分析5G網(wǎng)絡IPv6協(xié)議關鍵技術

姚鑫

【摘要】? ? 伴隨著物聯(lián)網(wǎng)、LTE等新興業(yè)務的發(fā)展，網(wǎng)絡地址短缺的問題逐漸被提上日程。本文通過對5G網(wǎng)絡及IPv6協(xié)議關鍵技術的介紹，探索5G網(wǎng)絡背景下IPv6協(xié)議關鍵技術發(fā)展方向，主要包括IPv6協(xié)議體系架構、IPv4協(xié)議過渡、檢索緩沖模塊、安全管理等內(nèi)容，通過5G網(wǎng)絡與IPv6協(xié)議關鍵技術的聯(lián)結，為互聯(lián)網(wǎng)通信業(yè)務帶來新的發(fā)展機遇。

【關鍵詞】? ? 5G網(wǎng)絡? ? IPv6? ? 協(xié)議關鍵技術? ? 協(xié)議體系模型

引言

IP地址是互聯(lián)網(wǎng)工作基礎資源，所有互聯(lián)網(wǎng)應用工作都不能脫離它的支撐，因此IP地址的應用狀況及工作效率，也在一定程度上反映了一個國家或地區(qū)的互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展水平。5G網(wǎng)絡的普及，為IPv6網(wǎng)絡地址發(fā)展帶來挑戰(zhàn)，如何實現(xiàn)從IPv4向IPv6的網(wǎng)絡地址平滑過渡，以及5G網(wǎng)絡背景中的IPv6協(xié)議關鍵技術應用，成為未來互聯(lián)網(wǎng)終端發(fā)展的重要契機。

一、5G網(wǎng)絡

5G概念主要包括“標志性能力指標”與“關鍵技術”，即“Gbit/s用戶體驗速率”與“大規(guī)模天線矩陣”、“超密集組網(wǎng)”等內(nèi)容。要求支持0.1-1的Gbit/s用戶體驗速率，每平方公里數(shù)達到10Tbit/s的流量密度，保證峰值速率保持在10Gbit/s左右。同4G模式相比，5G網(wǎng)絡的運營效率提高了5-20倍，成本效率方面提升百倍以上。為保障5G用戶的光纖接入速率，為其提供“零延時”使用體驗，優(yōu)化用戶感知，降低網(wǎng)絡能效[1]。

二、IPv6協(xié)議關鍵技術

2017年11月，國家頒布了《推進互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議第六版（IPv6）規(guī)模部署行動計劃》，標志著我國IPv6發(fā)展革命開始，截止至2018年底，我國IPv6活躍用戶超過2億。不過，雖然我國在IPv6網(wǎng)絡建設方面布局較早，但同美、英等發(fā)達國家的發(fā)展水平還存在一定差距，政府也認識到了其重要性，近年來愈加重視IPv6發(fā)展。

在國家政策的大力推動下，“2025年全面支持IPv6”成為我國網(wǎng)絡改造目標，其改造目的是為了解決傳統(tǒng)IPv4網(wǎng)絡體系中存在一定的安全缺陷，如操作系統(tǒng)漏洞等，會對系統(tǒng)自身造成損害。通信行業(yè)及新興技術企業(yè)進行IPv6網(wǎng)絡改造思考，是現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)技術發(fā)展的大勢所趨，能夠有效降低發(fā)生網(wǎng)絡安全事故的可能性。

