运营商互联网IPv6网络技术演进探讨

2010-05-18 11:22:11来源: 移动通信

      【摘 要】文章探讨了下一代互联网IPv6选择的必然性,简要介绍了互联网IPv6化的网络技术方案及演进步骤。同时,结合国内电信运营商互联网运营支撑的网络设备基本情况,介绍了各运营商的一些演进思路和做法。最后,指出总结IPv6研究和实践的技术成果是高效、低成本地实现全互联网IPv6化的关键要素。

      【关键词】互联网 IPv6演进 双栈

      1 互联网IPv6及过渡技术概述

      随着互联网规模的不断扩大,网民数量的不断增加,全球互联网所使用的IPv4地址数量遇到了发展瓶颈;同时,由于互联网在人们生活中的日益普及,泛在网、物联网应用的兴起,可能使得我们身边的每一样东西都需要连入互联网,更加速其日益走向耗尽的边缘。根据IANA的报告显示,到2012年左右基本没有再可分配的IPv4地址块资源,互联网将面临着一个网络IP地址基础资源匮乏的危机。

      为应对这一危机,目前普遍认为最有效的解决途径,便是在互联网中应用IPv6技术。IPv6是IETF设计的用于替代现行版本IP协议(IPv4)的下一代IP协议。与IPV4相比,IPV6具有以下几个优势:具有更大的地址空间;使用更小的路由表;增加了增强的组播(Multicast)支持以及对流的支持(Flow Control),这使得网络上的多媒体应用有了长足发展的机会,为服务质量(QoS,Quality of Service)控制提供了良好的网络平台;加入了对自动配置(Auto Configuration)的支持;具有更高的安全性。当然,IPv6并非十全十美,不可能解决所有问题。如由于IP地址匮乏情况的紧迫,造成IPv6未完善地考虑向下兼容的问题。目前,许多企业和用户的日常工作越来越依赖于互联网,人们无法容忍在协议过渡过程中出现的严重问题;所以,IPv6技术的采用步骤关键是IPv4向IPv6技术的过渡演进和两者间的互通的问题。

      在IPv4向IPv6过渡的初期,基于IPv6的业务还带有相当程度的试验和探索性质,Internet上的绝大部分应用仍然是基于IPv4的,Internet的主体也仍然采用IPv4,IPv6网络仅在局部构成中小型网络。这一阶段的问题首先是使各个相对孤立的IPv6网络之间能够相互通信;其次,IPv6孤岛需要访问的资源大部分仍然处在基于IPv4的Internet主体网络中,需要解决IPv6网络中的主机访问IPv4网络的问题;而且此时IPv6的地址分配还处在IPv4地址的阴影当中,大量IPv6特定网段的地址或者IPv4向IPv6的映射网段地址构成IPv6路由表的重要组成部分。

      当基于IPv6的业务普遍实现大规模应用后,从IPv4到IPv6的过渡就进入了IPv4与IPv6并存的中期阶段。在这一阶段,IPv6网络已经形成规模,构成了独立于IPv4网络的从接入网、驻地网到核心网的完整网络结构。这一阶段最重要的任务是如何解决IPv4和IPv6网络中的主机和资源互访过程中出现的种种问题,其次是如何将IPv4网络中的节点升级到IPv6,以及如何将IPv4中的网络资源和业务、应用迁移到IPv6网络中去。

      最后,当IPv4网络中的绝大部分业务和应用都迁移到IPv6网络以后,IPv4到IPv6的过渡就进入了后期阶段。这一阶段与初期阶段相反,网络的状况是“IPv4孤岛,IPv6海洋”。要解决的问题变成了如何连接互不连接的IPv4网络,如何让IPv4网络中的主机能够访问IPv6网络中的资源。

      2 互联网IPv6演进方案简析

      IPv4向IPv6演进是一个长期复杂的过程,因此在短期内不可能一蹴而就。从实际情况出发,目前主要存在“纯IP网络演进方案”和“MPLS网络演进方案”两种方案。纯IP网络方案是指仍然在骨干、城域、接入层面使用IP网络作为承载上层业务的基本手段;MPLS网络演进方案是指采用MPLS作为承载上层业务的基本手段。

      2.1 纯IP网络演进方案

      现有IP网络向IPv6演进时,可以采用双栈方式对骨干网络进行升级改造。采用双栈方式可以保证原有IPv4业务和终端不受影响,并逐步引入采用双栈或纯IPv6的业务和终端。原有IPv4业务平台和终端与IPv6业务平台和终端之间可以通过地址转换/ 映射设备进行互通。当原有IPv4业务平台和终端逐步向IPv6过渡时,仍然可以保持业务的正常开展和使用,方案如图1所示。

      图1 纯IP网络演进方案

      方案中IPv4终端与业务平台之间可以直接采用IPv4通信;IPv6终端、业务平台之间可以直接采用IPv6通信;IPv4终端、业务平台与IPv6终端、业务平台之间应当进行地址转换/映射,并将转换之后的地址信息通过路由控制层面在网络中传播,然后才能实现互通。

      2.2 MPLS网络演进方案

      现有IP互联网络也可以通过部署MPLS技术逐步向IPv6过渡。对于未部署MPLS的IP网络,可以在全网开启MPLS协议,并在网络边缘部署双栈协议,通过6PE、6vPE实现IPv6协议的互通,原有IPv4仍然可以使用IPv4以Raw IP方式互通。IPv6和IPv4的互通需要经过地址转换/映射,并将相应地址广播至IPv4域或MPLS域中,该方案见图2。

      对于已经部署MPLS的IP网络,可以在网络边缘部署双栈协议,并通过6PE、6vPE实现IPv4和IPv6分别互通。在网络边缘部署地址转换/映射,并将相应地址分别广播到对方域中。

      在此方案中,IPv6分组被封装在MPLS LSP中进行传送实现IPv6组网,同时也保证了原IPv4业务的正常使用。

      图2 MPLS网络演进方案

      但由于MPLS技术较为复杂,宽带互联网中用户与资源数量庞大,访问关系比较复杂而且不确定,网络结构和设备情况复杂,因此目前运营商多选择“双栈骨干网络”方案作为演进目标。

      3 互联网IPv6技术演进步骤探讨

      中国宽带互联网主要由骨干网、省网/城域网、接入网构成。用户直接通过接入网、城域网经骨干网访问各种资源并进行互访。目前宽带互联网中以纯IPv4方式承载各种应用。宽带互联网向IPv6演进主要涉及骨干网、城域网、业务平台及公众用户的终端。

      由于宽带互联网非常庞大,涉及内容庞杂,影响范围大,需要分步骤、分阶段向IPv6演进。本文将整个演进初步划分为“引入期”、“过渡期”、“成熟期”三个阶段。

[1] [2]

关键字:IPv6网络技术

编辑:金继舒 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/wltx/2010/0518/article_755.html
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