浅谈IPV6

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2024年6月10日发(作者：)

科技信息○IT技术论坛○SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION2008年第24期

浅谈

(

巢湖学院

IPV6

238000)

许荣泉

安徽巢湖

摘要

】

本文简单地介绍了

IPv6(Internetprotocolversion6)

的必然性及其当前实现的一些基本技术

,

最后提出展望

。【

【

关键词

】IPv4;IPv6;

双协议栈

;

隧道技术

;NAT-PT

随着Internet的发展和普及,网络已经成为现代人们日常生活的

一部分

。

经过多年的发展和完善

,

基于

IPv4

的

Internet

已经比较成熟

。

然而随着快速增长的

Internet

连接要求和语音

、

图像

、

视频

、

多媒体等

不断增加的新业务的出现,当前的

IPv4

网络其固有缺陷已经造成了

地址空间缺乏、路由表急剧膨胀、缺乏对移动网络支持以及网络服务

质量等一系列问题

。

而

IPV6

基本上可以解决这些问题

。

中国在

2003

年正式启动了下一代互联网示范工程

CNGI

核心网

CERNET2,

而

CERNET2

主干网就是采用纯

IPv6

协议。可以看出,下一代互联网将

支持全新的、更丰富的,特别是目前互联网不能提供的多种应用,包括

高清晰度、强交互点到点视频通信、智能交通、远程教育等。

一

、IPv6

发展的必然性

IPv4

协议是经过实践证明一种简单而又有效的网络互连协议

,

能

够连接少至几个节点,多至

Internet

上难以计数的主机。然而,随着

Internet的发展,IPv4的一些缺陷也逐渐暴露出来,其中最为严重的且

迫切需要解决的问题是地址空间危机。在20世纪90年代初,Internet

工程任务组开始设计

IPv6,

其目标就是改进

IPv4,

以满足一些新的要

求

。

其所要解决的问题主要包括

:

(

1

)地址空间耗尽:

IPv4的地址空间大约在40亿左右,应该能够满足目前的需求。但

由于IPv4地址分配和使用方式的不合理,造成了IPv4地址空间的极

大浪费

。

另外由于网络地址分配的历史原因

,

一些人口大国

,

如中国

,

分配到的地址空间非常有限

,

地址空间危机尤为严重

。

虽然当前对

IPv4

增加一些扩展来减小或者延缓这种危机,如可变长子网掩码

(VLSM)、无类别内域路由(CIDR)、网络地址转换(NAT)、端口地址转换

(PAT)

以及私用地址空间等等

,

但都不能从根本上解决这个问题

。

而

IPv6

是

Internet

工程任务组设计的新一代网际协议

,

采用

128bit

地址

长度

,

扩大了地址空间

,

可以说是一劳永逸地解决了地址短缺问题

。

同

时它还为主机接口提供不同类型的地址配置,如全球地址、全球单播

地址、多播地址、任播地址和链路本地地址等。

(2)网络路由性能:

随着网络数目的增加

,

路由表的规模增大使得路由器对报文的处

理延迟增大。

IPv4

集中了过多的功能,象头部检验和、

MTU

大小和数

据报分段等等。这些功能降低了网络的性能。IPv6使用了固定格式的

报头并减少了需要检查和处理的字段的数量,从而使得报文路由的效

率得到提高

。

(3)

安全性

:

IPv4

网络在最初设计是时没有考虑到安全,而将安全视为

OSI

模

型中的高层协议的任务。网络的安全性只能依赖于端到端来实现。从

安全的角度来说,IPv6实质上并不比IPv4更加安全。只是改变了IP

地址的协议包

,

并不能解决现在的

IPv4

中的安全问题

。

但是由于

IPsec

提供端到端安全性的两个基本组件的认证和加密都是

IPv6

协议

所必备的,而在

IPv4

中它们只是可选的,因此,采用

IPv6

安全性会更

加简便、一致。

(4)即插即用:

