分析5G网络IPv6协议关键技术

姚鑫

【摘要】    伴随着物联网、LTE等新兴业务的发展，网络地址短缺的问题逐渐被提上日程。本文通过对5G网络及IPv6协议关键技术的介绍，探索5G网络背景下IPv6协议关键技术发展方向，主要包括IPv6协议体系架构、IPv4协议过渡、检索缓冲模块、安全管理等内容，通过5G网络与IPv6协议关键技术的联结，为互联网通信业务带来新的发展机遇。

【关键词】    5G网络    IPv6    协议关键技术    协议体系模型

引言

IP地址是互联网工作基础资源，所有互聯网应用工作都不能脱离它的支撑，因此IP地址的应用状况及工作效率，也在一定程度上反映了一个国家或地区的互联网发展水平。5G网络的普及，为IPv6网络地址发展带来挑战，如何实现从IPv4向IPv6的网络地址平滑过渡，以及5G网络背景中的IPv6协议关键技术应用，成为未来互联网终端发展的重要契机。

一、5G网络

5G概念主要包括“标志性能力指标”与“关键技术”，即“Gbit/s用户体验速率”与“大规模天线矩阵”、“超密集组网”等内容。要求支持0.1-1的Gbit/s用户体验速率，每平方公里数达到10Tbit/s的流量密度，保证峰值速率保持在10Gbit/s左右。同4G模式相比，5G网络的运营效率提高了5-20倍，成本效率方面提升百倍以上。为保障5G用户的光纤接入速率，为其提供“零延时”使用体验，优化用户感知，降低网络能效[1]。

二、IPv6协议关键技术

2017年11月，国家颁布了《推进互联网协议第六版（IPv6）规模部署行动计划》，标志着我国IPv6发展革命开始，截止至2018年底，我国IPv6活跃用户超过2亿。不过，虽然我国在IPv6网络建设方面布局较早，但同美、英等发达国家的发展水平还存在一定差距，政府也认识到了其重要性，近年来愈加重视IPv6发展。

在国家政策的大力推动下，“2025年全面支持IPv6”成为我国网络改造目标，其改造目的是为了解决传统IPv4网络体系中存在一定的安全缺陷，如操作系统漏洞等，会对系统自身造成损害。通信行业及新兴技术企业进行IPv6网络改造思考，是现代互联网技术发展的大势所趋，能够有效降低发生网络安全事故的可能性。

IPv6是现代互联网技术发展中常见的自动化信息控制技术，同传统2G、3G业务要求模式不同，新的5G模式下，要求LTE与VoLTE数据业务要求用户常期在线，并且每个用户都会同时占用两个IP地址，绝大多数IPv4网络也转向了IPv6网络模式。二者相比来说，IPv6能够进行高效率的计算、控制、通信等功能，构建不同信息网络中的数据映射，从而结合成高效化的复杂系统。其技术革新不仅体现在网络地址数量增加上，更为多个设备进行互联网连接提供可能，满足人们对于互联网系统化发展的要求。并且IPv6技术发展是我国通信科技自主创新的难得契机，与发达国家在IPv4技术上的垄断地位不同，现阶段世界各国IPv6技术还在研究阶段，各国之间并未有较大差距，因此在IPv6技术研发应用方面，还有许多创新空间。但实际应用过程中，IPv6网络体系结构自身的突发性与不确定性，使得基于IPv6的网络存在攻击物理网络系统的可能，影响数据传递的安全性[2]。

三、5G网络背景下IPv6协议关键技术发展方向

3.1构建协议体系模型

4G网络建设具备双栈能力的连接关系时，需要进行IPv4或IPv6的双栈连接请求，随着IPv6技术的逐渐应用普及，5G网络背景技术设计时可以去除IPv4与IPv6的双栈设计，将其归结于单栈引导，借此简化设计问题。IPv6协议关键技术的介入，强调用户与用户之间的通信数字网络，作为一种高度自动化数字技术，其创建核心是形成高速、便捷的协议体系模型，借此提高整个网络的智能化信息传递速率。5G网络背景下通过向IPv6进行引导，能够有效规避分配IPv4地址时终端只使用IPv4地址的情况，简化协议栈，发挥IPv6自身的优化及分配机制，满足其多元化网络服务需求。其自身有着信息化、自动化、交互化等特点，可以通过用户端设备完成双向功率信息管理，从而简化终端与网络协商会话的连续过程。

而网络协议体系模型架构方面，则可以划分为四个层次，按照信息处理顺序分为基础硬件层、测量感知层、数据交流层、调度管理层，依次对应挤基础设备、监控收集、数据传递、项目应用。

5G网络的发展使得IPv6协议体系有了保护自身信息安全的利益需求，通过对相关数据的备份降低系统操作错误，提高信息安全指标。构建协议体系模型的本质是在5G网络背景下，通过大数据技术支持进行网络信息交互、信息使用与服务交付的自动化计算模式，其核心是利用互联网进行虚拟资源动态化扩展功能[3]。

3.2完善网络内部过渡

从IPv4向IPv6过渡不可能一气呵成，需要考虑到综合技术、经济实力、地方条件等多种因素，其过渡周期较为漫长。传统网络内部过渡工作中，主要是依托升级软件，将网络业务与企业方案设置连接，并将原有IPv4同新型IPv6进行内部数据互通，借助双栈设备实现IPv6与NAT-PT之间的联系。目前网络结构改造项目中，其基础体系多为IPv4，因此进行IPv6完整升级需要消耗一定经济成本，所以可以选择逐渐转化的方式，降低阶段成本支出。网络节点支持IPv4与IPv6的双协议栈，其目的节点不同，适用的协议栈类型也不同，并进行相应的处理及转发。5G网络背景下，能够保障网络间的信息传播效率，提高互通性，降低IPv4与IPv6部署环节的相互影响效果，稳步优化IPv6流量信息，并为其提供IPv4与IPv6之间的互访技术，解决5G网络内部过渡过程中的IPv4地址短缺等问题。

