IPv6探讨:网络扁平化实现真正意义的对等通信

本文所提出的是一个开放性，具有探索意义的话题。主要从IPv6协议技术的角度切入，思考在这种协议体系下，所构建的IPv6网络的架构特征。

　　众所周知，在实际运营IPv4网络过程中，发现Pv4存在先天不足。这些问题包括，IP地址容量受限、无源地址认证导致IP地址伪装，三角路由导致移动性能差，安全性不好，配置复杂，路由表膨胀，端到端的业务模式缺少等问题。

　　IETF在制定IPv6标准的过程中，充分考虑这些问题，并在协议规范中解决这些问题。

　　地址容量扩大。地址编码由32bit编码，扩容为128bit编码，这样地址空间就扩大了43亿倍。

　　扩展支持组播和任意播地址，这使得数据包可以发送给任何一个或一组节点。

　　即插即用的无状态地址协议。大容量的地址空间能够真正的实现无状态地址自动配置，使IPv6终端能够快速连接到网络上，无需人工配置，实现了真正的即插即用。

　　引入流标签。也就是在IPv6协议头中，增加了20bit的流标签，从而使基于IPv6技术网络层具备了可以实现端到端流标记区分能力，从而使流管理细粒度化具备了理论基础。

　　IPv4技术一直是采用best-effort的传送能力，有了流标记，就能够实现差分服务。

　　报头格式大大简化。从而有效减少路由器或交换机对报头的处理开销，这对设计硬件报头处理的路由器或交换机十分有利，从而使得IPv6网络的网速大幅提高在理论上既可得到保证。

　　IPv6的报文分片技术只在端到端的主机之间进行。路由器不再参与分片和重组，因此对路由器缓冲区的需求量将极大的降低，从而在在理论上会对网速提高有质的改变。

　　IPv6增加了增强的组播能力。并且在局域网内取代了广播，在全网络中通过组播能力，可以非常有效的支持广播类流量服务，这使得在广域网络中类似服务发现机制。

　　事实上，IPv6并非是IPv4简单升级，或者更确切的说，IPv6不是IPv4技术的兼容升级，而是IPv4的替代品。因此，对于基于IPv6技术下的网络体系需要重新认识。

　　从硬件体系架构上看，IPv6网络是层次化的路由体系，从接入路由器到汇聚路由器，甚至到核心路由器，网络路由层级汇聚。越靠近核心，路由表聚合越强。层次化的网络体系架构才能形成路由聚合，大幅提升削减路由表，路由转发效率才会提高，硬件投资才会更有效。这对于现有的维护基础设施的运营商而言，是有利的，他么可以在现有的层次体系下升级或者更新硬件即可。但是，在过渡过程中，需要有意思的控制，NAT路由设备的持续建设。

　　从业务逻辑上看，IPv6网络体系是扁平化的。IPv6提供了充裕的IPv6地址，用户不再应为缺少IP地址而隐藏在私网下，与其他用户共用IP地址。在IPv4网络环境下，由于NAT的存在，使得IP网的通信只能保证通信的端到端的可达性。在IPv6网络环境下，每个用户都可能拥有IPv6地址，从而可以实现“服务可达”，不再是经由NAT路由实现的端到端的C/S通信，而是端到端的对等通信。因此，基于IPv6协议下的对等可靠服务的网络体系架构是有理论依据的。但是，网络中的节点间要实现真正的对等通信，在信息不对称的情况下是不可能的，因此我们认为网络是“扁平”的，因此需要更多“权威”的存在。这对现有的互联网架构会有冲击。

　　面对未来网络架构的扁平化，现有的过渡技术在构建的整个过程中，需要充分考虑网络建设的硬件可重用性，而不是快速部署。快速部署应解决用户访问IPv6资源的可达性，充分让用户体验到IPv6网络扁平化架构下的服务便捷。但是，过渡技术的选择需要谨慎，这是接入服务商需要认真考虑的问题。另一方面，IPv6网络扁平化的架构，也就对构建新的基于IPv6网络的服务体系提出了要求。怎样充分深度挖掘IPv6协议的技术要素，构建IPv6应用服务体系，是一个非常值得研究的课题。CNNIC的6Pilot平台正在积极开展适应IPv6扁平化架构的应用体系研究，构造快速接入IPv6资源的平台及服务，以及新应用的探索。