在网络中配置节点非常复杂

,

许多配置任务需要手工完成

,

这在

大型的网络中是不切实际的

。

随着移动计算机的增长

,

要求改变网络

接入位置后仍然能够使用网络服务,这时候传统的

IPv4

往往又要重

新设置,而IPv6的自动配置功能更接近于真正的“即插即用”处理,支

持真正的移动性。

二

、IPv6

的实现

由于现有的

IPv4

网络下的各项技术设备相对来说都比较趋向于

成熟,因此我们在实现IPv6的时候,应该充分的考虑如何充分的利用

现有的资源以实现IPv4向IPv6的过渡并使得代价尽可能的小,同时

保证高效。本着这个原则,我们通常采取以下一些方法来解决IPv4向

IPv6

的过渡中所面临的一些问题

。

(1)

为了充分利用现有的

IPv4

资源

,

通常要用到一项技术称之为

双协议栈技术。双协议栈技术是在指在终端设备和网络节点上既安装

IPv4又安装IPv6的协议栈。从而实现使用IPv4或IPv6的节点间的信

息互通

。

采用该技术的节点上同时运行

IPv4

和

IPv6

两套协议栈

。

这是

使

IPv6

节点保持与纯

IPv4

节点兼容最的直接方式

,

针对的对象是通

信端节点(包括主机、路由器)。这种方式对

IPv4

和

IPv6

提供了完全的

兼容,但是对于IP地址耗尽的问题却没有任何帮助,双协议栈的使用

将增加内存开销和CPU占用率,降低设备的性能,增加了网络的复杂

度

。

(2)

随着

IPv6

网络的逐步发展

,

出现了许多局部的

IPv6

网络

。

为

了实现这些孤立的

IPv6

网络之间的互通,采用了隧道技术。隧道技术

是在IPv6网络与IPv4网络间的隧道入口处,由路由器将IPv6的数据

分组封装入到IPv4分组中。IPv4分组的源地址和目的地址分别是隧

道入口和出口的

IPv4

地址

。

在隧道的出口处拆封

IPv4

分组并剥离出

IPv6

数据包

,

用

IPv4

网络来传输

。

根据建立方式的不同

,

隧道可以分

成两类:

(

手工

)

配置的隧道和自动配置的隧道。隧道技术巧妙地利用了

现有的IPv4网络,它的意义在于提供了一种使IPv6的节点之间能够

在过渡期间通信的方法,但它并不能解决IPv6节点与IPv4节点之间

相互通信的问题

。

(3)

转换网关除了要进行

IPv4

地址和

IPv6

地址转换

,

还要包括协

议并翻译。转换网关作为通信的中间设备,可在

IPv4

和

IPv6

网络之间

转换IP报头的地址,同时根据协议不同对分组做相应的语义翻译,从

而使纯IPv4和纯IPv6站点之间能够透明通信。目前最有名的地址翻

译机制

NAT-PT(networkaddresstranslation-protocoltranslation)