IPv6是現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)技術發(fā)展中常見的自動化信息控制技術，同傳統(tǒng)2G、3G業(yè)務要求模式不同，新的5G模式下，要求LTE與VoLTE數(shù)據(jù)業(yè)務要求用戶常期在線，并且每個用戶都會同時占用兩個IP地址，絕大多數(shù)IPv4網(wǎng)絡也轉向了IPv6網(wǎng)絡模式。二者相比來說，IPv6能夠進行高效率的計算、控制、通信等功能，構建不同信息網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)映射，從而結合成高效化的復雜系統(tǒng)。其技術革新不僅體現(xiàn)在網(wǎng)絡地址數(shù)量增加上，更為多個設備進行互聯(lián)網(wǎng)連接提供可能，滿足人們對于互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)化發(fā)展的要求。并且IPv6技術發(fā)展是我國通信科技自主創(chuàng)新的難得契機，與發(fā)達國家在IPv4技術上的壟斷地位不同，現(xiàn)階段世界各國IPv6技術還在研究階段，各國之間并未有較大差距，因此在IPv6技術研發(fā)應用方面，還有許多創(chuàng)新空間。但實際應用過程中，IPv6網(wǎng)絡體系結構自身的突發(fā)性與不確定性，使得基于IPv6的網(wǎng)絡存在攻擊物理網(wǎng)絡系統(tǒng)的可能，影響數(shù)據(jù)傳遞的安全性[2]。

三、5G網(wǎng)絡背景下IPv6協(xié)議關鍵技術發(fā)展方向

3.1構建協(xié)議體系模型

4G網(wǎng)絡建設具備雙棧能力的連接關系時，需要進行IPv4或IPv6的雙棧連接請求，隨著IPv6技術的逐漸應用普及，5G網(wǎng)絡背景技術設計時可以去除IPv4與IPv6的雙棧設計，將其歸結于單棧引導，借此簡化設計問題。IPv6協(xié)議關鍵技術的介入，強調用戶與用戶之間的通信數(shù)字網(wǎng)絡，作為一種高度自動化數(shù)字技術，其創(chuàng)建核心是形成高速、便捷的協(xié)議體系模型，借此提高整個網(wǎng)絡的智能化信息傳遞速率。5G網(wǎng)絡背景下通過向IPv6進行引導，能夠有效規(guī)避分配IPv4地址時終端只使用IPv4地址的情況，簡化協(xié)議棧，發(fā)揮IPv6自身的優(yōu)化及分配機制，滿足其多元化網(wǎng)絡服務需求。其自身有著信息化、自動化、交互化等特點，可以通過用戶端設備完成雙向功率信息管理，從而簡化終端與網(wǎng)絡協(xié)商會話的連續(xù)過程。

而網(wǎng)絡協(xié)議體系模型架構方面，則可以劃分為四個層次，按照信息處理順序分為基礎硬件層、測量感知層、數(shù)據(jù)交流層、調度管理層，依次對應擠基礎設備、監(jiān)控收集、數(shù)據(jù)傳遞、項目應用。

5G網(wǎng)絡的發(fā)展使得IPv6協(xié)議體系有了保護自身信息安全的利益需求，通過對相關數(shù)據(jù)的備份降低系統(tǒng)操作錯誤，提高信息安全指標。構建協(xié)議體系模型的本質是在5G網(wǎng)絡背景下，通過大數(shù)據(jù)技術支持進行網(wǎng)絡信息交互、信息使用與服務交付的自動化計算模式，其核心是利用互聯(lián)網(wǎng)進行虛擬資源動態(tài)化擴展功能[3]。

3.2完善網(wǎng)絡內(nèi)部過渡

從IPv4向IPv6過渡不可能一氣呵成，需要考慮到綜合技術、經(jīng)濟實力、地方條件等多種因素，其過渡周期較為漫長。傳統(tǒng)網(wǎng)絡內(nèi)部過渡工作中，主要是依托升級軟件，將網(wǎng)絡業(yè)務與企業(yè)方案設置連接，并將原有IPv4同新型IPv6進行內(nèi)部數(shù)據(jù)互通，借助雙棧設備實現(xiàn)IPv6與NAT-PT之間的聯(lián)系。目前網(wǎng)絡結構改造項目中，其基礎體系多為IPv4，因此進行IPv6完整升級需要消耗一定經(jīng)濟成本，所以可以選擇逐漸轉化的方式，降低階段成本支出。網(wǎng)絡節(jié)點支持IPv4與IPv6的雙協(xié)議棧，其目的節(jié)點不同，適用的協(xié)議棧類型也不同，并進行相應的處理及轉發(fā)。5G網(wǎng)絡背景下，能夠保障網(wǎng)絡間的信息傳播效率，提高互通性，降低IPv4與IPv6部署環(huán)節(jié)的相互影響效果，穩(wěn)步優(yōu)化IPv6流量信息，并為其提供IPv4與IPv6之間的互訪技術，解決5G網(wǎng)絡內(nèi)部過渡過程中的IPv4地址短缺等問題。

