据最新的进网要求，自2018年12月起，国内移动用户终端进网检测报告里须包含IPv6功能部分，适用于支持移动数据业务的固定无线电话机和所有移动用户终端，包括移动电话机、无线数据终端、车载终端等。
本文主要对IPv6协议相关技术、进网测试要求以及注意事项进行梳理和解析。
一．IPv6 概述
1． IPv6是网际协议IPv4的升级版本：
IPv4（即Internet Protocol version 4），是目前互联网广泛采用的TCP/IP协议中的网络层协议，也是TCP/IP协议的核心协议；IPv4支持的地址位长是32bit，理论上可分配使用的地址最多是232（约4.3×109）个，但早在2011年2月IPv4地址已经被分配完毕，地址空间的不足必将妨碍互联网的进一步发展；IPv6是IETF（互联网工程任务组，Internet Engineering Task Force）设计的用于替代IPv4的下一代IP协议，地址位长128bit，即可分配地址达2128（约3×1038）个。
IPv4到IPv6的升级，包括地址位长的整个数据包首部格式都有了很大变动，也催生了很多用于两种协议共存及互操作的技术。
参考RFC791可知IPv4数据包首部格式为：
Version（4） |
IHL （4） |
Type of Service（8） |
Total Length（16） |
||
Identification（16） |
Flags（3） |
Fragment Offset（13） |
|||
Time to Live（8） |
Protocol（8） |
Header Checksum（16） |
|||
Source Address（32） |
|||||
Destination Address（32） |
|||||
Options |
Padding |
||||
注:括号呢数字为占用位数。共20 字节（不含options）
Version － 4位字段，表示协议版本，值为4。
IP Header Length （IHL） ─ 指数据报协议头长度，表示协议头具有32位字长的数量。指向数据起点。正确协议头最小值为5。
Type-of-Service ─ 指出上层协议对处理当前数据报所期望的服务质量，并对数据报按照重要性级别进行分配。这些8位字段用于分配优先级、延迟、吞吐量以及可靠性。（即TOS）
Total Length ─ 指定整个 IP 数据包的字节长度，包括数据和协议头。其最大值为65,535字节。典型的主机可以接收576字节的数据报。
Identification ─ 包含一个整数，用于识别当前数据报。该字段由发送端分配帮助接收端集中数据报分片。
Flags ─ 由3位字段构成，其中最低位（MF）控制分片，存在下一个分片置为1，否则置0代表结束分片。中间位（DF）指出数据包是否可进行分片。第三位即最高位保留不使用，但是必须为0。
Fragment Offset ─ 13位字段，指出与源数据报的起始端相关的分片数据位置，支持目标IP适当重建源数据报。
Time-to-Live ─ 是一种计数器，在丢弃数据报的每个点值依次减1直至减少为0。这样确保数据包无止境的环路过程（即TTL）。
Protocol ─ 指出在 IP 处理过程完成之后，有哪种上层协议接收导入数据包。
Header Checksum ─ 帮助确保 IP 协议头的完整性。由于某些协议头字段的改变，如生存期（Time to Live），这就需要对每个点重新计算和检验。Internet 协议头需要进行处理。
Source Address ─标识该报文的来源地址
Destination Address ─标识该报文的目的地址
Options ─ 允许 IP 支持各种选项
参考RFC2460， IPv6数据包首部格式如下：
Version（4） |
Traffic Class（8） |
Flow Label（20） |
||
Payload Length（16） |
Next Header（8） |
Hop Limit（8） |
||
Source Address（128） |
||||
Destination Address（128） |
||||
注:括号呢数字为占用位数。共40字节。
Version － 4位字段，表示协议版本，值为6。
Traffic Class ─主要用于QoS。
Flow Label ─用来标识同一个流里面的报文
Payload Length ─表明该IPv6包头部后包含的字节数，包含扩展头部
Next Header─该字段用来指明报头后接的报文头部的类型，若存在扩展头，表示第一个扩展头的类型，否则表示其上层协议的类型，它是IPv6各种功能的核心实现方法
Hop Limit─该字段类似于IPv4中的TTL，每次转发跳数减一，该字段达到0时包将会被丢弃
Source Address─标识该报文的来源地址
Destination Address ─标识该报文的目的地址