分为静

态

NAT-PT

和动态

NAT-PT

两种

。

它是

SIIT(statelessIP/ICMP

translationalgorithm

)协议转换技术和

IPv4

网络中动态地址翻译

(NAT)技术结合与改进。NAT-PT使得基于双协议栈的主机,能够运行

IPv4与IPv6应用程序互相通信。该机制要求主机必须是双栈的。一个

典型的

NAT-PT

系统

NAT-PT

处于

IPv6

和

IPv4

网络的交界处

,

可以

实现

IPv6

主机与

IPv4

主机之间的互通。协议转换的目的是实现

IPv4

和IPv6协议头之间的转换;地址转换则是为了让IPv6和IPv4网络中

的主机能够识别对方。也就是说,IPv4网络中的主机用一个IPv4地址

标识IPv6网络中的一个主机,而IPv6网络中的主机用一个IPv6地址

标识

IPv4

网络中的一个主机

。

通信的全过程中

,

由

NAT-PT

负责处理

IPv4

池地址与

IPv6

主机之间的映射关系。采用

NAT-PT

技术,需要转

换IP数据包的头标,带来的问题是破坏了端到端的服务,有可能限制

业务提供平台的容量和扩展性,从而可能成为网络性能的瓶颈。

具体在实现的过程中要采取什么技术

,

只有针对具体应用

,

在不

同的过渡阶段明确应用的类型和范围并结合其他技术

,

合理选择转换

机制,才能顺利地以较小的代价实现

IPv4

网络向

IPv6

的平稳过渡。

三

、IPv6

的疑虑

从前文中我们可以看到,无论我们采取何种机制方法,都不可能

完美地解决面临的问题

。

除非真的采取全面部署

IPv6。

但是那样做的

话浪费的资源太多

,

花费的代价太大了

。

同时

IPv6

本身也不尽完美

,

否则

IPV6

为什么没能在全球范围内兴起?从国际形势来看,中国的下

一代互联网CGNI计划实际上就是IPV6在中国的部署应用,但是美

国的新一代网络则还没有制订出技术标准。中国的CNGI实质上只是

应用型项目

,

而美国的新一代目前则是前瞻性开发研究项目

。

鉴于当

前我们没有明显优势尤其是没有技术优势的情况下

,

我们只能是边走

边看,密切关注国际新形势的发展同时不忘自己钻研新技术方为上

策。(下转第44页)

53

科技信息○科教前沿○

●

SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION

2008

年第

24

期

SCADA

系统在油田的应用

●

陈子刚郑丹魏巍

(

中国石化河南油田分公司第一采油一厂

焦磊

河南南阳

474780

)

摘要

】

针对油田自身的特点

,

以油田内部局域网为基础

,

借助移动的无线通讯网络

,

建立起油井的数据采集与监测控制系统

,

成功地解

【

决了生产中的难题

。

【关键词】数据采集与监视控制;通用分组无线业务;浏览器

/

服务器;局域网

TheapplicationofSCADAtooil-field

【Abstract】Forthespecialtyoftheoilfield,weestablishedthesystemofSCADA(SupervisoryControlAndDataAcquisition),whichbasestheoil

temsolvedtheproduceproblemsuccessfully.

【Keywords】SupervisoryControlAndDataAcquisition(SCADA);GeneralPacketRadioService(GPRS);Browser/Server(B/S);LocalArea

Network(LAN)

0.

引言

油田的生产现场存在地处野外、高度分散、连续运转、周边环境复

杂、有线通讯资源有限等具有油田自身特色的显著特点,这给日常生

产管理带来生产参数采集难、突发事件难以及时发现等诸多难题。

解决以上问题的途径

,

就是建立抽油井的

SCADA(Supervisory

ControlAndDataAcquisition

)系统,对油井进行

24

小时连续监控,及

时了解生产动态数据。

网内进行发布

,

实现数据共享

。

后台服务程序主要由四部分组成:

GPRS

拨号程序,后台数据处理

程序,数据库程序,网络发布程序。

后台程序采用网络断线自动监测与重拨技术,保证了系统的连续

运行的稳定性和可靠性

。

采用

VisualBasic

形成

SCADA

监控画面

,

实

现故障诊断与报警

,

示功图测试以及手动遥测现场油井数据

。

采用大

型企业级数据库

ORACLE

为平台进行开发,提高了监控系统的性能。

采用ASP以及数据库技术,开发了B/S模式网络发布系统,使用户只

需借助浏览器,通过网页即可快速、便捷地对油井的的生产状况进行

监控

。

在网页上,我们给出了丰富的功能,以满足生产需求。

(

1

)监视图画面:用户可以在监视图上直观地观察到油井的工作

状况,是否发生异常,以及监视到最基本的生产参数;

(2)

最新数据浏览

:

用户可以在此网页上及时监测到油井的全部

最新生产数据

,

油井生产的各个参数数值一目了然

。

(3)

历史数据查询

:

