軍事行動的重點已經(jīng)從士兵、坦克或戰(zhàn)斗機的物理領(lǐng)域轉(zhuǎn)移到信息和情報領(lǐng)域。這種對戰(zhàn)術(shù)意識主導(dǎo)的推動將是未來網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字戰(zhàn)場中軍事行動效率和速度的關(guān)鍵。顯然，需要大大加強各級通信能力和安全性，以實施這些以網(wǎng)絡(luò)為中心的行動。這就是為什么IPv6被選為未來通用協(xié)議，用于在從士兵和傳感器到武器平臺，到后勤，再到規(guī)劃和戰(zhàn)略行動的所有級別的行動中共享語音，數(shù)據(jù)和視頻。

IPv6 是國防部全球信息網(wǎng)格 （GIG） 互操作性的基礎(chǔ)，GIG 使用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提供信息的無縫集成，從無人機 （UAV）、直升機或現(xiàn)場士兵到五角大樓并返回（稱為回傳）。現(xiàn)在選擇了IPv6，以便有時間創(chuàng)建新的基礎(chǔ)設(shè)施，以及傳統(tǒng)系統(tǒng)從IPv4到IPv6的逐步過渡。經(jīng)過多年的全球采用，IPv4終于失去了動力，需要對IPv6解決的軍事應(yīng)用進行三個主要改進：

在不訴諸地址轉(zhuǎn)換的情況下，尋址范圍要大得多——IP 早在萬維網(wǎng)成為今天的力量之前就已經(jīng)構(gòu)思出來了，導(dǎo)致沒有足夠的地址空間來四處走動。當前的 IP 地址有一個 32 位字段，提供大約 43 億個唯一地址，但由于地址類別不同，通常只有 30 億個可用。互聯(lián)網(wǎng)用戶的數(shù)量每年翻一番，很快就會超過可用的地址數(shù)量。但是，網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換（NAT）被本地網(wǎng)絡(luò)和ISP廣泛使用，只需一個全局IP地址就可以映射到許多本地未注冊的IP地址，從而將潛在用戶的數(shù)量擴展到直接可用的許多倍。IPv6的128位地址字段減少了對地址轉(zhuǎn)換的需求，并允許像國防部這樣的非常大的用戶在沒有NAT的情況下為其整個清單中的每個智能節(jié)點和子系統(tǒng)分配自己唯一的IP地址。

內(nèi)置協(xié)議和有效負載加密 – 雖然 IPv4 支持某些級別的加密，但它是作為附加組件實現(xiàn)的，而不是其功能功能的固有部分。額外的加密支持為軍事應(yīng)用提供了保護數(shù)據(jù)和命令結(jié)構(gòu)所需的安全性，盡管它需要在交換機內(nèi)獲得更多處理器能力才能實現(xiàn)有效的網(wǎng)絡(luò)操作。

用于不同類別通信的可選服務(wù)質(zhì)量 （QOS） – 對于必須實現(xiàn)實時響應(yīng)和數(shù)據(jù)完整性的關(guān)鍵應(yīng)用，高優(yōu)先級和安全性至關(guān)重要。其他服務(wù)可能不太需要時間，并且可能不需要 100% 依賴數(shù)據(jù)完整性。流式MPEG視頻是這種服務(wù)的一個很好的例子，其中解壓縮和重建可以容忍通過網(wǎng)絡(luò)傳輸產(chǎn)生的一些時序抖動和數(shù)據(jù)錯誤。

幾乎所有作戰(zhàn)平臺的核心——如軍艦、潛艇、裝甲車、直升機、戰(zhàn)斗機等——都是作戰(zhàn)系統(tǒng)或任務(wù)系統(tǒng)。此外，還將連接當前和遺留的子系統(tǒng)，武器和傳感器，使用點對點連接（例如，聯(lián)合）和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)進行互連。除了一些新設(shè)計的平臺外，這些舊平臺將對引入IPv6和GIG內(nèi)部的集成帶來最大的挑戰(zhàn)。例如，一架海軍戰(zhàn)斗機，如F/A-18“超級大黃蜂”，可能在其任務(wù)計算機與使用光纖通道的主要傳感器和武器系統(tǒng)之間具有復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)連接，但也可能有許多通過MIL-STD-1553B連接的傳統(tǒng)子系統(tǒng)。外部通信，如無線電，通常僅限于語音和一些高度安全的數(shù)據(jù)鏈路，用于與當?shù)貞?zhàn)術(shù)環(huán)境中的其他飛機和水面艦艇共享數(shù)據(jù)。此類平臺系統(tǒng)通常使用獨特的內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并保持任務(wù)數(shù)據(jù)和傳感器視頻的物理分離。這使得它們不適合類似互聯(lián)網(wǎng)的通信環(huán)境，而不對其應(yīng)用軟件包進行大量修改。

IPv6網(wǎng)關(guān) 最可能的初始步驟是通過網(wǎng)關(guān)

合并IPv6。這通常由一個智能子系統(tǒng)組成，其中包含一個與GIG具有高帶寬外部連接的交換機。與交換機的其他連接將是平臺的傳感器及其戰(zhàn)斗或任務(wù)系統(tǒng)，僅提供本地可用總信息內(nèi)容的過濾視圖。除了專門設(shè)計IPv6的較新子系統(tǒng)外，許多遺留設(shè)備很可能連接到網(wǎng)關(guān)，可能是較舊的IPv4系統(tǒng)和使用100 Mbps或1 Gbps銅纜或光纖以太網(wǎng)的子系統(tǒng)的混合。此外，這種門路可用于連接使用MIL-STD-1553B或RS-485的更多傳統(tǒng)子系統(tǒng)。對于這些舊連接，網(wǎng)關(guān)需要為通信模型的上層提供轉(zhuǎn)換和支持，以便傳輸任何有意義的信息。

