3G技術及IPV6
移動通信技術蜂擁而至!3G、2.5G等通信新名詞的出現，令人眼花繚亂。那么，移動技術2.5G和3G技術究竟是什么？現就引給大家作一個初步介紹，希望通過閱讀此篇文章，讓您對移動通信技術有更加深入的了解。

一、什么是3G

　　3G是英文3rd Generation的縮寫，指第三代移動通信技術。相對于第一代模擬制式手機(1G)第二代GSM、CDMA等數字手機(2G)而言的。

??? 一般地講，3G是指將無線通信與國際互聯網等多媒體通信結合的新一代移動通信系統。它能夠處理圖像、音樂、視頻流等多種媒體形式，提供包括網頁瀏覽、電話會議、電子商務等多種信息服務。為了提供這種服務，無線網絡必須能夠支持不同的數據傳輸速度，也就是說在室內、室外和移動的環境中能夠分別支持2Mbps(兆字節/每秒)、384kbps(千字節/每秒)以及144kbps的傳輸速度。

二、3G技術的標準

　　國際電信聯盟(ITU)在2000年5月確定W-CDMA、CDMA2000和TDS-CDMA三大主流無線接口標準，寫入3G技術指導性文件《2000年國際移動通訊計劃》(簡稱IMT-2000)。

　　W—CDMA的支持者主要是以GSM系統為主的歐洲廠商，日本公司也或多或少參與其中。包括歐美的愛立信、阿爾卡特、諾基亞、朗訊、北電，以及日本的NTT、富士通、夏普等廠商。這套系統能夠基于現有的GSM網絡上，可以較輕易地過渡到3G，而GSM系統相當普及的亞洲對這套新技術的接受度預料會相當高。因此W-CDMA具有先天的市場優勢。

　　CDMA2000由美國高通北美公司為主導提出，摩托羅拉、Lucent和韓國三星，韓國現在成為該標準的主導者。這套系統是從窄頻CDMA One數字標準衍生出來的，可以從原有的CDMA One結構直接升級到3G，建設成本低廉。但目前使用CDMA的地區只有日、韓和北美，所以CDMA2000的支持者不如W一CDMA多。不過CDMA2000的研發技求卻是目前各標準中進度最快的，許多3G手機已經率先面世。

　　TD-SCDMA該標準是由中國大陸獨自制訂的3G標準，1999年6月29日，中國原郵電部電信科學技術研究院(大唐電信)向ITU提出的，在頻譜利用率、對業務支持、頻率靈活性及成本等方面具有獨特優勢。另外，由于國內龐大的市場，該標準受到各大主要電信設備廠商的重視，全球一半以上的設備廠商都宣布可以支持TD-SCDMA標準。

三、2.5G系統

　　目前已經進行商業應用的2.5G移動通信技術是從2G邁向3G的銜接性技術，由于3G是個相當法浩大的工程，所牽扯的層面多且復雜，要從目前的2G邁向3G不可能一下就銜接得上，因此出現了個介于2G和3G之間的2.5G。HSCSD、GPRS、WAP、EDGE、藍牙(Bluetoot)、EPOC等技術都是2.5G技術。

　　HSCSD這是GSM網絡的升級版本，能夠將傳輸速度大幅提升到平常的二至三倍。目前新加坡M1與新加坡電訊的移動電話都采用HSCSD系統，其傳輸速度能夠達到57.6kbps。

　　GPRS由于具備立即聯機的特性，對于使用者而言，可說是隨時都在上線的狀態。GPRS技術也讓服務業者能夠依據數據傳輸量來收費，而不是單純的以聯機時間計費。這項技術與GSM網絡配合，傳輸速度可以達到115kbps。

　　EDGE完全以目前的GSM標準為架構，不但能夠將GPRS的功能發揮到極限，還可以透過目前的無線網絡提供寬頻多媒體的服務。EDGE的傳輸速度可以達到384kbps，可以應用在諸如無線多媒體、電子郵件、網絡信息娛樂以及電視會議上。

　　WAP是移動通信與互聯網結合的第一階段性產物，也是大家聽說最多的。這項技術讓使用者可以用手機之類的無線裝置上網，透過小型屏幕遍游在各個同站之間。而這些同站也必須以WMl(無線標記語言)編寫，相當于國際互聯網上的HTML(超文件標記語言)。

