中国广播网IPv6技术改造研究

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摘 要：本文通过对中国广播网现有系统的研究，以及我国下一代互联网的发展趋势和相关技术研究，从基础网络等几方面提出了进行ipv6技术升级方案的研究和规划。

关键词：中国广播网 技术升级 方案研究

【中图分类号】G202 【文献标识码】A

1998年8月13日，中央人民广播电台网站“中国广播网”前身注册开通，中央人民广播电台是中央新闻单位中最早开通互联网站的单位之一。2002年1月1日，正式更名“中国广播网”，启用域名。2008年9月，中国广播网推出全球首家24小时华语新闻广播站。2010年8月，中国广播网获批为中央重点新闻网站。2012年，中国广播网Alexa排名①进入前700名。

中国广播网致力于打造全球最大中文音频网络门户，已成为互联网上重要的传播平台。目前共设有新闻、评论、财经、体育等频道，400多个栏目。网站以国际领先、国内一流的流媒体音频广播技术，为网民提供中央人民广播电台16套节目网上直播、270多个重点栏目的在线点播服务。依托中央人民广播电台覆盖全国及全球华语广播机构的新闻信息采集网及报道协作网，发起成立了中国广播网络联盟，携手世界各大华语广播机构建立了全球华语广播网，为全球网民提供高品质的听觉盛宴，整合集中全国近400家地方广播电台音频直播流，并通过转码支持IOS设备收听。

在全球范围内，IPv4地址耗尽问题已迫在眉睫，新的宽带用户、手机上网用户将没有IPv4地址可用。IPv6地址空间很大，是解决IP地址不足问题的一个有效途径，但存在IPv4和IPv6不兼容的问题。目前互联网用户主要在IPv4网络上，网络的价值是用户数的平方级，因此不能与IPv4网络通信的IPv6网络是没有价值的。中国有数亿网民，全部用IPv4地址，有220万个网站，IPv4和IPv6网不能很好地互通是不行的。IPv4和IPv6网络互通是网络演进中的核心问题之一。

一、下一代互联网技术发展

IPv6是“Internet Protocol Version 6”的缩写，也被称作下一代互联网协议，它是由IETF设计的用来替代现行的IPv4协议的一种新的IP协议。Ipv4采用32位地址长度，理论上能编址1600万个网络、40亿台主机。但采用A、B、C三类编址方式后，可用的网络地址和主机地址的数目大打折扣，以至目前的IP地址近乎枯竭。

IPv6将把地址长度扩展至128位，是IPv4地址空间（232）的近1600亿倍（296）。在考虑到现有IPv4网络出现的一些问题和可能的未来应用需求，IPv6被设计成具有以下特点的新一代IP协议。IPv6拥有IP地址保留指令，提供的大量IP地址可以使任何一台装置直接与其它装置进行端到端的连接，使得利用网络控制电视机、电冰箱和汽车的梦想可能成为现实。IPv6对其它许多的性能也作了相应的新的改进，比如即插即用，使互联网的使用更加简便。它支持自动设置、自动编码和自动安排路由性能，用户能够简单地连入互联网，无须管理员分配号码，也无须对装置进行设置。IPv6还能对数据流和非数据流进行区别、分级，并进行相应处理。它将为未来互联网的构建提供坚实的基础，比现有应用更具有扩展性、更安全、更高效，更能满足现今及未来社会的需求。

目前，各国政府均大力支持基于IPv6的下一代互联网，以期在未来信息化的国际竞争中处于优势地位。

2008年5月27日，欧洲议会、委员会、经济和社会委员会、区域委员会共同发表了IPv6日公告：《欧洲部署互联网协议版本6（IPv6）行动计划》。其中提到，鼓励欧盟企业、政府机关和个人使用下一代互联网协议IPv6，以便在2010年底前实现25%的企业、政府机关和个人使用IPv6网络协议的目标。

2007年6月，韩国宣布其将投资10.7亿美元，帮助本土施行IPv6协议。1992年，日本就起步着手研发和进行标准化工作，于1999年12月开始提供试验服务，2001年4月开始提供商用服务。目前，NTTCom、 JapanTelecom和KDDI等日本的主要运营商和ISP几乎都已经提供IPv6商业化接入服务。

美国国防部于2005年8月备忘录，把2008年6月作为一个期限，所有机构的骨干网络不再购买不支持IPv6的相关产品。

2007年7月，IETF（互联网工程任务组）提出IPv6迁移计划。其分为三个阶段。第一阶段，到2008年底，准备迁移阶段。开始使用IPv6服务器，并开始向用户提供支持IPv6的服务；第二阶段，2009～2010年，使用IPv6阶段。提供支持IPv6的互联网服务器，组织的内部用户应该可以使用IPv6服务；第三阶段，从2011年开始，IPv6技术应用在公共服务器上。服务提供商可能还会提供IPv4连接，但开始减少IPv4的连接。

