IPv6技术基础信息产业厅-下一代互联网

VAVOInformation互联网最新技术与应用模式向学哲[e-mail]第一部分网络新技术及其发展概述第二部分下一代互联网协议--IPV6（1）第三部分下一代互联网协议--IPV6（2）第四部分互联网应用新模式---网格计算、云计算研讨内容VAVOInformation3一、为什么需要下一代互联网（技术进步应用需求）VAVOInformation4计算机、通信、多媒体等前沿技术的高速发展，使人们对基于互联网的各类新型应用充满渴望与期待。以IPv4为基础的互联网络所固有的缺陷日益凸现，安全保障、服务质量与运营管理已成为进一步发展的瓶颈。可扩展、更安全、更大、可信、可管理、高质量的下一代互联网已成为学术与产业界共同的期盼。如何使理想能早日成为现实，需要我们共同努力与探索！VAVOInformation5•全球共有互联网用户约7.86亿人，平均普及率是：12.2%•我国的网民达到了8700万人，比一年前增长1900万，增幅为28%，普及率为6.7％•中国网民占全球网民的11％，而中国人均占有IP数为1/25个•除计算机外同时使用其它设备（移动终端、信息家电）上网的用户人数半年内增长46万规模剧增与地址匮乏是直观需求VAVOInformation6创新应用涌现是发展的内在动力更多种类信息终端的网络连接-----------要求有广泛的地址空间高清晰网络电视等多媒体应用-----要求有更高的带宽质量保证分布式存储等P2P网络应用-----要求有端到端的服务质量保证生产环境监控等工业控制-----要求实时可靠的服务质量保证电子购物等网络服务商业行为---要求可信可管理的安全技术手段VAVOInformation7高清晰网络电视等多媒体应用VAVOInformation8采用P2P模型的应用涌现•P2P要求端到端的特性–专用地址和NAT，隐藏了谁是信息的发送者–P2P要求能够识别发送者–P2P要求实行实名制PeerPeerClientServerVAVOInformation9网上购物等电子商务服务日益普及在用户采取的付款方式，选择“货到付款”的比例在连续下降，而“网上支付”的比例在持续上升。网上购物用户一般选择的送货方式0.0%10.0%20.0%30.0%40.0%50.0%2002.12002.72003.12003.72004.12004.7货到付款网上支付电子商务安全体系VAVOInformation10下一代互联网是我们的希望•多种接入方式和多种接入终端•大规模分布式应用开展•多网络业务的融合•语音、实时的多媒体广泛业务开展……VAVOInformation11下一代互联网的新型服务模式目前的互联网未来的互联网相对独立的服务有机统一的服务共性、繁杂的服务个性、恰当的服务机械低效的服务智能高效的服务分散断续的服务统一连续的服务VAVOInformation12下一代互联网的优势特征•更大：IPV6地址空间，接入网络的终端种类和数量更多，网络应用更为广泛，路由性能改善•更快：100M以上的端到端的高性能通讯•更安全可信：对象识别，身份认证和网络授权，数据加密和完整性，可信任的网络•更及时：组播服务，服务质量QOS，大规模实时交互应用•更方便：基于移动和无线的丰富应用•更可管理：有序的管理，有效的运营，及时的维护•更有效：有盈利模型，获得重大社会效益和经济效益VAVOInformation13二、下一代互联网的酝酿及发展现状VAVOInformation14IPv6的诞生•IETF于1991年开始致力于新协议的研究工作•于1993年发布了白皮书“IP:NextGeneration(Ipng)WhitePaperSolicitation”,广泛征求各方意见•IETF在综合各方意见之后，发布了RFC1726,定义了一整套评估标准•IpngArea在RFC1550中对CATNIP,SIPP和TUBA分别作出了细致的研究。最后，IETF建议融合、修改SIPP与TUBA以形成新一代IP协议的基础。由此，新一代的IP协议产生了VAVOInformation15主要进展历程•1992，美国总统克林顿提出“信息高速公路”计划，不仅推动了互联网本身，也为提出下一代互联网研究计划奠定了基础•1995，NSF支持的下一代互联网NGI计划，建立了NGI的主干网vBNS•1998，UCAID成立，提出Internet2计划，建立了Internet2的主干网Abilene•1998，亚太地区高速网络计划APAN•2001，欧共体的下一代互联网研究计划，建立了它的主干网GEANT•2002，提出建立全球高速互联网GTRN•2003年1月DoD宣布全面向IPV6过渡，2008年完成•2005年7月美国政府决定2008年6月过渡到IPV6VAVOInformation16我国下一代互联网发展规划•近期目标（2002-2005）在改进和提高现有网络和大力推广应用的同时，建成中国下一代互联网示范工程，推动下一代互联网的科学技术进步。攻克下一代互联网的关键技术，开发重大应用，初步实现产业化。•中期目标（2006-2010）建成全球最大规模的下一代互联网络，大力推广下一代互联网的重大应用。形成中国下一代互联网产业，在世界上占有重要地位，提高综合国力。