四、藍牙(Bluetoot)

　　藍牙是一種短距的無線通訊技術，電子裝置彼此可以透過藍牙而連接起來，傳統的電線在這里就毫無用武之地了。透過芯片上的無線接收器，配有藍牙技術的電子產品能夠在十公尺的距離內彼此相通，傳輸速度可以達到每秒鐘1兆字節。以往紅外線接口的傳輸技術需要電子線正在視線之內的距離，而現在有了游牙技術，這樣的麻煩也可以免除了。

　　EPOC是一種能夠讓移動電話搖身一變成為無線信息裝置(例如智能電話)的操作系統，滿足使用者對于數據的需求。它支持信息傳送、網頁惻覽、辦公室作業、公用事業以及個人信息管理的應用，也有軟件可以和個人計算機與服務器作同步的溝通。

五、3G時代展望

　　日本移動通訊巨人NTF DoCoMo已于10月1日開通全球第一個3G服務，該服務基于WCDMA標準。目前，亞洲成為3G發展最快的地區，歐洲緊隨其次，美國由于不太熱心而在技術準備上遠遠落后。除了動作最快的日本和韓國，泰國、香港也已經發出3G牌照。臺灣即將發放工3G牌照。預計內地在年底前表出3G牌照，市場預期將發行兩到三個拍照三個牌照。
當前，基于Internet的各種應用正在如火如荼 匱該頭 展著，而與此熱鬧場面截然不同的是，Internet當前使用的IP協議版本 IPv4正因為各種自身的缺陷而舉步維艱。 在IPv4面臨的一系列問題中，IP地址即將耗盡無疑是最為嚴重的，有預測表明，以目前Internet發展速度計算，所有IPv4地址將在2005～2010年間分配完畢。為了徹底解決IPv4存在的問題，IETF從1995年開始，著手研究開發下一代IP協議，即IPv6。IPv6具有長達128位的地址空間，可以徹底解決IPv4地址不足的問題，除此之外，IPv6還采用分級 地址模式、高效IP包頭、服務質量、主機地址自動配置、認證和加密等許多技術。
IPV6技術
Ipv4尷尬的現狀
　　
　　　　Internet起源于1968年開始研究的ARPANET，當時的研究者們為了給ARPANET建立一個標準的網絡通信協議而開發了IP協議。 IP協議開發者當時認為ARPANET的網絡個數不會超過數十個，因此他們將IP協議的地址長度設定為32個二進制數位，其中前8位標識網絡，其余24位標識主機。然而隨著ARPANET日 膨脹，IP 協議開發者認識到原先設想的網絡個數已經無法滿足實際需求，于是他們將32位IP地址分成了三類：A類，用于大型企業:B類，用于中型企業；C類，用于小型企業。A類、B類、C類地址可以標識的網絡個數分別是128、16384、2097152，每個網絡可容納的主機個數分別是16777216、65536、256。雖然對IP地址進行分類大大增加了網絡個數，但新的問題又出現了。由于一個C類網絡僅能容納256個主機，而個人計算機的普及使得許多企業網絡中的主機個數都超出了256，因此,盡管這些企業的上網主機可能遠遠沒有達到B類地址的最大主機容量65536，但InterNIC不得不為它們分配B類地址。這種情況的大量存在，一方面造成了IP地址資源的極大浪費，另一方面導致B類地址面臨著即將被分配殆盡的危險。
　　
　　　　非傳統網絡區域路由（Classless InterDomain Routing, CIDR），是節省B類地址的一個緊急措施。CIDR的原理是為那些擁有數千個網絡主機的企業分配一個由一系列連續的C類地址組成的地址塊，而非一個B類地址。例如，假設某個企業網絡有15 00個主機，那么可能為該企業分配8個連續的C類地址，如：192. 56.0.0至192.56.7.0，并將子網掩碼定為255.255.248.0，即地址的前21位標識網絡，剩余的11位標識主機。盡管通過采用CID R,可以保護B類地址免遭無謂的消耗，但是依然無法從根本上解決IPv4面臨的地址耗盡問題。
　　
