网站ipv6改造技术研究资料

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1、互联网网站 IPv6 改造技术方案 1. IPv6 应用现状应用现状 据国外媒体报道，自上世纪八十年代开始部署的，“可以容纳 43 亿个 IP 地 址”的 IPv4 地址，于 2011 年 2 月 3 日最后一批（共 7 块）即将分配完毕，这意 味着全球范围内的 IP 地址即将耗尽。 随着手机上网的用户大量增加以及物联网 的发展必然会加速 IPv4 地址的耗尽，向 IPv6 演进已经迫在眉睫。 1998 年 12 月， IPv6 标准正式发布并被确认为 Internet 的未来基础协议， IPv6 热潮席卷全球。但此后 10 年间，IPv6 网络与应用发展却不尽人意，备受争议。 近年，随着 I

2、Pv4 地址耗尽日期的日益临近，国际上对互联网过渡到以 IPv6 为基 础的下一代互联网达成了共识，业界对待 IPv6 的态度更加务实。然而任何一种 新技术的推广和普及都离不开产业链的支撑，可以说产业链的支撑能力是确定 IPv6 部署策略及进度的重要决定因素。 IPv6 产业涉及终端设备、 软件、 网络设备、 应用等多个环节，如果任一环节存在短板，都可能使整体产业难以发展。 首先，终端方面，固定终端多数能够支持 IPv6 但自主性差，使用 IPv6 地址 的还较少，另外支持 IPv6 的移动终端数量很少。 随着 IPv6 技术与标准的逐步成熟， 各固定终端厂商， 如 Apple、 Cisco、

3、 IBM、 HP、Dell、SUN、LG、NEC、Fujitsu 以及 Panasonic 等，均针对 IPv6 的发展，开发 了相关 IPv6 终端产品。在 IPv4 时代，受地址资源所限，数字家电领域的应用尚 不发达， 目前尚处于起步阶段， 但传统家电厂商均将 IPv6 视为重要的发展机遇。 由此判断，IPv6 固定终端设备已经基本成熟，然而由于终端的自主性较差，目前 真正能获取和使用 IPv6 地址的用户终端设备还非常少。与 IPv6 固定终端相比， 由于 IPv6 市场需求推动不足以及移动终端自身条件所限，移动 IPv6 终端发展缓 慢，市场上支持 IPv6 的移动终端数量很少。 其次

4、，操作系统已经全面支持 IPv6，IPv6 应用软件的开发进度仍滞后于操作 系统。 大批计算机厂商和操作系统软件厂商，如 Microsoft、IBM、SUN、HP 以及 Linux 开发者，纷纷投入到 IPv6 相关研究和开发行列。所有主流操作系统均已支 持 IPv6，包括 Windows、Linux、FreeBSD、Z/OS、AIX、UNIX、Solaris 以及 MAC OS 等。另外，目前支持 IPv6 的应用软件类型已经比较丰富，开发类软件，如中间 件平台软件、编程开发环境软件、数据库软件、应用服务器软件以及 WEB 服务 器软件等，基本可以支持 IPv6 应用。用户类软件，包括即时通

5、信、域名服务、 文件下载、电子邮件、网络监控、新闻组件、P2P 下载、远程接入、视讯会议以 及 web 浏览器等， 也可以支持 IPv6。 但是由于 IPv6 网络及用户发展尚不如人意， IPv6 应用软件的开发进度仍滞后于操作系统，尤其是 Windows 操作系统下的用 户应用软件数量比较少，供用户选择的余地不大。 此外，网络设备方面 IPv6 的成熟度最高。 业界主流 IPv4 承载网络设备供应商，如 Cisco、Juniper 以及 Alcatel 等，均针 对 IPv6 的发展需求，投入大量研发经费，开发了 IPv6 承载网产品。目前 IPv6 承 载网络设备产品类型已经十分丰富，完全

6、覆盖了原有 IPv4 产品，包括路由器、 交换机、宽带接入服务器、防火墙、入侵检测/防御以及 VPN 网关等。主流承载 网络设备提供商的产品已经通过严格测试， 并且已有规模部署案例。 我国自 2003 年开展了以 IPv6 为核心的 CNGI 试验工程， 建成了基于 IPv6 的大规模下一代互联 网示范网络，包括 6 个主干网、2 个国际交换中心、273 个驻地网（包括全国 100 所高校、100 个科研单位、73 个企业）。运营商方面，中国电信分别在长沙、无 锡进行了 IPv6 试商用试点。可见，网络设备的 IPv6 成熟度最高。 最后，网站应用对 IPv6 的支持明显滞后。 据 IPv6

