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随着IPv4地址资源日渐耗尽,下一代互联网IPv6的演进越来越紧迫。然而Google IPv6在线统计指出IPv6演进缓慢,用户对IPv6升级的积极性并不高。对比IPv4,IPv6最缺乏的是应用体验,有关IPv6演进过程中用户应用体验的研究成为重要和紧迫的课题。IPv6经过二十多年的研究,有关IPv6如何提高用户应用体验的研究依旧面临难题:IPv6应用非常匮乏,各种过渡技术并不能解决IPv4/IPv6异构应用互通问题,IPv6要取代IPv4缺少实用性和可部署性。因此IPv6可演进性不高。 本文尝试从用户IPv6 Adoption的角度出发,寻找满足用户在IPv6演进中应用无缝体验需求的关键研究点,然后设计IPv6可演进的互联网体系架构,并针对用户应用体验关键需求进行关键技术的研究。 首先分析和调研用户IPv6 Adoption背后的经济和社会等影响因素,提出模型化研究新方法,其中包括一个IPv6 Adoption模型和两个IPv6演进模型,结合Google等相关实际测量数据验证了模型的可用性。通过该模型化研究方法可调研分析实际的IPv6不兼容问题和量化评估主流的IPv6过渡技术,模型分析结果给出了提高IPv6实用性和可部署性的技术改进建议。 然后结合上述技术改进建议,针对互联网体系架构的IPv6可演进性需求提出IPv6网络虚拟化体系架构VNET6。该体系架构融入双IP机制,网络层虚拟化和服务抽象化等创新机制,可以满足用户在IPv6演进过程中的应用无缝体验的需求。VNET6以现有互联网体系架构为基础提高了IPv6的实用性和可部署性,从而提升了IPv6可演进性。 VNET6的关键技术研究包括:(一)针对IPv6应用匮乏问题,提出兼容API机制实现异构IPv6主机,IPv6网络可以兼容运行IPv4应用;同时提出映射算法完成应用层和网络层异构地址间的无状态映射,最大可能保持应用通信的端到端特性。(二)针对IPv6资源的动态管理的需求目标,提出虚拟资源动态管理流程、IPv6资源合并机制和算法,支持IPv6资源的增量部署,并简化了复杂IPv6演进环境的管理。(三)针对异构应用端到端通信的特定需求,提出自适应服务动态组合机制,结合IPv6收益度量模型和端到端性能优化度量模型,确保应用的端到端异构通信质量。 上述模型化方法和VNET6架构通过了模型理论分析和原型实验验证。目前原型系统已实现了主要功能,在原型系统搭建的测试床环境中已验证了设计思想的正确性,为下一步研究工作提供了一定的基础。