　　　　另一個延緩IPv4地址耗盡的方法是網絡地址翻譯（Network AddressTranslation, NAT），它是一種將無法在Internet上使用的保留IP地址翻譯成可以在Internet上使用的合法IP地址的機制。NAT使企業不必再為無法得到足夠的合法IP地址而發愁了，它們只要為內部網絡主機分配保留IP地址，然后在內部網絡與I nternet交接點設置NAT和一個由少量合法IP地址組成的IP地址池，就可以解決大量內部主機訪問Internet的需求了。由于目前要想得到一個A類或B類地址十分困難，因此許多企業紛紛采用了NAT 。然而，NAT也有其無法克服的弊端。首先，NAT會使網絡吞吐量降低，由此影響網絡的性能。其次，NAT必須對所有去往和來自 Internet的IP數據報進行地址轉換，但是大多數NAT無法將轉換后的地址信息傳遞給IP數據報負載，這個缺陷將導致某些必須將地址信息嵌在IP數據報負載中的高層應用如FTP和WINS注冊等的失敗。
　　
IPv6的對策
　　
　　　　IPv6采用了長度為128位的IP地址，徹底解決了IPv4地址不足的難題。128位的地址空間，足以使一個大企業將其所有的設備如計算機、打印機甚至尋呼機等聯入Internet而不必擔心IP地址不足。
　　
　　　　IPv6的地址格式與IPv4不同。一個IPv6的IP地址由8個地址節組成，每節包含16個地址位，以4個十六進制數書寫，節與節之間用冒號分隔，除了128位的地址空間，IPv6還為點對點通信設計了一種具有分級結構的地址，這種地址被稱為可聚合全局單點廣播地址（aggregatable global unicastaddress），其分級結構劃分如圖所示。開頭3個地址位是地址類型前綴，用于區別其它地址類型。其后的13位TLA ID、32位NLA ID、16位SLA ID和 64位主機接口ID，分別用于標識分級結構中自頂向底排列的TLA （TopLevel Aggregator，頂級聚合體）、NLA（Next Level Ag gregator，下級聚合體）、SLA（Site Level Aggregator，位置級聚合體）和主機接口。TLA是與長途服務供應商和電話公司相互連接的公共網絡接入點，它從國際Internet注冊機構如IANA處獲得地址。NLA通常是大型ISP，它從TLA處申請獲得地址，并為 SLA分配地址。SLA也可稱為訂戶（subscriber），它可以是一個機構或一個小型ISP。SLA負責為屬于它的訂戶分配地址。SLA通常為其訂戶分配由連續地址組成的地址塊，以便這些機構可以建立自己的地址分級結構以識別不同的子網。分級結構的最底級是網絡主機。
Ipv6中的地址配置
　　
　　　　眾所周知，手工配置主機IP地址是一件既費時又乏味的事情，而管理分配給主機的靜態IP地址更是一項艱難的任務，尤其當主機IP地址需要經常改動的時候。在IPv4中，動態主機配置協議（ Dynamic Host ConfigurationProtocol，DHCP）實現了主機IP地址及其相關配置的自動設置。一個DHCP服務器擁有一個IP地址池，主機從DHCP服務器租借IP地址并獲得有關的配置信息（如缺省網關、DNS服務器等），由此達到自動設置主機IP地址的目的。IP v6繼承了IPv4的這種自動配置服務，并將其稱為全狀態自動配（stateful autoconfiguration）。
　　
　　　　除了全狀態自動配置，IPv6還采用了一種被稱為無狀態自動配置（stateless autoconfiguration）的自動配置服務。在無狀態自動配置過程中，主機首先通過將它的網卡MAC地址附加在鏈接本地地址前綴1111111010之后，產生一個鏈接本地單點廣播地址（IEEE已經將網卡MAC地址由48位改為了64位。如果主機采用的網卡的MAC地址依然是48位，那么IPv6網卡驅動程序會根據 IEEE的一個公式將48位MAC地址轉換為64位MAC地址）。接著主機向該地址發出一個被稱為鄰居探測（neighbordiscovrey）的請求，以驗證地址的唯一性。如果請求沒有得到響應，則表明主機自我設置的鏈接本地單點廣播地址是唯一的。否則，主機將使用一個隨機產生的接口ID組成一個新的鏈接本地單點廣播地址。然后，以該地址為源地址，主機向本地鏈接中所有路由器多點廣播一個被稱為路由器請求（router solicitation）的配置信息請求，路由器以一個包含一個可聚合全局單點廣播地址前綴和其它相關配置信息的路由器公告響應該請求。主機用它從路由器得到的全局地址前綴加上自己的接口ID，自動配置全局地址，然后就可以與Internet中的其它主機通信了。
