1 引言

　　随着Internet的快速发展，网络的各个层面都将围绕着下一代互联网 (NextGenerationNetwork)发生极为深刻的变革。下一代互联网是基于分组技术的全新的通讯网络，是一个能够提供语音、数据、视频和多媒体等业务的开放、融合、统一的网络平台，在该平台上信息传递将更加高效，业务更加灵活。

　　IPv4协议自身存在缺陷，如地址空间不足、缺乏安全性、地址方案不能很好地支持地址汇聚、Intemet骨干路由器路由表容量压力过大等。IANA于2011年2月3日宣布全球可供分配的IPv4地址池已分配完毕，IPv4地址资源严重不足，成为互联网可持续发展的一个瓶颈。

　　下一代网络协议IPv6填补了IPv4协议的不足，采用IPv6协议的下一代互联网具有更大的地址空间和更快的端到端高性能通信、更高的安全性。IPv6是下一代互联网重要的技术组成和创新基础，是下一代互联网发展的必经阶段。

　　2国内外研究现状

　　欧美国家在研究、实验和推广IPv6等方面处于领先地位。2008年5月，欧盟发表了《欧洲部署IPv6行动计划》。美国联邦政府CIO理事会在2009年5月发布了IPv6过渡的路线图和时间表建议。日韩等亚洲国家主要侧重于IPv6的商用和业务开展，从战略、政策、产业链等多方面提出了任务和时间表。纵观全球IPv6的研究成果，网络层和资源类核心标准已成熟。20H年IPv6进入全球部署提速阶段，截止到2012年初，得到IPv6认证的互联网服务提供商已经达到131家，网站达到1414个。全球315个顶级域名服务器中有267个支持IPv6。

　　“下一代互联网‘十二五’发展建设意见”明确提出，我国“十二五”期间将大规模部署和商用IPv6，形成商业模式和技术演进路线为全面部署IPv6做准备，并以此为基础发展下一代互联网。中国下一代互联网CNGI是实施我国下一代互联网发展战略的起步工程，是未来信息社会的重要基础设施，其目标是打造覆盖全国的下一代互联网基础平台，使之成为产、学、研、用相结合的平台及中外合作开发的开放平台。目前该网络为世界上最大的IPv6网络之一，己与北美、欧洲、亚太等地的国际下一代互联网实现了互连，接入用户包括高校、科研院所、大型企业的研发部门等。基于CNGI核心网开展了IPv6视频监控/检测、国家网格、远程教育等应用示范，例如浙江大学建设了基于CNGI的百万册数字图书馆多媒体技术和智能服务系统，北京交通大学建设了基于CNGI的运营级多规模视频监控系统，南方电网CNGI驻地网中对IPv4和IPv6网络互通技术进行了探索并提高了整个海南电网网络的可靠性，世博会大规模应用IPv6，在上百个交互式世博信息厅中为游客提供了世博、生活、基础通信及信息等综合服务。

　　3下一代互联网技术在石油化工行业的发展趋势

　　在IPv6的推广过程中，作为国家战略性新兴产业的物联网也将逐步从概念走向现实，“下一代互联网‘十二五’发展建设意见”中提出“以物联网、云计算和移动互联网等为重点，物联网应用领域从消费电子扩展到工业自动化市场，在智能家居、智慧城市、智能电网、智能化工厂等多方面进行应用创新”，自动化和信息化的“两化融合”也是物联网技术的组成部分和应用领域之一，石油石化行业作为“两化融合”进程中的佼佼者，在未来通过应用物联网技术，可继续促进管理信息化和工业信息化的深度融合，打通管理和控制的瓶颈，优化

