IPv6業務發展前景與部署策略詳細解析

　　IPv6協議是下一代互聯網(NGI)中的重要協議。經過多年的發展，IPv6基本標準日益成熟，各種不同類型的支持IPv6的網絡設備相繼問世，并逐漸進入商業應用。在運營領域，國外部分電信運營商已經建立IPv6網絡，并開始提供接入服務以及一些基于IPv6的增值業務。我國也在2003年底啟動了中國的下一代互聯網(CNGI)工程，以促進NGI在中國的普及與發展。在網絡已經基本成熟的條件下，如何在其上為用戶提供新的業務，并為運營商創造新的價值，這是下一代互聯網成功的關鍵。本文以NGI業務為核心內容，主要討論了IPv6業務及應用的發展現狀、IPv6協議在支持新業務方面的優勢、IPv6與下一代網絡業務系統/平臺之間的關系、在業務系統中部署IPv6的總體策略等。

　　2、IPv6支持業務的優勢

　　IPv6協議要在電信網絡上獲得廣泛應用，必須具有支持新型業務的能力，或者至少能使已有的IPv4業務得到改善和增強，否則，運營商就缺乏使用IPv6協議的動力。目前看來，IPv6在支持業務方面主要有以下技術優勢：

　　(1)巨大的IP地址空間方便了多樣化業務的部署和開展

　　在IPv4網絡中，公有IP地址的不足導致了用戶廣泛采用私有IP地址。為了實現用戶私網中發出的IP包在公網上可路由，在用戶網絡與公網交界處需要NAT(網絡地址翻譯器)設備實現IP報頭公有地址和私有地址等信息的翻譯。當終端進行音視頻通信時，僅僅進行IP報頭中的地址轉換是不夠的，還需要對于IP包凈負荷中的信令數據進行轉換，這些都需要復雜的NAT穿越解決方案?？傊?，私有IP地址及NAT的采用限制了多媒體業務的開展，特別是當通信雙方位于不同的私網中時，即使媒體流穿越了NAT設備，還需要經過中間服務器的中轉，降低了媒體流傳送的效率，也增加了系統的復雜度。而在IPv6網絡環境中，充足的IP地址量保證了任何通信終端都可以獲得公有IP地址，避免了IPv4網絡中私有IP地址帶來的NAT穿越問題，能更好地支持多樣化的多媒體業務。

　　(2)內置IPSec協議棧提供了方便的安全保證

　　在IPv4網絡中，NAT設備修改IP報頭的方法和IPSec基于摘要的數據完整性保護是矛盾的，影響了IPSec的部署。由于IPSec已經成為IPv6協議的一個基本組成部分，而且IPv6網絡中的終端可以普遍得到公有IP地址，因此能很方便地利用IPSec協議保護業務應用層面的數據通信。如日本NTT公司目前的m2m-x平臺就充分利用了IPv6IPSec機制，當用戶終端之間要進行通信時，可根據運營商或用戶自己設定的策略實現數據的私密性保護、源認證和完整性保護。

　　(3)移動IPv6提供了IP網絡層面終端的移動性

　　IPv6協議集成了移動IPv6，因此移動性是IPv6的重要特色之一。有了移動IPv6后，移動節點可以跨越不同的網段實現網絡層面的移動，即使移動節點漫游到一個新的網段上，其它終端仍可以利用移動終端原來的IP地址找到它并與之通信。IPv4協議中也有移動IPv4協議，但IPv4基本協議和移動IPv4協議是兩個相對分離的部分。移動IPv6在設計時采取了許多改進措施，例如取消了移動IPv4中采用的外地代理(FA)，這些措施方便了移動IPv6的部署。

　　總之，IPv6協議的引入提供了一種新的網絡平臺，它使得大量、多樣化的終端更容易接入IP網，并在安全和終端移動性方面比IPv4協議有了很大的增強。地址空間巨大、內置IPSec和移動IPv6只是IPv6在支持新業務方面的幾個主要特征，在這些特征之上會衍生出許多新的特性，從而進一步增強業務層面的能力。IPv6協議可以實現終端之間端到端的訪問，但純粹意義上的端到端的會話連接又增加了運營商對于業務進行管理和運營的難度，因此需要實現會話連接的可管理可控制，另外，運營商還需要了解終端用戶的狀態，系統需要有一定的支持呈現狀態的能力，而且應能保證終端通信時的安全性，還需要跟蹤和記錄終端互訪的信息，并作為將來審計和計費的基礎，這些都需要部署一個統一的業務平臺來實現。針對以上需求，電信運營商在企業的技術轉型中，需要對于IPv6的特性進行充分的開發，在網絡層有效地支持統一的業務平臺，保證自己在下一代IP網絡中的主導地位。