以某公司內(nèi)部網(wǎng)絡改造項目為例，在改造實施之前，需要購進新的雙棧設備，保證這些新設備能夠支持IPv6與IPv4的升級運行。與傳統(tǒng)IPv4網(wǎng)絡相似，IPv6網(wǎng)絡結構體系進行升級時需要申請配置區(qū)域網(wǎng)絡與區(qū)域服務器，5G網(wǎng)絡背景下，NT5.0以上操作系統(tǒng)都能支持IPv6網(wǎng)絡體系結構運作，并存在相應的數(shù)據(jù)儲存空間。需要注意的是一定要在Windows server系統(tǒng)中進行IPv6網(wǎng)絡軟件升級，且常規(guī)系統(tǒng)中內(nèi)置網(wǎng)絡適用協(xié)定，可直接進行IPv6網(wǎng)絡使用。

3.3協(xié)議檢索緩沖模塊

協(xié)議檢索緩沖主要是將IPv6協(xié)議檢索模式及檢索內(nèi)容傳遞到各個數(shù)據(jù)庫中，其工作指令需要與登錄模塊協(xié)助完成。傳統(tǒng)協(xié)議檢索緩沖模塊的計算方法分為復制粘貼法以及根方差法兩種，二者都有自身的優(yōu)勢，但也有不可忽略的缺點。相比較而言，復制粘貼法的操作技術要求較低，且處理效率較快，但在細節(jié)處理上卻差強人意。而根方差法是將整個檢索數(shù)據(jù)庫之間的活動單獨設立，雖然檢索質量較高，但由于數(shù)據(jù)庫中多數(shù)活動都有一定的依賴性，所以其檢索結果的準確性差強人意。

在5G網(wǎng)絡背景下，IPv6協(xié)議關鍵技術發(fā)展可以將這兩種方法相結合，引入偏差和系數(shù)的計算處理理念，將整個檢索緩沖模塊的資源沖突及相關不確定因素通過信息展示出來，并且對于不同的緩沖情況作出相應的反應。

根據(jù)IPv6規(guī)模部署計劃，完善IPv6技術標準體系，要在完成網(wǎng)絡過渡的基礎上，進行網(wǎng)絡路由、網(wǎng)絡智能化等核心技術研發(fā)，涉及到5G 帶寬混合鏈路設計問題。工作人員需要事先建立一個WBS以及任務關系，依據(jù)IntSearch設計理念與架構，將整個IPv6協(xié)議關鍵技術應用活動可能涉及到的完成周期、資源管理、項目邏輯等內(nèi)容考慮進來。針對這些內(nèi)容之間的聯(lián)系，選擇相應的網(wǎng)絡接口，極大程度上壓縮網(wǎng)絡數(shù)據(jù)交互活動的完成時間范圍，針對部分非必要項目進行商議清除。

3.4強化網(wǎng)絡安全管理

5G網(wǎng)絡背景下IPv6協(xié)議關鍵技術發(fā)展過程中，超密集組網(wǎng)（UDN）網(wǎng)絡中需要接收大量用戶數(shù)據(jù)，終端需要對這些用戶信息進行安全認證，這就有可能帶來網(wǎng)絡安全威脅。主要包括網(wǎng)絡病毒、黑客攻擊、內(nèi)部故障等方面，國內(nèi)外因網(wǎng)絡攻擊造成大面積停電事故案例數(shù)不勝數(shù)。美國《智能電網(wǎng)網(wǎng)絡安全指南：卷1》中對于網(wǎng)絡安全指標進行了規(guī)定，即機密性、完整性、能用性。其中，機密性是指要控制用戶個人隱私的數(shù)據(jù)傳輸安全，只有在被授予訪問權限的端口才能夠進行信息查詢，若用戶個人隱私在未經(jīng)過本人同意的情況下被泄露，則證明系統(tǒng)中存在一定風險。IPv6網(wǎng)絡協(xié)議中存在無線區(qū)域網(wǎng)、衛(wèi)星通信、智能傳感等多種信息交互模式，多種協(xié)議并存導致電網(wǎng)通信邊緣界定不明，整個網(wǎng)絡結構趨向于復雜。在這種情況下，網(wǎng)絡系統(tǒng)無法對防御范圍內(nèi)所有信息進行監(jiān)管，使得其在傳輸過程中存在被非法篡改、盜取、破壞的風險。