以某公司内部网络改造项目为例，在改造实施之前，需要购进新的双栈设备，保证这些新设备能够支持IPv6与IPv4的升级运行。与传统IPv4网络相似，IPv6网络结构体系进行升级时需要申请配置区域网络与区域服务器，5G网络背景下，NT5.0以上操作系统都能支持IPv6网络体系结构运作，并存在相应的数据储存空间。需要注意的是一定要在Windows server系统中进行IPv6网络软件升级，且常规系统中内置网络适用协定，可直接进行IPv6网络使用。

3.3协议检索缓冲模块

协议检索缓冲主要是将IPv6协议检索模式及檢索内容传递到各个数据库中，其工作指令需要与登录模块协助完成。传统协议检索缓冲模块的计算方法分为复制粘贴法以及根方差法两种，二者都有自身的优势，但也有不可忽略的缺点。相比较而言，复制粘贴法的操作技术要求较低，且处理效率较快，但在细节处理上却差强人意。而根方差法是将整个检索数据库之间的活动单独设立，虽然检索质量较高，但由于数据库中多数活动都有一定的依赖性，所以其检索结果的准确性差强人意。

在5G网络背景下，IPv6协议关键技术发展可以将这两种方法相结合，引入偏差和系数的计算处理理念，将整个检索缓冲模块的资源冲突及相关不确定因素通过信息展示出来，并且对于不同的缓冲情况作出相应的反应。

根据IPv6规模部署计划，完善IPv6技术标准体系，要在完成网络过渡的基础上，进行网络路由、网络智能化等核心技术研发，涉及到5G 带宽混合链路设计问题。工作人员需要事先建立一个WBS以及任务关系，依据IntSearch设计理念与架构，将整个IPv6协议关键技术应用活动可能涉及到的完成周期、资源管理、项目逻辑等内容考虑进来。针对这些内容之间的联系，选择相应的网络接口，极大程度上压缩网络数据交互活动的完成时间范围，针对部分非必要项目进行商议清除。

3.4强化网络安全管理

5G网络背景下IPv6协议关键技术发展过程中，超密集组网（UDN）网络中需要接收大量用户数据，终端需要对这些用户信息进行安全认证，这就有可能带来网络安全威胁。主要包括网络病毒、黑客攻击、内部故障等方面，国内外因网络攻击造成大面积停电事故案例数不胜数。美国《智能电网网络安全指南：卷1》中对于网络安全指标进行了规定，即机密性、完整性、能用性。其中，机密性是指要控制用户个人隐私的数据传输安全，只有在被授予访问权限的端口才能够进行信息查询，若用户个人隐私在未经过本人同意的情况下被泄露，则证明系统中存在一定风险。IPv6网络协议中存在无线区域网、卫星通信、智能传感等多种信息交互模式，多种协议并存导致电网通信边缘界定不明，整个网络结构趋向于复杂。在这种情况下，网络系统无法对防御范围内所有信息进行监管，使得其在传输过程中存在被非法篡改、盗取、破坏的风险。

5G架构加强了SDN与NFV的技术支持，使得传统网络拓扑结构发生了变化，网络资源及中继节点资源也会做出相应改变，原本涉及的安全策略不再适用。目前市场常见的恶性病毒对于“用户名+密码”的口令模式束手无策，但为了保证IPv6网络的安全性，还应定期进行密码口令更换。重视TELNET权限设置，要求只能在特定网络IP地址进行网络设备访问，拒绝其它用户访问网络设备。在信息上传到IPv6网络系统中后，要保证用户能够随时随地进行获取，避免出现访问过程中的恶意中断，实现网络通信的数据安全、加密等作用，阻止恶意入侵情况发生，能够有效降低相关业务安全隐患。

IPv6协议关键技术发展要为用户提供身份认证及隐私权保护优势，从而保障整个网络体系结构的安全系数。在遭受到网络病毒攻击后，IPv6网络会在网络出口设置网络防火墙，针对部分存在震荡波的病毒，基于ACL列表进行端口封闭，从而阻断网络病毒传播，保证网络系统的安全性。5G网络信息安全交互模型的业务终端处理，主要是为了保证内部数据的安全，以及控制终端的有效接入，要根据不同业务终端类型，选择相应的安全保护手段。且IPv6网络还支持安全口令的功能，在口令设置时要保证具有一定的复杂性及完整性，即对网络中的信息一致性以及不可修改性，若因安全手段不足导致网络信息出现破坏情况，或在未经授权的情况下进行网络信息修改，则意味着网络安全事故。

四、结论

IPv6协议建设与5G网络是国家互联网发展的两大战略领域，进行5G网络IPv6协议关键技术研究，符合国家网络战略发展需求。IPv6协议是5G协议中的关键技术，探索其模型架构、协议过渡、检索缓冲、安全管理等内容，需要同时保持对网络的控制权和安全性，为构建万物互联的智能时代奠定网络基础。

参  考  文  献

[1]陈光恩，阚红星，高勇，等.基于eNSP的医院IPv4网络向IPv6网络过渡技术仿真模拟[J].微型电脑应用，2021，37（01）：143-147.

[2]刘学林，褚瑞娟.基于5G网络边缘计算MEC技术研究与应用[J].中国新通信，2020，22（22）：96-97.

[3]秦壮壮，屠礼彪，臧寅，等.基于“IPv6+”的5G承载网切片技术与应用[J].电信科学，2020，36（08）：28-35.