　　企业资源配置，提高企业竞争能力。

　　(l)构建智慧科研

　　科研信息化(e一scienee)是信息技术与科学研究活动的融合，下一代互联网的建成，将为科研信息化提供一个便捷高效的协同工作环境，高性能计算资源、海量科学数据库、科学数字图书馆、野外观测台站、大型科学装置、计算模拟的软件工具等通过高速的网络联接，组成e一Science的基础设施与资源，实现资源集成共享，支撑科研人员大范围交流协作。在这一协同工作环境中，可充分利用万亿次规模的计算资源对极大规模的数据进行挖掘和深度分析，科研人员可通过高性能的网络进行先进计算、协同工作、实现数据获取和管理的服务。例如，当在园区、厂房、仓库部署了大量传感器、RFID电子标签等物联网移动终端后，会产生大量不完全、模糊数据，基于物联网与现有应用系统集成，利用数据挖掘和深度分析，提供更高效的数据服务支持，在IPv6高速网络环境下实现海量数据的存储、传输、处理、可视化。

　　同时，在科研信息化和下一代互联网基础设施支撑下，科研人员组成跨学科、跨组织、跨地域的虚拟研究团队，通过远程实验观测、计算模拟、协同工作等新的科研方法和手段开展科学研究活动，解决科研中或者生产过程中遇到的技术难题，采用远程虚拟实验室、远程诊断为企业技术服务，极大地提高工作效率和研究水平。基于石油石化行业中企业众多，地域分布平面化，信息渠道来源单一、信息分散等问题，搭建企业级的公共信息咨询与服务平台，建设科学数据共享平台及标准规范体系，促进资源整合与共享，可从整体上推进行业工业化和信息化的融合。

　　(2)构建智能工厂

　　网络中每台设备的连接都需要一个IP地址，以IPv6为核心的下一代互联网络体系结构所带来的巨大地址空间和端到端通信特性则为物联网的发展创造了良好的基础网络通信条件，海量地址空间可以满足未来物联网地址需求，地址自动配置使得终端实现即插即用从而快捷的接入物联网。

　　通过物联网使工厂的各类物料、产品、设备等达到物物相联，从而使工厂形成一个大的网络，例如基于物联网打造智慧化工厂，在设备和产品中集成物联网技术，实施全流程的智能化，与现有的企业信息化技术融合，实现复杂工业现场的数据采集、过程监控、设备运维与诊断、产品质量跟踪追溯、优化排产与在线调度、用能优化及污染源实时监测等应用。目前，国际上许多厂商在工艺、生产效率、能耗、原材料和服务等多方面进行了探索，例如，壳牌 TexasUniv.和艾默生在2011年对石油加工企业的生产设备进行了智能化故障监测，提高了生产效率。

　　石油石化行业可以智慧化工厂为核心建设智慧园区，实施智能物流、智能环保、智能电网、智能安防，通过构建物流领域的物联网，在仓储、调度、跟踪监控和产品追溯等环节实现对油轮、车辆、管输、装置、产品等终端感知对象，多维信息化跨地域的全面感知、高度共享，构建高效率、低成本和安全的现代物流体系。
　(3)构建智能油气勘探和智能油田

　　将物联网应用于油气勘探、油井生产远程监控，通过传感器、智能装置等感知设备对油井、油田的物理状况、生产数据进行采集和处理，通过传输终端把海量信息发送至生产管理部门，对信息进行分析管理，掌握油气勘探信息、油井生产状况，并进行远程控制，由此实现油气勘探、油田开采等高效开发、降低消耗、安全生产、减轻员工劳动强度、提高工作效率和管理水平等。

　　2013年，中石油“油气生产物联网系统”已成功落地，通过IPv4江Pv6混合组网、广泛部署智能感知终端，逐步开始了对其数十万计的井场、上百万的感知设备编址，并进行标准化接入和有效管理的工作，初步具备了智能油田的功能。

　　从化工物流到智慧油田，从油气勘探到智能工厂，对所有的物料、装备部署智能感知终端，人和终端以及终端之间能够彼此进行通信，并构成智能网络，在物联网技术和IPv6高速网络环境的推动下，在不远的将来都将一一实现。

　　(4)提高安全生产水平

　　从网络体系结构来看，IPv4是一个开放式协议，协议本身不具备安全、加密等功能，而IPv6在设计的过程中内嵌了安全协议用于身份认证、完整性校验、数据加密和防重放等，极大加强了IPv6的安全性;Qos机制、更高的安全性等良好特性也较好的满足物联网应用的需求。