2． IPv6与IPv4比较
下表列出了IPv4和IPv6的一些区别。
IPv4 |
IPv6 |
|
地址空间 |
232（约4.3×109）个 |
2128（约3×1038）个 |
地址表示方式 |
32位的地址分成4个8位分组，每个8位以十进制数显式，中间用点号分隔（172.22.1.201） |
128位地址是以16位为一分组，每个16位分组写成4个十六进制数，中间用冒号分十六进制格式（FF80:0:0:0:FF:3BA:891:67C1） |
数据包首部格式 |
20字节（不含Options） |
40字节 |
数据包首部可选项 |
有 |
可选项全部移至扩展数据包首部中 |
Header Checksum |
有 |
无 |
地址配置方式 |
手工操作或通过动态主机配置协议（DHCP） |
无状态地址自动配置协议（SLAAC）和IPv6动态主机配置协议（DHCPv6） |
IPSec |
可选支持 |
必须支持 |
服务质量 |
采用“尽最大努力”（Besteffort）传输，数据包首部没有支持Qos的数据流识别项，服务质量无保证 |
数据包首部中的流识别字段提供数据流识别功能，支持不同的Qos功能 |
除此以外还有路由协议及广播方式等方面也有所改变。
从IPv4的提出及普及至今已经运行了30多年，IPv6在发展部署虽然带有替代IPv4的使命，但还是会经历一段较长的与IPv4共存的过渡时期， 这就要求IPv6地址和IPv4地址共存，新安装的IPv6系统能够向后兼容。也就是说，IPv6系统要能够接收和转发IPv4分组，并且能够为IPv4分组选择路由。相关的过渡技术从功能上可以分为两种:
1) IPv4/IPv6业务共存技术
共存技术可以使这两种协议在互联网上共同工作，前期主要是使IPv6业务可以在IPv4的基础网络架构上运行。共存技术分为双栈技术和隧道技术两类，其中双栈技术要求数据包经过的网络节点都支持IPv4/IPv6双栈，这对网络结构的复杂度要求较高；隧道技术分为GRE隧道，手动隧道，isatap等多种。
2) IPv4/IPv6互操作技术
IPv4/IPv6互操作技术通过对数据包的转换实现在网络过渡期中IPv4节点和IPv6节点之间的相互访问。目前主要的技术包括SIIT、NAT-PT、BIS、BIA、DSTM等。
IPv6新一代互联网技术发展的核心技术之一，其推广和发展受到了国家层面的重视。2017年11月，中共中央办公厅、国务院办公厅印发了《推进互联网协议第六版（IPv6）规模部署行动计划》，其中提到主要目标包括到2025年末，我国IPv6网络规模、用户规模、流量规模位居世界第一位，网络、应用、终端全面支持IPv6，全面完成向下一代互联网的平滑演进升级，形成全球领先的下一代互联网技术产业体系。
二．IPv6 进网测试解析
1. IPv6进网功能检测参考标准及检测项目
业务功能检测参考标准《YDT 3269-2017数字蜂窝移动通信终端支持ipv6测试方法》，该标准适用于支持IPv6的LTE(含TD-LTE和LTE FDD)、TD-SCDMA、WCDMA、GSM、CDMA2000/CDMA2000 HRPD、CDMA2000 eHRPD各制式的移动终端。
检测项目集中在标准的5.1节-支持IPv6的移动终端业务功能测试。具体项目如下：
序号 |
检验项目 |
1 |
5.1.1.1 GSM网络下IPv4和IPv6 PDP上下文 同时激活并通过地址访问双栈业务 |
2 |
5.1.1.2 GSM网络下IPv4和IPv6 PDP上下文 同时激活并通过域名访问双栈业务 |
3 |
5.1.1.3 GSM网络下IPv4和IPv6 PDP上下文 同时去激活 |
4 |
5.1.1.4 TD-SCDMA/WCDMA网络下IPv4和IPv6 PDP上下文 同时激活并通过地址访问双栈业务 |
5 |
5.1.1.5 TD-SCDMA/WCDMA网络下IPv4和IPv6 PDP上下文 同时激活并通过域名访问双栈业务 |
6 |
5.1.1.6 TD-SCDMA/WCDMA网络下IPv4和IPv6 PDP上下文 同时去激活 |
7 |
5.1.2.1 3GPP Release 8 GSM网络下IPv4v6 PDP上下文激活并通过地址访问双栈业务 |
8 |
5.1.2.2 3GPP GSM网络下IPv4v6 PDP上下文激活并通过域名访问双栈业务 |
9 |
5.1.2.3 3GPP Release 8 TD/W网络下IPv4v6 PDP上下文激活并通过地址访问双栈业务 |
10 |
5.1.2.4 3GPP Release 8 TD/W网络下IPv4v6 PDP上下文激活并通过域名访问双栈业务 |
11 |
5.1.2.5 LTE网络下IPv4v6 PDN连接激活并通过地址访问双栈业务 |
12 |
5.1.2.6 LTE网络下IPv4v6 PDN连接激活并通过域名访问双栈业务 |
13 |
