華爲IPv6過渡方案的創新和實踐

我們通常說IPv6過渡技術,一般分爲三大類雙棧隧道地址轉換或翻譯技術(NAT)。雙棧是IPv6過渡的基礎,但雙棧不能解決地址短缺的問題。地址轉換或翻譯技術(統稱爲NAT技術),可以分爲兩類,一類是IPv4私有地址到IPv4公有地址的地址轉換NAT技術(或稱爲NAT44),另一類是IPv4與IPv6地址之間轉換的技術,例如NAT-PT、NAT64、IVI等。值得一提的是NAT-PT,2007年IETF發佈RFC4966,列舉了NAT-PT諸多難以克服的問題,將NAT-PT標準修改爲“歷史”狀態,不再推薦使用。

對於運營商來說,IPv6是未來解決IPv4地址短缺的根本解決方案,也是一個逐步演進的過程,運營商一方面要儘快引入IPv6,另一方面也要考慮IPv6真正大規模應用之前如何解決IPv4公有地址不足的問題。

綜合現有過渡技術的發展狀況,目前有三種主要的過渡方案組合,包括雙棧、6RD和DS-LITE方案。

一、雙棧方案,並以NAT44解決地址緊缺問題

全網以雙棧爲基礎,當IPv4公有地址不足時採用IPv4私有地址發展用戶終端同時從運營商獲得IPv4私有地址和IPv6地址,在運營商網絡側做一次NAT44轉換。當網絡演進到後期,終端和業務部分都是IPv6的時候,可以逐步關閉IPv4,只給用戶分配IPv6地址。

雙棧方案,對網絡結構基本不用調整,NAT44的技術已經非常成熟。對採用橋接家庭網關的用戶較爲簡單,只要用戶主機能夠支持IPv6即可,這一點對我國運營商有很強的吸引力,因爲我國的家庭寬帶用戶,有一部分是採用橋接型家庭網關接入的;不過對於路由型家庭網關還是要求家庭網關升級或更換支持雙棧,現在採用路由型家庭網關的用戶越來越多,這是一個較難解決的問題,如果用戶不更換家庭網關IPv6將難以真正推廣使用。另外,此方案要求BRAS全面升級支持雙棧,這一點對運營商來說存在一定的風險,BRAS長期運行IPv4/IPv6雙協議棧對運維是一個較大的挑戰

二、IPv6快速部署方案6RD(IPv6 Rapid Deployment)

是基於IPv4網絡快速引入IPv6的方案,現有網絡的BRAS等設備不用升級改造支持IPv6,在城域網絡中集中部署6RD網關。當用戶有IPv6接入需求時,CPE與6RD網關之間建立IPv6 over IPv4的隧道,IPv6通過隧道轉發到6RD網關,而用戶的IPv4訪問繼續通過原有的路徑

6RD方案適合還有較多IPv4公有地址儲備的運營商,在現有網絡快速引入IPv6服務。有些運營商或因爲客戶要求、或迫於競爭,需要爲用戶提供IPv6服務,又不希望對現有網絡進行較大改造,採用6RD是一個較爲經濟、風險較小的選擇。6RD對部分擁有較多IPv4公有地址儲備的歐美運營商可能更具有吸引力。

三、DS-Lite方案

在網絡中部署DS-Lite CGN設備,BRAS到核心路由器通過IPv6連接,用戶CPE到DS-Lite CGN之間建立IPv4 over IPv6隧道。BRAS設備給用戶CPE分配IPv6地址,IPv6流量通過BRAS直接上行到核心路由器,用戶的IPv4流量到CPE後,經過IPv4 over IPv6隧道上行到DS-Lite CGN上,CGN同時具有NAT44的功能,IPv4數據經隧道解封裝後,經過一次NAT44轉換,最終到IPv4骨幹網

DS-LITE方案的特點時全網運行IPv6單協議棧,運營商不用爲用戶提供IPv4地址,適合在完全新建區域採用此方案,發展用戶的同時直接將支持DS-Lite的CPE直接發放給用戶,徹底解決用戶CPE的問題,部分新興運營商或者希望儘快向IPv6遷移的運營商可能會更多地考慮這個方案。可以看出,對於現網存量很大的主流運營商,DS-LITE方案是一個較爲遠期的方案。

雖然這些方案有很多差異,但也有一個共同點:當IPv4公有地址不足時,IPv6的遷移還沒有完成,採用IPv4私有地址給用戶提供接入服務成爲一個無法避免的選擇,NAT44的使用成爲必然。

基於各過渡技術的進展,運營商可以根據自己的演進特點,選擇合適的過渡方案組合。從目前國內的實踐看,IPv6引入進度較快的省份,大多是以雙棧網絡部署爲基礎,來引入IPv6應用,雙棧網絡準備好後,既可以IPv6網絡的邏輯平面能力,來孵化IPv6業務和應用。在全網具備了雙棧能力的基礎上,通過NAT44和NAT64等翻譯技術解決地址緊缺問題。與此同時,部分省份也在試驗DS-LITE等純IPv6網絡的過渡方案。

華爲在IPv6過渡上的創新和實踐

華爲一直在積極探索IPv6演進方案並進行相關技術儲備。2009年,華爲和中國電信深入合作,共同實現了低成本、可複製的IPv6平滑網絡演進“長沙模式”,以雙棧爲基礎,基於現網平滑升級,是國內運營網絡向IPv6演進的一個重要創新和實踐,相關工作獲得了國際權威機構——全球IPv6論壇的認可,併成爲全球第一家獲得IPv6論壇認可的“IPv6 Ready ISP”。

今年4月,華爲舉行了IPv6演進方案和CGN產品發佈會,華爲IPv6演進方案有兩個重要創新:第一,IPv6演進方案只需在現網基礎上進行增量部署,實現了現網向IPv6的平滑演進,充分保護了運營商現網的投資;其次,通過一種單板類型,同時適配三種過渡技術方案,可以減少運營商在過渡方案不同選擇的成本。

現網能否順利實施IPv6過渡技術,標準層面的工作也非常重要。華爲在IETF、ITU等國際標準組織的IPv6標準制定進行了大量的投入,並取得了豐碩的成果。截至目前,華爲在IETF發佈了24篇RFC,覆蓋IPv6、路由、MPLS/GMPLS、P2P、安全等工作組。ITU-T的IPv6標準制定,偏重於IPv6場景和需求的研究。在本研究期(2009年-2012年)ITU-T正在制定的5篇標準中,華爲主導了3篇,其中,華爲攜手運營商,共同完成了2個標準的起草,分別是Y.ipv6na和Y.ipv6migration。

信息通信技術讓城市生活更美好”的世界電信和信息社會主題,呼應了上海世博會 “城市,讓生活更美好” 的主題,IPv6是未來網絡的基石,IPv6將讓下一代互聯網服務更加美好。華爲IPv6過渡方案的創新和實踐工作,將支持運營商將現網平滑演進到下一代互聯網,爲智能城市和信息化社會提供基於新技術的基礎網絡保障。