VAVOInformation17三、下一代网络的核心技术问题VAVOInformation18下一代互联网的技术体系结构重大应用（Application）网络服务（Service）和应用支撑（Middleware)基础设施（Infrastructure）高速计算机互连网络（IP）光纤传输网络（DWDM）工程：组播、QoS、IPv6、网络管理、网络测量…数字视频、协同工作、实时控制、虚拟现实、……网格计算、远程教育、远程医疗、远程沉浸、……中间件：身份认证、访问控制、目录服务、网格…关键网络设备/软件商业网/重大商业应用VAVOInformation19互联网协议IPv6的研究热点•下一代路由协议研究与试验•大规模组播服务研究与试验•下一代互联网的域名技术研究•网络过渡研究与试验•IPv6QOS带宽保障技术……VAVOInformation20四、美好与广阔的应用前景VAVOInformation21下一代互联网应用热点•互联网新应用：大规模点到点的多媒体通信–新型移动式多媒体个人用信息终端，可实现全网漫游–实现端到端的高性能传输–具有安全服务和网络计费功能•无线/移动应用：智能交通与定位应用–基于IPv6，结合GPS，实现城市智能交通管理基于IPv6建立家庭网络，实现远程家电控制–定位应用VAVOInformation22下一代互联网应用热点•计算网格和数据网格：大规模科学计算与协同服务–高能物理网格、虚拟天文台、生物网格、地学网格、化学信息网格–信息服务网格•大规模视频会议、高清晰度电视–基于组播的多点多路视频会议，支持远程教育和远程医疗等综合应用–基于组播的高清晰度电视，分辨率达到HDTV指标–流媒体业务与应用VAVOInformation23下一代互联网应用热点•环境监测、地震监测–基于IPv6实现大气、水文、水质等环境参数传感器联网–实现环境监测体系的规划部署，实时采集数据•远程教育、数字图书馆、远程医疗–基于组播视频会议的远程授课和师生交流–图书馆资源的海量数据存储、管理和检索–安全、可靠地传输医学图象和视频，实现远程协同诊断–基于IPv6的各种人体传感器联网，实现人体健康监测VAVOInformation24下一代互联网应用热点•P2P网络应用系统–网络存储Oceanstore–P2P流媒体系统Coolstreaming–P2P互联网IP电话系统–P2PWeb服务协作应用–P2P即时通信系统IMVAVOInformation25下一代互联网研究动态Ad-hocWiFi无线网络环境VAVOInformation26基于IPv6的传感器网应用领域•传感器和电子标签结点将真实世界信息连接到全球网络VAVOInformation27随着人体变成联机在线----------数字医学将要浮现•新传感器—视频吞咽丸电池,光源,和视频照相机影像传输•下一步—联机在线无线互联网传输关键代谢和物理变量•个人医学结合遗传密码数字影像人体数据流VAVOInformation28目前：PC+少量掌上设备未来：手机PDATV投影仪办公设备家用电器……ICP各种互联网设备的有机整合-----------将会为用户带来全新的应用体验！VAVOInformation29IPv6无线家庭网络IPv6VAVOInformation30汽车内嵌入式IPv6互联网•~70个计算机•3个子网:–多媒体网(车内音响，导航系统)–身体网络（灯光，窗）－控制网络（发动机，刹车）•多引导VAVOInformation31网格技术•Grid和其它重要技术相融合（P2P、Webservice、Internet2）VAVOInformation32第二部分讲座内容第一章IPv6基础知识第二章ND机制第三章IPv6路由协议第四章IPv6主要过渡技术VAVOInformation33IPV4的巨大成功-----异构网络互连•异构性（Heterogeneity）–不同网络的主机能够进行通信，包括以太网、令牌环网、点对点链路等•编址方案、介质访问协议、服务模型等不同•可扩展性（Scale）–网络规模不断扩大•几百万甚至几十亿个节点互连InternetProtocol(IPv4/IPv6)WMANIEEE802.16/a/eIEEE802.20WLANIEEE802.11/a/b/g…令牌环网以太网移动通信网（3G、2.5G）数据语音视频等多媒体业务编址（Addressing）寻路（Routing）服务质量管理（QoS）安全VAVOInformation34以IPv4为基础的网络体系局限凸现VAVOInformation35IPv6的优势128位的地址空间：IPv6把地址长度从32位扩展到128位，并赋予了更科学的层次结构。简化的协议首部,使得网络层的负担减轻很多，符合高效的原则。集成了认证和加密机制地址自动配置，实现即插即用任播(Anycast)功能,为均衡负载等应用提供更合理的解决手段支持源路由的选径…….VAVOInformation36第一章IPv6基础知识•IPv6报文格式•IPv6地址分类•ICMPv6VAVOInformation37IPv6报文格式•IPv6数据包由一个基本报头加上0个或多个扩展报头机上层协议单元构成。VAVOInformation38IPv6基本报头备注version=6TrafficClassIPV4TOSFlowLabel用于指示流NextHeaderIPV4ProtocolHopLimitIPV4TTLPayloadLength指示该IP报文负荷长度Source和Destination地址都是128位IPv4IPv6VAVOInformation39来个真的！•一个IPV6数据包VAVOInformation40IPv6扩展报头•IPv6将一些IP层的可选功能实现在上层封装和基本IPv6头部之间的扩展头部中•主要的扩展报头：–Hop-by-HopOptionsheader–DestinationOptionsheader–Routingheader–Fragmentheader–Authenticationheader–EncapsulatingSecurityPayloadheaderVAVOInformation41扩展报头的一个举例-RoutingHeader•RoutingHeader的作用在于使得数据包经过指定的中间节点到达目的地。VAVOInformation42一个带RoutingHeader报文的转发流程SI1I2I3DSourceAddress=SHdrExtLen=6Destinat