　　从安全生产的角度来说，通过应用物联网技术和利用IPv6的安全特性、地址空间海量的特性，可在生产活动的全过程中部署海量的智能感知终端，实时监控设备的运转状态和参数，实时监控工作环境的变化，对即将出现的不安全因素及时采取预防措施，从而大大提高石油石化企业安全生产能力，降低停机率，极大的提高企业安全生产水平。

　　(5)感知工业节能、促进节能减排

　　众所周知，石油化工行业是高耗能行业，其能源年消费量占我国年消费总量的约巧%，三废排放也位于各行业前列。专家指出对于现有的重大工程和生产装备，节能减排最有效的办法是先进控制和优化。下一代物联网将促进节能减排，一方面以基于IPv6的云计算及虚拟化为例，将原先多台服务器的业务进行集中整合，可节省空间和电力的消耗，并推动设备的高效利用;另一方面，以感知工业节能为例，利用大规模传感器网络等物联网技术进行实时能耗监测、能耗智能分析，实现优化控制和集约化，建立集团层面的有效能源计划，进而实现整个社会的低碳运转和节能减排，构建一个高效节能、绿色环保、环境舒适的生产工作环境。

　　4 IPv6网络在某石化企业的应用实践

　　(l)项目背景

　　某企业研究院参与了由国家投资、统一部署、集中建设的CNGI高速科研网项目，建成了IPv6驻地网网络，这是中国下一代互联网示范工程科研信息基础设施建设的重要组成部分，范围遍及全国，涵盖了中国科学院的各科研单位、大科学装置和野外台站，以及部分企业级研究院共计100多家科研单位。在统一组织下，利用CNGI开展了包括科学数据网格、虚拟天文台、高能物理研究、中国地学研究数据网、国家科学数字图书馆等应用和研究，作为国家科研基础条件平台重要组成部分的国家科学数据共享平台等也正在逐步启用。通过集中协作的实验开发、海量存储、高速数据交换能力和对下一代互联网应用的研发，将实现对我国整体科研领域的强有力支撑。

　　该研究院作为国内一流的企业研究院，在科研信息化方面广泛进行了多种形式的探索和实践;参与了中国下一代互联网及IPv6网络建设工程项目，在 IPv4/lPv6的混合组网实践、基于IPv6的应用服务和深化应用等方面进行了大量的实践和探索研究工作。

　　(2)IPv4/IPv6混合组网技术方案

　　由于IPv6协议不能兼容IPv4协议，对上层协议产生影响，例如网页浏览、电子邮件、即时通信、VolP、IPTV、物联网等，因此IPv6网络对于IPv4网络不可能是简单的替换，需要实现IPv4八Pv6长期共存过程中的平稳过渡。在该研究院建设IPv6驻地网的过程中，需要根据实际应用场景选择合适的IPv4/IPv6过渡技术，进行混合组网技术方案的设计实施。

　　IPv4向IPv6的过渡应逐步演进，逐步部署，并考虑地址兼容，降低过渡成本。这种过渡主要需经历以下几个阶段：

 

　　该该研究院建成了IPv6驻地网，进入了过渡的第二阶段。基于现有网络环境IPv4仍为互联网的主流协议，IPv6还远未全面应用的现状，组网方案必须首先保证传统IPv4网络完全可用，同时让用户又可逐步开始使用IPv6网络资源，需要借助合适的过渡技术和过渡策略以促进其平滑过渡。目前过渡技术主要有双协议栈技术、隧道技术和网络一地址协议转换技术3种。

　　该研究院的IPv4网为覆盖全院的局域网，有IPv4互联网出口和2个8位 IPv4公网地址，IPv6驻地网为覆盖部分管理用户和基础应用服务的纯IPv6网络，有IPv6互联出口和1个48位的IPv6地址。根据实际网络环境和业务特点，综合分析后确定了采用双协议栈技术来实现IPv4fIPv6混合组网方案，该方案主要包括网络硬件基础设施的升级支持和配置、各终端的升级支持及应用系统的升级支持，参见图2。

