面向IPv6网络的运营支撑体系的研究及实现
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
基于IPv4的网络地址约有43 亿个。全球互联网用户的快速增长使得原本就不够充裕的IPv4地址资源显得捉襟见肘。互联网编号分配机构 （IANA）2021年 2月3日宣布，最后5个IPv4地址大礼包;已经被分配了出去，每个礼包含有1680万个地址[1]。从此以后，将由IPv6地址接过互联网协议（IP）的接力棒，为各类网络设备接入互联网提供数量浩瀚;的新型IP地址。
IPv6 网络协议的引入解决了困扰互联网发展的地址危机，用 128 位地址的编制方法，可供使用的地址数量达到2128个[2]，是现有互联网地址的1029倍。在IPv6网络中，几乎生活中的每个物品都可以被分配一个独立的IP地址，从而使物联网的普及真正成为现实。IPv6解决了IPv4地址资源不足的问题，在服务质量、安全性和移动性等方面都比IPv4都有更大的突破。目前根域名服务器已实现对IPv6网络地址的支持，全球互联网管理机构对IPv6 地址的分配速度日益加快，IPv6 已具备广泛应用的基础。推动互联网由IPv4 向IPv6演进过渡，并在此基础上发展下一代互联网已成为全球共识。
国内电信运营企业新开展的业务基本支持IPv6，电信行业要实现基于互联网的业务运营发展，必须实现运营支撑系统基于IPv6 网络的应用。研究运营支撑系统面向IPv6 网络的升级方案，对于电信行业的发展有着重要的现实意义。
1.2 国内外研究现状
随着IPv4的地址空间被分配完毕，具有更大地址空间的IPv6网络技术将成为下一代互联网发展的基础。由IPv4 向IPv6升级是互联网业务发展的必然趋势。从IPv4到IPv6的过渡将经历一段很长时间的融合，在此期间，IPv4和IPv6网络技术将长期共存。
IP 地址短缺是网络向 IPv6 过渡的主要动力之一。由于这个原因，美国、欧洲等IP 地址相对丰富的国家在向 IPv6 过渡的步伐相对缓慢。相反，一些欠发达地区，比如印度和南非，出于对采纳新技术的兴趣和迫切需要，向IPv6网络的过渡显得更加积极。
通过各个国家的努力，IPv6技术和标准目前已经比较成熟稳重，多个国家和地区组建了规模不等的IPv6试验网开展IPv6技术研究，一些国家开始提供 IPv6 商业化服务，部分厂家也开发了比较成熟稳重的IPv6网络设备，业务应用取得了一定的进展。
目前的IPv6应用产品侧重于基础功能实现，体系结构不够完整，可扩展性还有待完善，缺乏配套的支撑管理系统，和目前实际商用的IPv4业务产品之间还存在着很大的差距。为了实现IPv4 向IPv6升级的平滑过渡，建立与互联网发展配套的运营支撑系统，提供功能强大的系统支撑，是推动互联网业务发展的有力手段。
到目前为止，美国、日本、欧盟都建立了IPv6 的骨干网，并逐渐开始推进从IPv4到IPv6的变迁。日本已有十余家运营商开展了IPv6的运营实践，其中NTT 已建成全球性IPv6骨干网，还在本土开展基于IPv6 的IPTV业务。美国最大的有线电视运营商Comcast，从2021年第二季度开始为用户提供IPv6服务。美国 ATT 于2009年启动IPv6功能，采用6PE 技术接入商业客户，规模部署6RD。欧洲西班牙电信、法国电信等，也相继开展基于IPv6的服务。意大利电信已经在现网中引入IPv6技术，尤其是移动网络上，采用了双栈的解决方案，而固网方面仍主要采用 IPv4地址，以满足固定的商业用户的需求，明年9月，意大利电信亦会在固网引入IPv6技术。马来西亚运营商P1规划在2021年底完成对IPv6引入的准备工作。
第二章 IPv6协议及相关技术
IPv4 地址空间已经于 2021 年 2 月 3 日宣布分配完毕，具有更大地址空间的 IPv6网络技术将成为下一代互联网发展的基础。与IPv4相比，IPv6具有哪些明显的优势？从IPv4向IPv6过渡将经历一段很长时间的融合，IPv6不可能一蹴而就的完全取代IPv4独立存在。处理好IPv4网络和IPv6网络之间的关系，通过技术实现互联网从IPv4向IPv6 的平滑过渡，是互联网业务持续发展必须解决的首要问题，也是 IPv6 网络在未来能否取得成功的关键。
2.1 IPv4 协议概述
IPv4 是 Inter Protocol Version 4 的缩写。IPv4 协议是互联网协议（Inter Protocol，IP）的第四版，也是第一个被广泛推广应用的互联网协议。Ipv4协议可以运行在各种各样的底层网络上，它是当今世界互联网技术之所以能够快速推广的基础。
IPv4 报头格式如图2-1所示：
IPv4 使用 32 位地址，因此地址空间中只有 232个地址，其中一些地址是为特殊用途所保留的，如专用网络和多播地址，这减少了互联网上可用的地址数量。