　　3、IPv6業務和應用開發現狀

　　在過去的幾年中，設備制造商、軟件開發商和研究機構在IPv6應用領域進行了較多的開發和實現工作，例如個人電腦終端主要采用的視窗操作系統中，已開始支持基于IPv6的Web瀏覽、文件傳送、流媒體播放，而且在傳送應用層數據時將IPv6作為優先采用的網絡協議，這表明IPv6已逐漸地被互聯網界接受。此外，視窗操作系統還有一些只支持IPv6的試驗性應用，如著名的音樂共享工具3Degree，它使用戶利用MSN進行即時通信的同時，可以將自己播放的音樂通過端對端的方式發送給對方收聽，實現了用戶之間的音樂共享，目前3Degree音樂媒體流的傳送只能采用IPv6協議。

　　在終端領域，也出現了支持IPv6的非PC終端產品，如遠程監控的視頻攝像頭、IPTV機頂盒、支持VoIP的IAD(綜合接入設備)等，其中部分IPv6終端設備已經成熟，達到可以商用的程度。在移動通信領域，IPv6的廣泛地址空間為端到端的移動數據通信創造了可能，目前部分移動手機終端可以支持IPv6，如諾基亞的S90、7710、5140、9300和9500等型號已經支持IPv6。盡管支持IPv6協議的移動終端已經存在，但也僅突出了對于IPv6基本網絡協議的支持，終端內部真正基于IPv6協議通信的應用并不多，例如部分支持IPv6的移動終端在實現IMS(IP多媒體子系統)功能時，還是基于IPv4協議，并沒有將IMS這個會話控制系統構架在IPv6協議之上。

　　在業務平臺方面，日本NTT通信公司基于IPv6IPSec和SIP技術提出了一種業務平臺方案——m2m-x系統，它是國際上少有的專門針對IPv6協議開發的業務平臺(當然也支持IPv4協議)，屬于一種私有解決方案，沒有遵循國際上的NGN框架和標準，但具有明顯的IPv6特征，充分發揮了IPv6協議中的IPSec功能，可根據運營商的配置策略和用戶的需求實現數據流的加密。在固網和移動網絡融合領域，隨著IMS逐漸被電信業界所認可和接受，部分廠商已經開始在其IMS產品中支持IPv6協議。視訊業務方面，我國和日本的部分廠商已經開發了基于IPv6的視訊業務系統，還有一些廠商正在將原有的IPv4視訊會議系統移植到IPv6網絡上，這些都為業務層面適應底層IPv6逐漸做了鋪墊。

　　可以看出，IPv6開始從網絡層面逐漸滲入應用層面和終端層面，并呈現出業務發展的多樣化趨勢。盡管如此，目前IPv6業務總體發展還比較零散，缺乏統一規劃，在業務提供方式上缺乏統一的體系架構，在用戶認證和管理等方面存在不足，也沒有成熟的價值鏈，對于電信運營商的吸引力不足。視窗操作系統在應用層面支持IPv6協議還是非常有限的，機器之間文件共享和PPPoE(基于以太網的點對點協議)等最基本的應用均不支持IPv6，絕大多數應用只支持IPv4協議，因此IPv6應用數量較少，與運營商所期望的電信級、多樣化業務要求相比還有較大的差距。另外一個現象是目前絕大部分IPv6應用也可以基于IPv4協議來實現，這使產業界對于IPv6支持新業務的優勢產生了懷疑，因此需要進一步努力開發豐富多彩的應用。

4、NGN中的通用業務平臺

　　NGN以方便、快捷地給用戶提供可管理、可運營、多樣化的業務為主要目標。盡管IPv6只是一種網絡層協議，但它作為新型承載網協議已經屬于廣義NGN的范疇。由于各種原因，傳統電信運營商在以前都采取了“業務對應網絡”的建網模式，即每種業務都有自己專有的網絡，這樣造成了一個運營商有多個網絡的現狀，如語音業務采用PSTN或者H.323網絡，數據專線業務采用ATM/FR網絡，上網業務采用互聯網等。這種“業務對應網絡”的模式導致了運維成本高、業務提供慢、業務很難融合的后果。為了解決這些問題，NGN采用了新型的分層網絡架構，實現了承載、控制和業務的分離，并用統一的電信級通用業務平臺來給用戶提供多樣化的業務。