　　
　　　　使用無狀態自動配置，無需手動干預就能夠改變網絡中所有主機的IP地址。例如，當企業更換了聯入Internet的ISP時，將從新ISP處得到一個新的可聚合全局地址前綴。ISP把這個地址前綴從它的路由器上傳送到企業路由器上。由于企業路由器將周期性地向本地鏈接中的所有主機多點廣播路由器公告，因此企業網絡中所有主機都將通過路由器公告收到新的地址前綴，此后，它們就會自動產生新的IP地址并覆蓋舊的IP地址。
　　
Ipv6中的安全協議
　　
　　　　安全問題始終是與Internet相關的一個重要話題。由于在I P協議設計之初沒有考慮安全性，因而在早期的Internet上時常發生諸如企業或機構網絡遭到***、機密數據被竊取等不幸的事情。為了加強Internet的安全性，從1995年開始，IETF著手研究制定了一套用于保護IP通信的IP安全（IPSecurity，IPSec）協議。IPSec是IPv6的一個組成部分，也是IPv4的一個可選擴展協議。
　　
　　　　IPSec提供了兩種安全機制：認證和加密。認證機制使IP通信的數據接收方能夠確認數據發送方的真實身份以及數據在傳輸過程中是否遭到改動。加密機制通過對數據進行編碼來保證數據的機密性，以防數據在傳輸過程中被他人截獲而失密。IPSec的認證包頭
　　（Authentication Header，AH）協議定義了認證的應用方法，封裝安全負載（Encapsulating Security Payload，E SP）協議定義了加密和可選認證的應用方法。在實際進行IP通信時，可以根據安全需求同時使用這兩種協議或選擇使用其中的一種.AH和ESP都可以提供認證服務，不過，AH提供的認證服務要強于ESP。
　　
　　　　在一個特定的IP通信中使用AH或ESP時，協議將與一組安全信息和服務發生關聯，稱為安全關聯（Security Association， SA）。SA可以包含認證算法、加密算法、用于認證和加密的密鑰。 IPSec使用一種密鑰分配和交換協議如Internet安全關聯和密鑰管理協議（Internet Security Association andKey Manageme nt Protocol，ISAKMP）來創建和維護SA。SA是一個單向的邏輯連接，也就是說，兩個主機之間的認證通信將使用兩個SA，分別用于通信的發送方和接收方。
　　
　　　　IPSec定義了兩種類型的SA：傳輸模式SA和隧道模式SA。傳輸模式SA是在IP包頭（以及任何可選的擴展包頭）之后和任何高層協議（如TCP或UDP）包頭之前插入AH或ESP包頭，隧道模式SA 是將整個原始的IP數據報放入一個新的IP數據報中。在采用隧道模式SA時，每一個IP數據報都有兩個IP包頭：外部IP包頭和內部 IP包頭。外部IP包頭指定將對IP數據報進行IPSec處理的目的地址，內部IP包頭指定原始IP數據報最終的目的地址。傳輸模式S A只能用于兩個主機之間的IP通信，而隧道模式SA既可以用于兩個主機之間的IP通信，還可以用于兩個安全網關之間或一個主機與一個安全網關之間的IP通信。安全網關可以是路由器、防火墻或×××設備。
　　
　　　　做為IPv6的一個組成部分，IPSec是一個網絡層協議。它只負責其下層的網絡安全,并不負責其上層應用的安全，如Web、電子郵件和文件傳輸等。也就是說，驗證一個Web會話，依然需要使用SSL協議。不過，TCP/IPv6協議簇中的協議可以從IPSec中受益，例如，用于IPv6的OSPF路由協議就去掉了用于IPv4的OSP F中的認證機制。
Ipv4向Ipv6的過渡
　　
　　　　盡管IPv6比IPv4具有明顯的先進性，但是IETF認識到，要想在短時間內將Internet和各個企業網絡中的所有系統全部從IPv 4升級到IPv6是不可能的，換言之，IPv6與IPv4系統在Internet 中長期共存是不可避免的現實。為此，做為IPv6研究工作的一個部分，IETF制定了推動IPv4向IPv6過渡的方案，其中包括三個機制：兼容IPv4的IPv6地址、雙IP協議棧和基于IPv4隧道的IPv6。