5G架構加強了SDN與NFV的技術支持，使得傳統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲結構發(fā)生了變化，網(wǎng)絡資源及中繼節(jié)點資源也會做出相應改變，原本涉及的安全策略不再適用。目前市場常見的惡性病毒對于“用戶名+密碼”的口令模式束手無策，但為了保證IPv6網(wǎng)絡的安全性，還應定期進行密碼口令更換。重視TELNET權限設置，要求只能在特定網(wǎng)絡IP地址進行網(wǎng)絡設備訪問，拒絕其它用戶訪問網(wǎng)絡設備。在信息上傳到IPv6網(wǎng)絡系統(tǒng)中后，要保證用戶能夠隨時隨地進行獲取，避免出現(xiàn)訪問過程中的惡意中斷，實現(xiàn)網(wǎng)絡通信的數(shù)據(jù)安全、加密等作用，阻止惡意入侵情況發(fā)生，能夠有效降低相關業(yè)務安全隱患。

IPv6協(xié)議關鍵技術發(fā)展要為用戶提供身份認證及隱私權保護優(yōu)勢，從而保障整個網(wǎng)絡體系結構的安全系數(shù)。在遭受到網(wǎng)絡病毒攻擊后，IPv6網(wǎng)絡會在網(wǎng)絡出口設置網(wǎng)絡防火墻，針對部分存在震蕩波的病毒，基于ACL列表進行端口封閉，從而阻斷網(wǎng)絡病毒傳播，保證網(wǎng)絡系統(tǒng)的安全性。5G網(wǎng)絡信息安全交互模型的業(yè)務終端處理，主要是為了保證內(nèi)部數(shù)據(jù)的安全，以及控制終端的有效接入，要根據(jù)不同業(yè)務終端類型，選擇相應的安全保護手段。且IPv6網(wǎng)絡還支持安全口令的功能，在口令設置時要保證具有一定的復雜性及完整性，即對網(wǎng)絡中的信息一致性以及不可修改性，若因安全手段不足導致網(wǎng)絡信息出現(xiàn)破壞情況，或在未經(jīng)授權的情況下進行網(wǎng)絡信息修改，則意味著網(wǎng)絡安全事故。

四、結論

IPv6協(xié)議建設與5G網(wǎng)絡是國家互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的兩大戰(zhàn)略領域，進行5G網(wǎng)絡IPv6協(xié)議關鍵技術研究，符合國家網(wǎng)絡戰(zhàn)略發(fā)展需求。IPv6協(xié)議是5G協(xié)議中的關鍵技術，探索其模型架構、協(xié)議過渡、檢索緩沖、安全管理等內(nèi)容，需要同時保持對網(wǎng)絡的控制權和安全性，為構建萬物互聯(lián)的智能時代奠定網(wǎng)絡基礎。

參? 考? 文? 獻

[1]陳光恩，闞紅星，高勇，等.基于eNSP的醫(yī)院IPv4網(wǎng)絡向IPv6網(wǎng)絡過渡技術仿真模擬[J].微型電腦應用，2021，37（01）：143-147.

[2]劉學林，褚瑞娟.基于5G網(wǎng)絡邊緣計算MEC技術研究與應用[J].中國新通信，2020，22（22）：96-97.

[3]秦壯壯，屠禮彪，臧寅，等.基于“IPv6+”的5G承載網(wǎng)切片技術與應用[J].電信科學，2020，36（08）：28-35.