　　當前對于通用業務平臺還沒有一個確切、標準、系統的定義。電信運營商和設備提供商都在按照自身的需求和理解，設計他們的技術解決方案和產品?？傮w來說，通用業務平臺是獨立于底層承載網，基于標準開放架構，為用戶提供可擴展、多樣化的業務的一種大規模、可管理、可運營的業務平臺。在此平臺上，運營商能夠根據市場需求靈活地調度網絡資源，快速地部署新業務，為用戶提供更好的端到端服務質量及安全保障。通用業務平臺一般位于基礎業務系統層以上，為上層的各種業務提供服務，因此它是電信運營商實現業務與網絡分離的關鍵。通用業務平臺主要包括：業務引擎、綜合業務管理平臺、業務開放接口和網絡適配接口四大部分，如圖1所示。由于通用業務平臺對于底層的網絡能力進行了抽象和封裝，因此它包括各種可共享、可重用的業務引擎，如呼叫控制引擎、短信引擎、位置引擎、用戶狀態引擎等，這些業務引擎通過開放的調用接口被高層業務調用，從而為用戶提供豐富的業務應用。另外，通用業務平臺具有綜合業務管理平臺子系統，支持統一的用戶認證和計費功能，實現固網和移動的融合服務。

圖1  NGN的總體框架

　　除了各種業務引擎外，網絡適配接口也是通用業務平臺的主要部分，它主要是屏蔽底層基礎業務系統的差異，這些基礎業務系統負責信令控制功能，對于通信的會話過程進行控制，主要信令協議包括SIP、H.323、PSTN信令等。當前絕大多數基礎業務系統自成體系，分別提供各自相對獨立的業務，例如基于H.323協議的視訊會議系統，基于軟交換的VoIP系統等。通用業務平臺的引入屏蔽了承載網不同信令協議間差異和復雜性，為語音業務、數據業務等提供了統一的業務平臺?？傮w來說，通用業務平臺一般具有以下幾方面的功能：

　　●對不同基礎網絡層面的信令進行適配和抽象，即可將不同的通信控制協議封裝為統一、標準的通信協議接口，主要的技術標準有：Parlay/OSA、JAIN(JavaAPIforadvanced intelligent network)等。

　　●為電信業務提供統一的業務執行環境，允許共享原有的平臺資源，同時也降低了業務運維成本和新業務投入成本。

　　●內容傳送功能，為固網或者移動用戶提供內容分發服務。

　　●業務開放接口功能，向CP/SP和企業提供簡單、易用的業務開發接口。允許第三方及企業通過業務開放接口訪問電信業務能力，使得IT交易類業務與電信類業務的結合成為可能。

　　●用戶/賬務管理功能。通用業務平臺是終端用戶和SP/CP間的中間環節，它提供了統一的用戶管理、集中鑒權和計費等功能，為統一賬戶支付、用戶漫游到不同運營商的鑒權、支付等服務提供了可能。

　　通用業務平臺屏蔽了承載網絡的差別，實現了橫向水平的業務提供模式，給用戶及業務開發商提供了簡單和統一的業務平臺，改變了傳統垂直業務模式獨立、分離的局面，使語音、數據、多媒體業務實現了跨網絡的融合。對于運營商來說，降低了新業務投入成本，提高業務投入產出比，統一的業務生成環境縮短了新業務開發的周期，提高了市場響應速度。SP/CP參與業務提供是電信業務的發展方向，通用業務平臺也為SP/CP創造了經營環境，繁榮了增值業務市場，并逐步培養多贏的電信業務的價值鏈和生態環境。

　　5、IPv6與業務系統/平臺的關系

　　以上分析表明，基于統一的通用業務平臺開發、提供新業務是NGN的重要特征之一，而IPv6作為NGN中的一環，必將和上層業務系統/平臺之間發生一定的關系，并對上層業務架構產生一定的影響。

　　首先，在底層網絡中引入IPv6協議簡化了上層業務平臺/平臺開發和提供業務的方式，由于IPv6可以保證給予網絡上每個終端一個公有IP地址，避免了在傳統IPv4中的NAT穿透問題，實現了IP網上端到端的數據傳輸，方便了業務的部署和提供。

　　其次，通用業務平臺主要負責提供業務引擎、SP/CP接入、底層網絡適配及相關管理功能，是獨立于業務的底層承載網絡的，并不用來處理IPv4或者IPv6地址及相關信息，從協議層次的角度來說，底層采用IPv6協議對于通用業務平臺是不可見的。