我国IPv6的发展起步晚但发展快，我国相关研究机构、高校、厂商及运营商已陆续开始跟踪与关注IPv6的发展，并相继建成IPv6的试验床及实验网，例如6Tnet下一代IP电信实验网、湖南IPv6实验网、中国电信集团IPv6实验网、中国高性能宽带信息网、CERNET2（第二代中国教育和科研计算机网）、CNGI（中国下一代互联网）等。中国联通IPv6网络着重于建设IPv6示范智能小区、通用移动终端的接入业务等。中国网通/中科院关注基于IPv6的视频会议、网络监控等新业务的应用。中国电信提出基于IPv6的永远在线、自由移动等目标。中国移动提出端到端的业务试验等。所有这些，都需要为用户接入提供一个方便的手段。而基于无线方式的移动接入，无疑会给用户带来更大的方便。国内主要的一些网络设备提供商也研发了基于IPv6的网络设备，国产网络设备已经可以满足CNGI网络商用需求。

对于中国广播网这样的内容供应商来说，IPv6的逐渐部署使得越来越多的终端用户具备IPv6能力，网站需要提供IPv6的服务来吸引终端客户，另外，各大综合性网站也都在积极考虑IPv6升级的计划，以便抢占未来先机。本文通过对现有中国广播网系统的研究，以及我国下一代互联网的发展趋势和相关技术研究，从基础网络、应用系统和安全管理三方面提出了进行IPv6技术升级方案的研究和规划。

二 、中国广播网技术现状及IPv6过渡研究

目前，中国广播网的整个网站系统从架构上来说，分为三个区域：主数据中心、副数据中心和业务维护区，三个区域之间由光纤互联。两个数据中心为Active-Active的双活形态，共同承担业务应用。数据中心配备了服务器、网络设备、安全设备、高可用设备、应用优化设备、存储设备、备份系统等，用以提供中国广播网网站的网页、社区、邮件、流媒体点播（直播）等应用服务。网站编辑、美工、管理人员、维护人员均常驻于维护区，通过维护区终端电脑对网站内容进行更新，以及对网站设备进行日常维护。

但是，中国广播网的系统建设同样面临一些亟待解决的问题，IPv6建设正是其中之一。主要集中在以下几方面：

1.部分设备不支持IPv6环境，或IPv6/IPv4双栈环境；

2.部分设备不具备在IPv6环境下运行的组件，需要升级；

3.部分应用软件系统不支持IPv6环境，或IPv6/IPv4双栈环境；

4.部分应用软件系统在软件代码层面受限，需要深度调整才可运行于IPv6环境；

5.应用软件系统未经过IPv6环境运行的测试，服务效果和应用效能无法保证。

基于上述现存问题，可以分析得出以下解决方法：

1.制订科学合理的改造迁移策略，以保证在不影响现有业务、充分保护现有投资的前提下高效率地完成IPv6系统的改造；

2.对现有软硬件设施进行充分研判，清晰掌握设备和软件的IPv6环境适应性；

3.采购支持IPv6/IPv4双栈环境的设备和软件，替换不支持IPv6/IPv4双栈环境的软硬件设施，将缺少IPv6运行组件的设备和软件进行升级，同时对受限的应用软件进行代码调整，以解决软硬件设施对IPv6环境不兼容的问题；

4.搭建科学的测试平台和试运行平台，分批分期对业务应用系统进行测试和试运行，以保障其在新的IPv6环境下运行正常；

5.根据改造后的系统建设和运行状况，制订新的建设标准和运行规范，以确保后续系统建设符合IPv6环境下的运行要求。

在中国广播网丰富的建设和运营维护经验的基础上，在目前业界产品对于IPv6标准充分支持的环境下，上述解决现存问题的方法是完全可行的。

对于IPv4向IPv6技术的演进策略，业界提出了许多解决方案。特别是IETF组织专门成立了一个研究此演变的研究小组NGTRANS，已提交了各种演进策略草案，并力图使之成为标准。纵观各种演进策略，主流技术大致可分双栈技术和隧道技术两种。

三、中国广播网IPv6升级方案研究

考虑到中国广播网的运行情况，网站升级必须支持IPv4/IPv6双协议栈，同时支持IPv4和IPv6用户访问，并切实保障网络与信息安全。

中国广播网IPv6升级改造，需要向相关ISP申请IPv6地址，可以申请一个48位前缀的IPv6网段。

中国广播网包括网络设备、服务器、客户端全部采用IPv6全球单播地址，同时内部采用局部链路地址进行网络配置方面的通信。

目前，中国广播网两个数据中心的路由交换设备在硬件层面都可以支持IPv6，在开启IPv6/IPv4双栈功能及动态路由协议后，部分设备的性能将不满足业务的性能要求。

在IPv6环境下，由于每个主机拥有多个不同范围的接口地址（IID），地址长度大，手动配置复杂，容易出现错误，一般采用自动配置方法。这要求系统中需要配置支持IPv6的DHCP（动态主机设置协议）服务，即DHCPv6。

