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IPv6商用部署的挑战及应对策略
来源:互联网  (转载协议)   发布日期:2014-02-05 22:08   浏览:10910专栏投稿 值班编辑:QQ281688302

全球IPv4地址即将耗尽,应对其地址短缺的思路主要有两种:一种是引入IPv6从根本上解决地址问题,另一种是仍然从IPv4层面考虑解决。IPv4地址空间不足是迁移的原动力,但两种协议互不兼容是不能快速切换的最大原因,因此烽火通信认为,IPv4在向IPv6的演进过程

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全球IPv4地址即将耗尽,应对其地址短缺的思路主要有两种:一种是引入IPv6从根本上解决地址问题,另一种是仍然从IPv4层面考虑解决。IPv4地址空间不足是迁移的原动力,但两种协议互不兼容是不能快速切换的最大原因,因此烽火通信认为,IPv4在向IPv6的演进过程中,网络中所有设备的支持应该循序渐进,逐渐过渡到全IPv6的情况中来。

IPv6引入的主要过渡技术

IPv6的引入涉及到网络和业务系统的方方面面,业界主要的演进路线包括双栈、隧道和协议翻译三种方式。

双栈

这是一种端到端设备同时支持IPv4/IPv6较为理想的部署配置,通过IPv4和IPv6双协议栈同时部署,在不取消IPv4的同时新增IPv6业务,是一种直接的解决方案。

优势:部署简单,在不改变现网网络架构的前提下,通过升级现网设备支持IPv6即可。

缺点:IPv6平面的引入极大地消耗了现网设备的资源,在大多数关键资源上需要和IPv4共享。在当前大多数网络上,IPv4业务对设备资源的占用普遍超过50%使用率,若引入IPv6需要对网络进行大规模改造,对成本和投资保护来说都是难以承受的。

隧道

隧道即通过报文封装,实现对异种协议报文的传递,无需网络全面支持双栈。隧道方案思路有两种,6in4方式和4in6方式。

6in4隧道方案,保持目前IPv4网络架构不变,通过IPv6承载在IPv4之上实现对IPv6的支持,这种方案在IPv6引入早期较为常见。属于IPv6引入早期的小规模部署方案,一般IPv6网关需部署在网络核心位置,通过隧道集中接入IPv6以减少网络升级改造的要求。

4in6隧道方案,是通过网络设备全面支持IPv6来构建以IPv6为主的网络基础架构,从而规模化地引入IPv6的发展思路。对于现存的IPv4业务,通过IPv4承载在IPv6之上的方式实现对IPv4业务的继承和使用,即将IPv4看作IPv6的一种业务。

协议翻译

协议翻译用于解决IPv4和IPv6协议间的互访问题,如NAT64技术。考虑到协议间翻译的复杂性和业务适配、兼容性问题,协议翻译技术目前还不具备商用部署的条件。终端或业务系统从IPv4演进到IPv6,通常会增加IPv6协议的支持,而不是简单替换成IPv6单栈,所以较少出现IPv4和IPv6之间的交叉访问要求。另外,当IPv6规模部署后,业务提供商一般会自行解决协议之间的访问问题,但相对来说在网络层面解决的方式发展空间有限,因此运营商一般较少考虑大规模提供6-4间的交叉访问能力。

IPv6业务部署对运营商网络的挑战

IPv6商用化部署不是对目前网络的简单IPv6的升级,在网络及业务的发展上,还存在全新挑战,具体体现在以下几个方面:

其一,网络前缀分配及IPv4私网地址的引入,造成用户识别和管理方式变化。IPv6引入了全新的网络前缀分配机制,允许给终端网络分配一段地址,再由终端网络内部完成更多的终端接入。现有网络在用户管理上,仅需要针对单个用户PC进行管理,而终端网络是针对终端网络云的接入,是对云内大量终端的接入管理,这对目前网络用户的识别是一个革命性的变化,要求对用户运营管理方式进行较大的变革。

另外,IPv4私网地址的大量部署,需要部署NAT网关进行地址的转换,而部署在用户间的NAT层级将影响到业务的NAT穿越能力,从而影响业务访问。通常情况下,用户家庭网关部署一级NAT,用于终端网络内多个终端的地址转换和复用;运营商也需要部署一级NAT,用于不同终端网络间的地址复用。这样两级NAT将导致业务的NAT穿越更复杂。

其二,更多网络资源的占用,需要解决网络扩展性和继承性。作为与IPv4不兼容的新地址族,IPv6被简单引入会占用目前以IPv4为主的网络设备资源,而对于目前网络上已经较大负荷运行IPv4的设备,无法简单进行升级改造,通常需要通过分层的方式来穿越不支持IPv6或不支持双栈资源容量的网络设备,以提升网络的扩展性。然而,即使采用隧道技术,仍然会因为部署方案的差异,造成网络改造量和成本相差过大的情况,所以需要综合考虑现有网络设备的投资保护利旧,并且在IPv6引入上需考虑方案的可继承性和发展性。

IPv6商用部署方案建议

IPv6引入策略,总体上是一个管道化多平面的网络部署策略。骨干网层面相对简单,设备性能突出,主要采用双栈双平面方案。

对于城域网来说,网络组网架构复杂多样,设备型号众多,通常情况下无法简单地采用双栈多平面方案,需要结合相应管道化方式,将不兼容的网络通过管道进行穿越互通。管道化方案比较多样,包含二/三层管道、用户管道,特殊情况下还需要管道拼接等,具体方案需要根据实际情况进行相应选择。

在IPv6时代,宽带业务对用户的接入方式增加了新的形态,即终端网络云的接入。这要求将终端网络内的多个终端当做一个用户来识别,所有终端云内的终端共享统一分配的网络资源,如公网地址和端口范围。对于采用IPv4私网地址的用户,采用隧道感知的接入技术来标识和管理用户,通过隧道和其他用户隔离,可以省去终端网络网关的一级NAT,仅需要部署运营商网络的NAT;NAT在地址转换时可加上隧道标识来区分用户,允许用户的私网地址重叠,减少NAT的级数,从而提高业务的NAT穿越成功率。IPv6则采用每用户每网络前缀的终端识别机制。终端网络云的新接入要求,实际上是隧道感知或网络感知的终端网络云的管理,这要求对目前宽带业务运营的用户管控进行相应的技术革新。

在IPv6引入的初级阶段建议用IPv6集中接入的网络架构。该方案的好处是现网网关设备不需要进行双栈升级。对于需要提供IPv6业务的用户,现网网关可将其集中批发到网络集中部署的少量双栈网关上处理。后续,当IPv6发展到规模阶段,需要优化IPv6的接入架构为分布式网络架构时,可将原先集中部署的IPv6网关设备推进到网络边缘,作为普通的IPv6网关使用,这样也很好地解决了上文提到的继承性使用问题,保护了先期设备投资。

目前,烽火通信的IPRAN和OLT已具备平滑演进至IPv6的能力,相关配套ONU也已在硬件上具备支持IPv6的条件。总体而言,对于IPv6下的宽带业务,整体方案建议采用隧道感知或网络感知的终端网络云的管理架构,以及层次化的用户接入架构。

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