5.1.3.1cdma2000 eHRPD终端IPv4v6 PDN连接激活 |
从表格中内容可以看出，进网检测对IPv6的要求集中在业务与功能方面，其中1-6项适用于支持Pre-release8版本的终端。
2. IPv6进网测试方法介绍
依据《YDT 3269-2017数字蜂窝移动通信终端支持IPv6测试方法》，以5.1.1.1为例：
测试编号：5.1.1.1 |
测试类型：必选 |
项 目：移动终端IPv6业务功能测试 |
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分 项 目：3GPP Pre-Release 8 GSM终端IPv4和IPv6 PDP上下文激活 |
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测试目的：验证GSM终端能同时激活IPv4和IPv6 PDP上下文，并通过双栈IP地址访问业务 |
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预置条件： a) 按网络测试环境配置要求完成测试网络，完成网络配置和用户签约配置； b) 被测终端注册到GSM网络。 |
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测试步骤： 1) 设置被测终端 APN为IPv4和IPv6双栈； 2) 激活数据业务连接； 3) 打开终端网页浏览器； 4) 输入IPv4网址访问业务服务器（Web或FTP）； 5) 输入IPv6网址访问业务服务器（Web或FTP）。 |
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预期结果： a) 从测试分析仪表检查GSM终端通过两次PDP上下文激活过程分别完成IPv4和IPv6的地址分配； b) 检查被测GSM终端设置，确认终端已获取IPv4和IPv6地址； c) 被测GSM终端可通过IPv4和IPv6地址访问业务服务器内容。 |
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简要说明：测试步骤依据标准进行，主要分为以下几个步骤：
第一步，设置网络环境和被测终端。网络端设置小区参数，设置数据应用单元的DNS，HTTP等服务器参数；终端设置双栈模式，网络制式并打开数据业务开关；
第二步，令终端注册到网络模拟器上，激活数据业务同时获取IPv4和IPv6地址；获取到的地址可以在终端系统状态上查看，应与网络模拟器上显示一致。
第三步，打开终端网页浏览器，分别输入HTTP预置的IPv4和IPv6地址访问网页；检查终端是否正常打开该网页；
此项测试主要考察终端对IPv4/IPv6双栈的支持及通过蜂窝网提供的数据传输服务接入互联网的能力，要求能够正常获取IP地址并能通过在浏览器地址栏输入目标网页地址的方式访问网页。
其他各项测试与此项类似，不同处在于接入网的制式不同，及考察的是域名访问或是数据连接去激活的过程。
3. 对IPv6进网终端常见问题的解释
1) 测试时被测终端插的SIM卡是测试白卡，支持对应检测项目的蜂窝小区制式；
2) 测试时被测终端注册到小区可以通过天线耦合，也可以通过射频线连接到被测终端的射频接口；这不会影响测试结果；
3) IP协议栈的设置在设置-SIM-APN；
4) 测试时被测终端分配到的IP地址是网络端IP地址池内设定好的，包括IPv4和IPv6的地址；
5) 测试时被测终端访问的网页的IP地址也是在网络端预置好的固定地址，包括IPv4和IPv6的地址；域名是DNS服务器设置的固定域名，不同域名分别指向IPv4和IPv6地址；
6) 被测终端使用浏览器以IPv6地址访问时，须在地址外加[],如[FF80:0:0:0:FF:3BA:891:67C1]；
7) 被测终端使用浏览器进行域名访问时，将浏览器设置为桌面模式会避免一些bug；
8) 对于不能打开网页的终端，可以在使用ping地址功能进行鉴别；
9) 对无内置浏览器和ftp下载软件的被测终端，测试步骤操作可以结合终端实际业务进行；
4. 若无模拟测试环境，可以按照以下方式，接入商用网初步检查被测终端对IPv4/IPv6的支持情况:
1) 被测终端插入商用卡，一般用移动或是联通卡，注册到网络，
2) 设置APN中的IP协议类型为IPv4/IPv6
3) 打开数据业务开关
4) 在状态信息处查看获取的IP地址
5) 打开浏览器，在地址栏输入IPv6地址
6) 查看是否可以正常访问
7) 在浏览器地址栏输入指向IPv6地址的域名
8) 查看是否可以正常访问
作者简介
唐冬哥
研究生学历，现就职于中国信息通信研究院南方分院，主要研究方向为蜂窝无线通信射频、音频、功能检测技术。
深圳信息通信研究院
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