裝甲車等小型平臺可能只有一個網(wǎng)關(guān);較大的平臺，如海軍艦艇，可能有很多。實現(xiàn)此類網(wǎng)關(guān)的理想方法是作為基于 COTS 的嵌入式子系統(tǒng)，具有支持 IPv6 的以太網(wǎng)交換機以及連接到舊子系統(tǒng)可能需要的任何傳統(tǒng)接口。IPv6可以通過其網(wǎng)絡(luò)處理IPv4流量，盡管它保留了IPv4的限制，從而減少了更換或升級每個現(xiàn)有子系統(tǒng)以符合要求的需求。

平臺級交換結(jié)構(gòu)

但以太網(wǎng)和 IPv6 不僅限于 GIG 的平臺間網(wǎng)絡(luò)域。在平臺內(nèi)，對以光纖通道、串行 RapidIO 和 PCI Express 為代表的高速交換結(jié)構(gòu)的需求不斷增長。這些用于在任務(wù)或戰(zhàn)斗系統(tǒng)的多個處理器與構(gòu)成完整平臺的許多子系統(tǒng)之間實現(xiàn)數(shù)據(jù)和資源共享。這些結(jié)構(gòu)通常具有高線路速度 （》1 Gbps） 和低延遲的特點，這兩者都是平臺系統(tǒng)的實時、確定性操作所必需的。以太網(wǎng)將具有成為平臺主要交換結(jié)構(gòu)的能力和延遲。這反映了商業(yè)和電信領(lǐng)域的最佳實踐，其中以太網(wǎng)被牢固確立為事實上的標準。

因此，許多COTS供應(yīng)商，如Curtiss-Wright Controls Embedded Computing，Radstone和GE Fanuc Embedded Systems已將支持IPv6的以太網(wǎng)交換機引入其產(chǎn)品組合。這些交換機提供內(nèi)置的靈活性，以支持多種物理連接和線路速度，并包括用于本地網(wǎng)絡(luò)管理功能的處理器。COTS 交換機有多種格式可供選擇，包括 VME 和 CompactPCI，這兩種格式都是在已部署的軍事應(yīng)用中實現(xiàn)網(wǎng)關(guān)功能或平臺內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的理想選擇。其中最典型的是GE Fanuc的RM921（圖2）托管VME以太網(wǎng)交換機，具有銅纜或光纖連接，12或24個端口支持IPv6。該產(chǎn)品線很快將與下一代管理型交換機相輔相成，性能將大大提高。基于最新的Broadcom設(shè)備，IPv6的較低協(xié)議層由硬件直接處理，以降低延遲并提高吞吐量。

到達心臟

為移動中的部隊提供有效的以太網(wǎng)通信本身就是一個挑戰(zhàn)，需要比目前更多的無線帶寬;然而，引入IPv6背后的意圖也是將通信深入到平臺，其系統(tǒng)和子系統(tǒng)的核心。這不僅有助于數(shù)據(jù)共享，還可以允許從任何遠程位置甚至多個位置和用戶操作和控制傳感器、武器、推進和導(dǎo)航系統(tǒng)。這種將智能和控制從已部署平臺遷移到作戰(zhàn)人員控制臺的做法可能會使今天的“機載嵌入式智能子系統(tǒng)”概念變得多余，取而代之的是一系列簡單的“遠程終端”。

這種入侵水平很可能首先在小型無人機和無人作戰(zhàn)飛行器（UCAV）中看到。在這些車輛中，可以獲取的傳感器數(shù)據(jù)量需要大量的非車載計算資源來處理和吸收到戰(zhàn)術(shù)情況中。因此，隨著情況的發(fā)展，車輛的任務(wù)可以實時重定向。這也提供了安全漏洞的可能性，但無論如何，軟件維護和網(wǎng)絡(luò)管理都不可避免地需要入侵，就像任何其他信息技術(shù)（IT）系統(tǒng)一樣。雖然IPv6的加密將增強網(wǎng)絡(luò)安全，但它仍將嚴重依賴安全的分區(qū)操作系統(tǒng)（如ARINC-653和MILS）進行保護。

致力于交換

IPv6的國防部已被選中，并將由國防部實施，最終在每個平臺中找到一席之地，在未來幾年內(nèi)以某種形式接觸大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)。它甚至可能從根本上改變這些嵌入式系統(tǒng)的實現(xiàn)方式。以太網(wǎng)交換機設(shè)備技術(shù)正走上快車道，通過協(xié)議的硬件執(zhí)行來提高性能，這得益于電信公司希望通過其網(wǎng)絡(luò)獲得更多有效載荷以及按質(zhì)量要求劃分其服務(wù)。國防部將受益于這種快速增長，GE Fanuc等COTS供應(yīng)商及其客戶也將受益于這種快速增長，為網(wǎng)關(guān)提供極具競爭力的主流技術(shù)解決方案，為平臺網(wǎng)絡(luò)提供交換結(jié)構(gòu)，并最終提供包含IPv6的完全集成的系統(tǒng)和子系統(tǒng)。

審核編輯：郭婷