本系统提供了对所有油井不同历史时刻的各

个参数数值的查询功能,各种故障报警功能,以及各类报表功能。

(4)各类曲线查询功能:实现电流曲线以及示功图等的图形查询

功能

,

为油井的智能分析及应该进行何种作业措施提供了详细的基础

资料

,

成为了油井分析人员的重要帮手

。

(

5

)油井管理功能:该功能主要是在油井参数发生变化时,需要改

变参数的设定值,从而使系统的报警功能更加准确,专门为系统管理

者提供的方便的管理平台。

一

、

系统工作流程

油井无线监测的工作流程就是将现场生产数据

(

抽油机的电流电

压

、

载荷

、

油井的压力

、

温度

、

套压等

)

进行采集

,

经处理及模数转换后

,

发送到通讯网络,然后在监控中心通过接收装置对信号进行接受处

理,根据生产需要,由后台监控系统对各种信号参数加工、处理、分析,

最终进行网络发布,以实现对油井各运行参数的实时在线监测及管

理

。

二、现场各类生产参数的采集

油井生产监控系统功能的实现,主要依赖于油井生产参数及时、

准确的采集,而该功能主要由现场数据采集仪器、仪表以及现场监控

单元RTU来完成。

1.

电参数的采集

在此

,

我们根据油井的负荷及不同的电压等级

,

采用相应的电流

互感器、电压互感器采集油井的电流、电压等电参数,再由通讯模块读

取数据采集芯片中存储的数据。

2.示功图的采集

在抽油机光杆上安装载荷

/

位移传感器

,

测量抽油机的载荷及位

移,生成标准的

4～20mA

电流信号,并整合为代码进行存储。

压力等,可根据需要决定是否要进行

3.

其它参数,如油井的温度、

采集。

五

、

小结

该油井无线监测系统采用

GPRS

网络实现数据传输

,

利用局域网

以

B/S

模式实现数据共享,在投入使用以来,由于抽油机故障的及时

发现,油井有效采油时率平均提高了1.06个百分点,取得了巨大的经

济效益。在油井的管理上,该系统对抽油机的突发性事故的预防,也有

着积极的作用

,

使管理者真正做到了对问题的早发现

、

早解决

。

该项目

的实施

,

为建立数字化采油厂迈出了坚实的一步

。

科

●

【参考文献】

[1]通用SCADA系统浅析.油气田地面工程.

[2]基于以太网的油田SCADA系统.电子技术应用.

三

、

数据网络传输

数据传输采用移动的

GPRS

网络

,

无需投入先期建设费用

,

后期

也无需专业人员维护,地理覆盖面积较广,不受周围建筑及环境的硬

性限制,具有良好的使用前景。

四

、

后台处理及监控功能的实现

油井无线监控系统各监控参数由现场仪表采集

,

经现场

RTU

(RemoteTerminalUnit)

进行模数处理后

,

通过

GPRS

网络发送至后台

服务器接收装置,由后台服务器将接收到的数据还原成为真实的参数

数值,并形成SCADA监控画面。再由后台建立WEB服务器,在局域

[责任编辑:张艳芳]

小结

(

上接第

53

页

)

四

、

随着网络技术的继续发展

,

眼下的

IPV4

被新技术取代已经成为

了一个必然趋势

。

在没有更好的新技术出现之前

,IPV6

又是这项新技

术的唯一选择。在具体

IPV6

实现的时候,考虑到代价和性能的问题,

我们通常要用到文中介绍的方法和技术。另外,鉴于当前国际情况,我

们应该把IPV6看成是一种过渡,而不是我们的最终追求目标。

科

【参考文献】

[1]《IPv6———下一代互联网的核心》周逊编著,电子工业出版社.

[2]《新因特网协议》(美)[C.胡依特马]ChristianHuitema著,清华大学出版社.

中国拯救了

IPV6,

谁来救中国

?》

张庆松

、

刘琦编著

,

来自互联网

[3]《

作者简介:许荣泉,男,1979年出生。巢湖学院计算机系软件教研室。

[

责任编辑

:

汤静

]

44

本文标签： 网络油井技术地址