7、论坛消息： 截止到 2011 年 6 月 8 日， 全球共有 1206 个网站获得 IPv6 Enabled WWW Logo，其中中国大陆有 276 个网站获得 Logo，占全球总量的 25% 左右，居世界首位。我国下一代互联网示范工程项目 CNGI 和 cernet 中，共有包 括清华，北大在内的 251 个网站获得 Logo。虽然看上去我国支持 IPv6 的网站数 目较多，但实际上面向大众用户的商业网站能支持 IPv6 的还非常少，而且有些 网站也仅仅是在 IPv6 日（6 月 8 日）当天，只开通了首页的 IPv6 访问，并在随 后进行了关闭。另据美洲互联网号码注册管理机构（ARIN）

8、的 CEO 约翰克伦 表示，目前只有 2%的网站支持 IPv6，其中很多都是全球访问量最大的网站，包 括谷歌和 Facebook。但他预计，一些规模较小的网站也将开始部署 IPv6 地址。 2. IPv6 过渡过渡存在的存在的核心核心问题问题 虽然 IETF 的 IPv6 工作开始于 1990 年，但截至目前为止 IPv6 还是很少被用 于个人业务上。虽然各国政府/机构一直在推动采用服务提供商部署 IPv6，但是 没有真正的商业上的驱动力，一方面没有新的应用需要 IPv6，另一方面普遍认为 IPv6 的引入成本太高。 上述原因导致了服务提供商很少关注在住宅宽带网络中引 入 IPv6。但是，随着

9、公网 IPv4 地址的枯竭，智能手机和 M2M 设备的迅速普及， 越来越多的人认识到需要通过引入 IPv6 来维持业务增长并为客户提供完善的服 务。 各自为战，各自为战，网站网站应用匮乏拖延进程应用匮乏拖延进程 目前，在部署 IPv6 方面，运营商、互联网商、通信设备商仍然各自为战， 缺乏行业标准和国家层面的统一部署，制约了产业链的成型。IPv6 的需求如此迫 切但发展如此缓慢，商业应用和终端的匮乏一直被业界认为是主要原因。终端与 应用作为联系用户的前沿对于推动市场起着重要作用。而内容应用的匮乏、移动 终端对 IPv6 的支持薄弱，都使得用户需求不足，进而导致产业链相关方的动力 不足。 业务和

10、应用对 IPv6 的支持严重不足，IPv6 网站数量较少，大部分应用程序 仍基于 IPv4，网络和网站对 IPv6 的支持情况明显不协调，网络进行了 IPv6 试点 后，由于缺少支持 IPv6 的应用而少有用户使用 IPv6，网站则因为用户需求少， 而没有动力开发和升级 IPv6 应用。网络和网站应用之间没有形成良性循环。 移动领域有关标准和终端的移动领域有关标准和终端的 IPv6 的支持不足的支持不足 由于手机上网等业务被逐渐推广，移动领域对 IPv6 地址的需求尤为迫切， 然而目前移动领域向 IPv6 过渡仍存在一些问题： 首先，通信行业标准有待进一步完善，设备入网尚未强制要求支持 IPv

11、6，行 标对推动 IPv6 发展有重要意义，但部分行标还未涉及 IPv6 功能，如 IMS、短信 网关。 部分行标正在制定中， 应尽快发布， 如 LTE、 移动终端、 宽带接入服务器。 其次，现有设备对 IPv6 的支持能力与商用仍存在差距，部分设备缺乏行标 依据。如 WAP 网关支持厂家少，移动核心网设备功能支持不足。 第三，移动终端对 IPv6 支持能力差，还需要行标支持。目前，所有 TD 商用 终端都不支持 IPv6。而在 TD-LTE 终端方面，从芯片到上层软件距离支持 IPv6 尚 有差距。 从上述核心问题可见，网站应用对 IPv6 的支持匮乏是导致 IPv6 推进缓慢的 重要原因，