　主要的技术实现是:配置IPv4/IPv6网络的核心交换机及全部网络设备支持双栈协议;在IPv4八Pv6网络分别进行路由配置;将IPv4江Pv6网络核心交换机进行互联的端口配置为trunk端口;在IPv4网络中保持VLAN划分和地址静态配置的原有方式不变，在IPv6网络中配置DHCP服务并与IPv4网络对应地划分VLAN和各VLAN使用的地址池;当需同时支持 IPv4/IPv6协议的通讯终端接入网络时，将同时获得 IPv4/IPv6两个地址，其中IPv4地址分配和使用方式不变，IPv4业务仍由原IPv4网转发，IPv6地址通过DHCP服务自动获取，通信目标为IPv6节点时，由IPv6网的核心交换机转发。在应用服务层面，IPv4中的应用服务可继续使用并逐步配置其支持IPv6协议，还可直接部署IPv6应用服务。网络拓扑如图3。

　　(3)基于IPv6的应用实例

　　该研究院在IPv6网络环境基础上开展了大量IPv6的基础应用实践和深化应用的研究工作，几个典型应用场景如下:

　　部署基于纯IPv6环境的基础服务型应用，例如DNS、FTP、网管系统等，逐步为本单位用户提供访问IPv6资源时所必须的基础网络服务，使科研人员有效通过高速互联的IPv6网络获取更多更新的资源和服务，更好的利用国家CNGI项目的IPv6网络搭建的产、学、研、用相结合的平台及中外合作开发的开放平台，切实为本单位科学研究活动提供更深层的支持和服务。

　　应用物联网及智能感知装置和传感器等技术，建立具备小规模物联网雏形的安全监控系统，利用IPv6网络的特点将网络视频监控、门禁系统、环境温湿度监控、机房设备监控、网路环境监控等，纳入新型网络安全监控系统当中。监控系统首先实现对网络中心机房和分支楼宇子机房的监控，部署IPv6协议编址的智能无线传感器节点，实时监测机房环境的各项指标:采用嵌入式IPv6协议实现数据通信，传输线路基于IPv6或支持IPv4/IPv6双栈协议的网络，利用IPv6的技术优势，满足各机房距离间隔大、连续监测和高速传输的需要。为更好的满足安全监控网络的需要，对智能无线传感器节点的嵌入式IPv6协议进行优化研究，对IPv6协议中不必要的组件和额外的扩展功能进行裁剪，对传统的复杂调度机制进行优化，从传感器监测区域覆盖、节点之间的连接以及传感器能量消耗等3个方面进行优化架构设计，图4为系统架构图：

图4为系统架构图

　　开展业务前瞻性应用研究，逐步提升科研单位的核心业务应用系统对IPv6协议的支持，充分利用下一代互联网和IPv6的新特性，更好地与本单位的科研活动和科研管理工作有机结合，研究构建出更先进安全的科研活动管理平台，以期对实验室、装置、设备、物料消耗、实验数据、实验过程、实验环境等进行全方位、全流程化的高效、安全、可靠的管理。

　　开展关键应用的研究实践，逐步将现有的IPv4传统网络中的应用系统向IPv6迁移，或部署为 IPv4/IPv6双栈协议支持的服务模式。例如，首先建立本单位对外门户网站的IPv6版本，对本单位的科学研究工作及成果宣传提供更广泛的宣传提升平台，再根据情况适时进行其他应用系统向IPv6的迁移。

　　(4)效益分析

　　该研究院实现 IPv4/IPv6网融合后，用户可同时访问IPv4江Pv6资源，并可借助CNGI高速科研网的大量国家级共享协作资源和集中协作的实验开发、海量存储、高速数据交换等更好的进行科研活动。预期该研究院将可建成一个集科研协同、科学实验、科研管理、科研信息检索与共享等为一体的下一代互联网网络平台，切实增强网络的核心力量以及对科学研究的支撑作用。

　　5结语

　　基于IPv6的下一代互联网是互联网发展的必然趋势，本文对下一代互联网和IPv6在国内外的发展研究现状进行了分析，并以CNGI项目驻地网建设参与者之一的某企业研究院为例，分析了IPv6过渡技术及应用实践的场景及其在石油石化领域的发展趋势，对未来IPv6技术的大规模应用具有积极意义。