四、中国广播网应用系统IPv6升级方案研究

中国广播网由IPv4向IPv6迁移过程中，需要提供域名到IPv6地址的解析，在DNS（域名解析服务）中需要添加IPv6地址记录，同时保留原有IPv4的地址解析记录，同时支持双栈的域名解析，需要在原有DNS授权记录中添加AAAA记录和IPv6的反向PTR记录。

目前，中国广播网的大部分服务器均通过局域网负载均衡设备实现高可用性。改造后，局域网负载均衡设备需支持IPv6双，能够同时工作于IPv6/IPv4环境。

中国广播网目前的主要业务应用包括：Web应用、音视频直播点播、社区互动、邮件系统、媒资管理系统和CMS（内容管理系统）。这些应用系统基本上都可以运行于IPv6/IPv4双栈环境，但需要经过性能评估测试才可确定双栈运行的应用效能。另外，部分系统需要经过调整和修改才可以在IPv6环境下完成全部的业务功能。如：正式投入使用，需要考虑两方面问题：

1.部分应用，尤其是涉及自行开发、二次开发的应用，以及某些应用服务器上在运行的自定义脚本等，其软件代码是否已经依赖IPv4地址，是否有足够的IPv6兼容性；

2.当开启IPv6/IPv4双栈功能后，应用效能是否会有明显降低。

这两方面问题一旦产生，会严重影响中国广播网的业务运行。因此，为了保障IPv6改造能够平滑过渡，在系统架构方面需要进行相应的调整，引入以下解决方案：

1.按照现有服务器群规模，比例缩小，建立新的IPv6试运行专属服务器群；

2.通过负载均衡机制，将IPv6访问导向IPv6试运行服务器群；

3.使用服务器虚拟化技术进行测试环境和试运行环境的搭建，以便快速部署、快速调整、降低物理服务器数量、节能减排；

4.试运行情况趋近稳定后，参考试运行环境的情况进行大规模的服务器改造迁移。

这样，既能够保障中国广播网的日常业务不会中断，又能够提高IPv6改造的进行效率，加快改造进程。

数据系统主要依赖网络存储，需要进行NAS存储、SAN存储（及软件）、SAN光纤交换机和HBA卡几个方面的IPv6改造。

终端设备是用户访问应用的载体，部分终端操作系统内置了IPv6环境的支持。但是，终端设备的型号种类是由用户决定的，无法由应用服务提供者进行规范和统一。对于使用不支持IPv6的移动终端设备进行应用访问的情况，只能通过IPv4应用提供服务。

终端软件，通常是根据应用特性自行订制开发的软件。随着近些年终端类型的丰富，手持移动终端设备的流行，终端软件的使用量大大增加。对于终端软件，需要通过调研和测试，确定其内部是否存在对IPv4环境的依赖性。如果存在，需通过代码修改去除其对IPv4环境的依赖。

终端软件IPv6化后，需进行测试和试运行，以确定其应用效能是否满足业务需求。

应用效能的改变是最需要关注的一个环节。在IPv6环境下，各业务应用的工作状态、工作效率必须能够准确测量，从而才能准确评估、准确规划、准确实施。因此，有必要引入单独的效能测试及分析系统。

目前，中国广播网对于流量和应用效能的分析是通过较为传统和粗略的方式进行的，设施部署分散，方法简单。而此次整个系统面临改造，必须建立一个单独的测试分析区域，通过流量镜像手段，将各业务应用的流量样本汇总至该区域，并配合专用效能分析仪，对其进行应用层面的效能分析，以确定系统各环节在IPv6环境下的效能状况，并根据测试分析结果，有目的、有针对性地进行系统调整和改造。

本方案研究旨在为中国广播网的IPv6建设提供理论和数据技术支撑，符合技术发展趋势和响应国家政策，结合中国广播网的业务现状，吸取借鉴了当今国际同行业伙伴的成功经验。为了响应国务院关于“加快我国下一代互联网发展”的精神，同时确立中国广播网“全球最大的华语音频门户”的身份地位，完成既定的目标，应当在近期内以当前建设为基础开始IPv6改造，向着全球化、先进化、最佳的用户体验、海量的内容资讯、完善的运营维护管理等新的要求迈进。

（作者单位：中央电台央广新媒体）