12、另外，关于网络如何向 IPv6 演进的方案已经研究了多年，网络的 IPv6 过渡方案也已经基本成熟，而关于网站如何向 IPv6 迁移的研究一直以来投入非 常少，IPv6 的整体过渡需要产业链各个环节协调推进，加强网站 IPv6 改造的技 术方案研究，尽快拟补网站应用这一环节的短板，通过产业链各方的精诚合作， 借助移动宽带、三网融合、物联网、电子政务等新热点，推动 IPv6 在新领域的 应用，最终实现产业链的共同和谐发展。 3. 网站网站 IPv6 改造的总体技术方案改造的总体技术方案 网站 IPv6 改造的技术方案主要有三种： 双栈方式、 翻译方式和开发新的 IPv6 应用的方式。 3.1 双

13、栈方式双栈方式 网站的双栈改造涉及三部分：网站服务器设备双栈升级，网站应用程序双栈 升级，另外，为提供双栈访问，还需要在本地域名服务器上提供该网站的双栈记 录。网站升级为支持双栈是一种最直接的方式，也是在网站向 IPv6 迁移的过程 中会长期使用的一种方式，网站经过双栈升级后，既可以支持来自 IPv4 的用户 访问也可以支持来自 IPv6 的用户访问，不存在不同协议栈之间的互通问题。 3.2 翻译方式翻译方式 翻译方式是网站双栈升级的补充， 当网站或个别网站应该无法进行双栈升级 时，采用翻译的方式为不同协议栈的用户提供服务，从而提高用户体验。翻译方 式因翻译功能所处的位置不同，包括网络翻译和终

14、端翻译两种。 3.2.1. 网络翻译方式网络翻译方式 网络翻译方式，顾名思义，是指在网络中设置翻译代理功能，完成不同协议 栈互访时的 IP 地址翻译，翻译功能可以设在运营商网络中，也可以设置在每个 网站的出口处，参见下图。 图 网络翻译方式示意图 当在运营商网络中设置翻译代理功能时， 该翻译代理功能除了完成数据包的 网络层地址翻译外，还可以为一些应用层含有 IP 地址信息的数据包完成应用层 翻译， 此时翻译功能就充当了该数据包应用的应用代理，由于不同应用采用不同 的应用层协议，而且有些应用往往采用私有协议进行通信，因此该应用代理必然 与应用相关， 在运营商网络处设置的应用代理功能通常只能为一些

15、使用开放协议 的应用提供翻译。 设置在运营商网络中的翻译功能有运营商提供的翻译代理和第 三方提供的翻译代理两种形式。 网站服务商也可以在网站出口处部署翻译设备， 当网站应用暂时无法升级时， 通过翻译设备为 IPv6 用户提供访问，从而提高用户体验。 综上可见采用网络翻译方式进行网站迁移， 主流大型网站可以在网站出口处 设置翻译设备为访问本网站的用户进行翻译， 而小型网站则可以通过租用电信运 营商或第三方提供的翻译代理初步实现向 IPv6 的迁移。 尽管网站仍保持单栈运行，但是为实现双栈用户的访问，网站必须在 DNS 服务器上登记双栈记录，因此除了设置翻译代理外，还需要将翻译代理设备的地 址加入

16、 DNS 记录中，此时同一个域名对应两个地址（一个 IPv4 地址，一个 IPv6 地址），一个是网站服务器的实际地址，另一个则是翻译代理设备的地址。 3.2.2. 终端翻译方式终端翻译方式 向 IPv6 迁移的过程中，除了主机本身需要支持 IPv6 外，还有主机上的应用 是否支持 IPv6 的问题，基于网络的翻译方式是在主机和应用都支持同一协议的 前提下才会有效， 然而， 在现实的业务部署中， 往往主机上的应用并不支持 IPv6， 即应用程序源码所调用的系统 Socket API 不支持 IPv6，如果主机仅有 IPv6 地址 可用则无法完成通信，此时可以采用终端翻译方式完成通信。 IETF 提出两种终端翻译方式：BIA（RFC3338）和 BIS（RFC2767），其中 BIA 完成 Socket API 层的转换（如下图所示），而非 IP 层的转换，双栈主机的 Socket API模块与TCP/IP模块之间加入一个API翻译器，在IPv4的Socket API函数和IPv6 的 Socket API 函数间进行互译。 图 BIA 原理 BIS 通过网络层地址翻译完成主机应