　　再者，通用業務平臺的下層——基礎業務系統與IPv6協議是相關的?；A業務系統負責通信會話的控制，一般情況下，會話控制的信令信息中含有特定協議的IP地址信息，因此，對于業務平臺來說，為了更好地支持業務，要求基礎業務系統必須識別與IPv6相關的信息，主要體現在信令層面對于IPv6的支持，因此基礎業務系統各部件與IPv6協議是密切相關的，業務層面的演進需要從這個層面出發。

　　最后，底層網絡引入IPv6可引起通用業務平臺中增加新的業務引擎。和IPv4協議相比，IPv6有些新的特征，如巨大的地址空間、內置IPSec和良好的移動IP等，盡管通用業務平臺層獨立于底層承載技術和接入技術，但底層網絡協議的變化會對上層的通用業務平臺產生較大的影響，從而引入新的業務引擎，如專門針對IPSecVPN的業務引擎等，從而豐富了業務引擎的種類和功能。

　　6、在業務系統中引入IPv6的策略

　　當前電信運營正在進行技術轉型，這在一定程度上也為IPv6的發展創造了機遇。IPv6要獲得成功，就不能自創業務體系，而必須從業務需求出發，和NGN其它技術(如IMS、軟交換、3G)等協調發展，在電信運營商的技術轉型中找好自己的定位。運營商也需要從業務發展的角度對于IPv6進行選擇和定制，發揮其優勢，使其更加符合NGN的需求。IPv4協議是在互聯網領域取得成功后逐漸走入電信領域的，但IPv4業務的發展始終呈自由松散狀態，運營商在其中處于被動接受的狀態。運營商在部署IPv6時需避免重走IPv4互聯網老路，應該將IPv6協議直接放在電信級IP網中來發展。

　　通用業務平臺系統獨立于底層網絡協議，因此IPv6在業務發展中的角色主要靠基礎業務系統來體現。目前，運營商要在網絡中部署IPv6，主要有三種途徑，一是在現有基礎業務系統中逐漸升級來支持雙棧，二是通過協議互通的方式來實現已有IPv4業務系統和純IPv6業務系統的互通，三是直接新建支持IPv4/IPv6雙棧的業務系統。

　　對于大多數傳統電信運營商來說，他們已經建立了一個甚至多個基礎業務系統，例如VoIP業務系統、視頻會議業務系統、軟交換業務系統等，由于市場和成本的問題，短期內再建設一個純IPv6業務系統的可能性不是很大，因此需要考慮在升級過程中逐漸引入IPv6，并增強通用業務平臺的能力，開發出新的業務。

　　對于部分已有的IPv4業務系統，如果在短期內很難升級來支持IPv6協議，就需要解決純IPv6業務系統和純IPv4業務系統的互通問題，目前主要通過IPv4/IPv6NAT-PT和應用層網關的方式來實現。

　　對于新成立業務提供商，可以考慮直接采用支持IPv6/IPv4的雙?；A業務系統，直接給用戶提供新型業務，但對于用戶來說，采用何種協議棧訪問這些業務是透明的。

　　和其它電信網絡一樣，電信運營商將在IPv6業務的產業鏈中起主導作用。運營商建立一個可管理、可運營、可盈利的電信級通用業務平臺，并向用戶提供多樣化的服務，是NGN成功的關鍵，也是發展以IPv6為核心的NGI的主要工作之一?？紤]到不同業務提供商在市場覆蓋面、經營理念、業務類別、用戶群等方面存在較大的差別，在發展NGI業務時，需要根據具體情況采用不同的策略和方案。

　　7、小結

　　在IPv6網絡上發展業務的方式是目前互聯網領域關注的重點之一，本文首先介紹了IPv6支持業務的基本能力和IPv6業務的發展現狀，然后從下一代網絡的角度探討了IPv6網絡和上層業務系統/平臺之間的關系，最后提出了運營商在業務系統中逐漸部署IPv6協議的三種演進思路，即升級現有業務系統逐漸支持IPv6協議、實現在不同網絡層協議上的業務系統之間的互通、直接建設支持IPv4/IPv6的雙棧業務系統，從而實現業務系統向IPv6的演進。一般地，業務系統在開發網絡功能時，其調用的SocketAPI接口是與特定網絡協議密切相關的，例如在源代碼中一般用AF_INET來表示針對IPv4協議的接口調用，而在IPv6協議中就需要采用AF_INET6來表示；其次，支持IPv6協議需要對于應用軟件進行修改使其能識別和處理128位的IPv6地址，這些工作需要較大的代碼開發工作量，因此在業務系統中引入IPv6能力將會是一個復雜漫長的過程，需要業界的共同努力。

原文轉自：http://www.kjueaiud.com