　　
　　　　兼容IPv4的IPv6地址是一種特殊的IPv6單點廣播地址，一個 IPv6節點與一個IPv4節點可以使用這種地址在IPv4網絡中通信。這種地址是由96個0位加上32位IPv4地址組成的，例如，假設某節點的IPv4地址是192.56.1.1，那么兼容IPv4的IPv6地址就是0:0:0:0:0:0:C038:101。
　　
　　　　雙IP協議棧是在一個系統（如一個主機或一個路由器）中同時使用IPv4和IPv6兩個協議棧。這類系統既擁有IPv4地址，也擁有IPv6地址，因而可以收發IPv4和IPv6兩種IP數據報。
　　
　　　　與雙IP協議棧相比，基于IPv4隧道的IPv6是一種更為復雜的技術，它是將整個IPv6 數據報封裝在IPv4數據報中，由此實現在當前的IPv4網絡（如Internet）中IPv6節點與IPv4節點之間的I P通信。基于IPv4隧道的IPv6實現過程分為三個步驟：封裝、解封和隧道管理。封裝，是指由隧道起始點創建一個IPv4包頭，將 IPv6數據報裝入一個新的IPv4數據報中。解封，是指由隧道終結點移去IPv4包頭，還原原始的IPv6數據報。隧道管理,是指由隧道起始點維護隧道的配置信息，如隧道支持的最大傳輸單元（M TU）的尺寸等。
　　
　　　　IPv4隧道有四種方案：路由器對路由器、主機對路由器、主機對主機、路由器對主機。如圖所示的使用IPv4路由基礎設施傳遞IPv6數據報的網絡中，可以根據兩個主機之間特定的通信選用相應的隧道方案。例如：當主機2向主機4發送一個IPv6數據報時，路由器A將把該IPv6數據報封裝在一個目的地址為路由器B的IPv 4數據報中。當路由器B收到該IPv4數據報后，就將它解封，取出其中的IPv6數據報并將其發往主機4。在這個隧道中，隧道 終結點（路由器B）不是數據報的最終目的地址（主機4）。當隧道起始點（路由器A）建立隧道時，必須確定隧道終結點并從配置信息中找到隧道終結點的地址，因此這種類型的隧道被稱為配置隧道（configured tunneling）。當主機7向主機1發送一個IPv6數據報時，主機7在它與路由器A之間建立一個主機對路由器隧道。因為路由器A不是該數據報的最終目的地址，所以這種主機對路由器隧道也是配置隧道。
　　
　　　　當進行通信的兩個主機都有兼容IPv4的IPv6地址時，數據發送方主機將建立一個主機對主機隧道。隧道起始點（數據發送方主機）確定數據接收方主機就是隧道終結點，并自動從其兼容I Pv4的IPv6地址中抽取后32個地址位以確定隧道終結點的IPv4地址，這種類型的隧道被稱為自動隧道（automated tunneling）。例如，當圖中的主機5向主機7發送
　　數據時，將使用從主機5到主機7的自動隧道。自動隧道也可以應用于路由器對主機的隧道方案，例如，當主機4向主機5發送數據時，主機4 將使用從路由器 B到主機5的自動隧道。
　　
　　　　雙IP協議棧和基于IPv4的IPv6網絡使IPv4網絡能夠以可控的速度向IPv6遷移。在開始向IPv6過渡之前，首先必須設置一個同時支持IPv4和IPv6的新的DNS服務器。在該DNS服務器中，IPv6主機名稱與地址的映射可以使用新的AAAA資源記錄類型來建立，I Pv4主機名稱與地址的映射仍然使用A資源記錄類型來建立。
　　
結論
　　
　　　　IPv6是一個建立可靠的、可管理的、安全和高效的IP網絡的長期解決方案。盡管IPv6的實際應用之日還需耐心等待，不過，了解和研究IPv6的重要特性以及它針對目前IP網絡存在的問題而提供的解決方案，對于制定企業網絡的長期發展計劃，規劃網絡應用的未來發展方向，都是十分有益的

轉載于:https://blog.51cto.com/605882219/739760

總結

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