的3G网络也是如此,3G网络的IPv6最先可能在手机终端上实现,这也是业务先行的思路所致。如果3G终端帅先采用了IPv6技术,而现有的英特网没有采用IPv6技术,就需要过渡的办法,常用的过渡办法有用IPv4隧道承载IPv6包的技术,还有IPv6地址与IPv4转换技术以及双协议栈等多种技术。例如,如果3G终端采用IPv6编址,因特网的服务器就是IPv4的服务器,那么就可以采用主机到路由器的IPv4隧道承载IPv6包的技术。在3G终端上将IPv6包封装在IPv4隧道里,然后透过IPv4的网络,或者在GGSN上进行封装将IPv6包通过隧道传送到目的主机。
  
  由此可见,要真正的实现IPv6还有相当长的一段路要走,在没有实现端到端的IPv6之前,IPv6的全部优势还不能正确发挥出来。对于3G网络来说也是如此,如果只在3G网络的分组域实现IPv6并不能真正的解决目前IPv4网络故有的问题。我们向IPv6的迈进需要一步一步实现。