IPv4 最大问题是网络地址资源十分有限有限。从理论上讲，IPv4 地址可以编址1600 万个网络、40 亿台主机，但是采用 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。
2.2 IPv6 协议概述
IPv6 是 Inter Protocol Version 6 的缩写，它是下一代网络技术的核心。随着IPv4 地址的耗尽，IPv6 协议已成为下一代互联网技术的核心，它将最终完全取代现行的IPv4网络协议。
IPv6 的变化体现在以下五个重要方面：
1. 扩展地址。
2. 简化头格式。
3. 增强对于扩展和选项的支持。
4. 流标记。
5. 身份验证和保密。
IPv6 报头格式如图2-2所示：
IPv6 报头的字节长度是于 IPv4 报头的两倍长度，但 IPv6 拥有更加简化的报头结构。IPv6报头有 8个字段，丢弃并改用了IPv4报头字段中的其中几个，从而使包处理更有效率。
第三章 运营支撑系统现状分析 ..................... 13
3.1 运营支撑系统概述 ................ 13
3.2 运营支撑系统分析 ................... 14
第四章 面向 IPV6网络的系统升级方案设计 .............. 30
4.1 从 IPV4 向 IPV6 网络过渡的要求 ......... 30
第五章 面向 IPV6网络的系统升级方案的实现 ...................... 43
第五章 面向 IPv6网络的系统升级方案的实现
上一章已经给出了运营支撑系统各个子系统面向IPv6网络过渡的详细方案。在本章中，我们将通过归纳总结过渡方案在实现过程中的核心技术点，详细阐述各个技术点的具体实现过程，最后通过测试用例验证本论文提出的过渡方案的正确性。
5.1 升级方案的技术实现
通过第四章对运营支撑系统面向IPv6网络过渡方案的详细分析设计，我们可以总结得出，在过渡方案中，虽然需要改动的系统数量众多，但是各个子系统涉及的主要改动均包含在以下几个方面：
1. 各子系统内部的数据表中增加 IP 属性字段（公网 IPv4/IPv6 双栈、私网IPv4/IPv6 双栈、公网 IPv4、私网 IPv4）；
2. 各子系统之间的接口新增传递 IP 属性的内容，或者新增传递 IP 属性的接口；
3. 各子系统操作界面中增加 IP 属性的显示、查询、修改等界面支持；
4. IPv6 话单采集配置的设定；
5. IPv6 话单排重及合并。
第六章 总结和展望
在论文的最后，我们对本次试验的研究工作和论文成果进行一个简要的总结，并对本研究方向今后的进一步研究工作提出初步的展望与设想。
6.1 工作总结
随着IPv4地址的枯竭，IPv6网络的应用已经全面提上了互联网发展的议事日程。IPv6 网络技术和 IPv6 业务的发展离不开运营支撑系统的支撑。如何利用 IT 支撑系统更好的支撑IPv6业务，并逐步向IPv6网络全部演进，已经成为当前各电信运营商十分重视的问题。由于目前IPv4业务仍然占据着相当大的市场比例，而互联网从IPv4向IPv6演进也是一个循序渐进的过程，还需要很长一段时期，目前业界公认的演进原则是在保证对现有互联网络以及互联网业务没有较大影响的情况下，逐渐在网络中提供对IPv6的支持，以及向用户推广一些IPv6 的特色业务。与之相对应的，运营支撑系统向IPv6网络的演进和部署也会经历从孤岛到逐步扩大，以致全部升级到 IPv6网络的过程。
本论文研究首先分析了研究运营支撑系统面向IPv6网络演进的背景和意义、国内外研究现状。研究工作的主要内容，对论文的组织结构进行了安排，从总体上论述了研究运营支撑系统面向IPv6网络改造对电信业务发展的现实意义。
然后，本论文从总体上介绍了IPv4 和IPv6协议，分析对比了两者之间的差异，并深入研究了从IPv4 向IPv6网络过渡的几种主流技术，分析了不同技术的优缺点和适用情况。
接下来，本论文介绍了电信业务运营支撑系统的概念及总体架构，详细的研究了运营支撑系统中各个子系统，包括：CRM系统、服务开通系统、综合资源管理系统、综合激活系统、服务保障系统、施工调度系统、联机采集系统，和计费账务系统，对各个系统的功能和接口进行了详细分析，描述了运营支撑系统对电信业务的支撑流程现状。
根据本次试验确定的运营支撑系统从IPv4 向IPv6过渡的原则，在现网系统上采取升级改造的方式进行过渡，现场试验阶段不影响现网用户，原则上采用最小改动原则;，在不增加硬件能力的基础上，优先保障用户受理、开通、计费等功能的实现。论文对运营支撑系统面向IPv6网络的过渡方案进行了详细设计，给出了运营支撑系统各个子系统升级改造的具体内容。本次试验实现运营支撑系统对IPv6业务的支撑，运营支撑系统的承载网络不做任何改造，仍然通过IPv4网络承载。互联网从IPv4 向IPv6过渡对通信业务计费、通信资源管理等支撑功能并未带来本质上的影响。
参考文献（略）