华为IPv6过渡方案的创新和实践

我们通常说IPv6过渡技术,一般分为三大类双栈隧道地址转换或翻译技术(NAT)。双栈是IPv6过渡的基础,但双栈不能解决地址短缺的问题。地址转换或翻译技术(统称为NAT技术),可以分为两类,一类是IPv4私有地址到IPv4公有地址的地址转换NAT技术(或称为NAT44),另一类是IPv4与IPv6地址之间转换的技术,例如NAT-PT、NAT64、IVI等。值得一提的是NAT-PT,2007年IETF发布RFC4966,列举了NAT-PT诸多难以克服的问题,将NAT-PT标准修改为“历史”状态,不再推荐使用。

对于运营商来说,IPv6是未来解决IPv4地址短缺的根本解决方案,也是一个逐步演进的过程,运营商一方面要尽快引入IPv6,另一方面也要考虑IPv6真正大规模应用之前如何解决IPv4公有地址不足的问题。

综合现有过渡技术的发展状况,目前有三种主要的过渡方案组合,包括双栈、6RD和DS-LITE方案。

一、双栈方案,并以NAT44解决地址紧缺问题

全网以双栈为基础,当IPv4公有地址不足时采用IPv4私有地址发展用户终端同时从运营商获得IPv4私有地址和IPv6地址,在运营商网络侧做一次NAT44转换。当网络演进到后期,终端和业务部分都是IPv6的时候,可以逐步关闭IPv4,只给用户分配IPv6地址。

双栈方案,对网络结构基本不用调整,NAT44的技术已经非常成熟。对采用桥接家庭网关的用户较为简单,只要用户主机能够支持IPv6即可,这一点对我国运营商有很强的吸引力,因为我国的家庭宽带用户,有一部分是采用桥接型家庭网关接入的;不过对于路由型家庭网关还是要求家庭网关升级或更换支持双栈,现在采用路由型家庭网关的用户越来越多,这是一个较难解决的问题,如果用户不更换家庭网关IPv6将难以真正推广使用。另外,此方案要求BRAS全面升级支持双栈,这一点对运营商来说存在一定的风险,BRAS长期运行IPv4/IPv6双协议栈对运维是一个较大的挑战

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

是基于IPv4网络快速引入IPv6的方案,现有网络的BRAS等设备不用升级改造支持IPv6,在城域网络中集中部署6RD网关。当用户有IPv6接入需求时,CPE与6RD网关之间建立IPv6 over IPv4的隧道,IPv6通过隧道转发到6RD网关,而用户的IPv4访问继续通过原有的路径

6RD方案适合还有较多IPv4公有地址储备的运营商,在现有网络快速引入IPv6服务。有些运营商或因为客户要求、或迫于竞争,需要为用户提供IPv6服务,又不希望对现有网络进行较大改造,采用6RD是一个较为经济、风险较小的选择。6RD对部分拥有较多IPv4公有地址储备的欧美运营商可能更具有吸引力。

三、DS-Lite方案

在网络中部署DS-Lite CGN设备,BRAS到核心路由器通过IPv6连接,用户CPE到DS-Lite CGN之间建立IPv4 over IPv6隧道。BRAS设备给用户CPE分配IPv6地址,IPv6流量通过BRAS直接上行到核心路由器,用户的IPv4流量到CPE后,经过IPv4 over IPv6隧道上行到DS-Lite CGN上,CGN同时具有NAT44的功能,IPv4数据经隧道解封装后,经过一次NAT44转换,最终到IPv4骨干网

DS-LITE方案的特点时全网运行IPv6单协议栈,运营商不用为用户提供IPv4地址,适合在完全新建区域采用此方案,发展用户的同时直接将支持DS-Lite的CPE直接发放给用户,彻底解决用户CPE的问题,部分新兴运营商或者希望尽快向IPv6迁移的运营商可能会更多地考虑这个方案。可以看出,对于现网存量很大的主流运营商,DS-LITE方案是一个较为远期的方案。

虽然这些方案有很多差异,但也有一个共同点:当IPv4公有地址不足时,IPv6的迁移还没有完成,采用IPv4私有地址给用户提供接入服务成为一个无法避免的选择,NAT44的使用成为必然。

基于各过渡技术的进展,运营商可以根据自己的演进特点,选择合适的过渡方案组合。从目前国内的实践看,IPv6引入进度较快的省份,大多是以双栈网络部署为基础,来引入IPv6应用,双栈网络准备好后,既可以IPv6网络的逻辑平面能力,来孵化IPv6业务和应用。在全网具备了双栈能力的基础上,通过NAT44和NAT64等翻译技术解决地址紧缺问题。与此同时,部分省份也在试验DS-LITE等纯IPv6网络的过渡方案。

华为在IPv6过渡上的创新和实践

华为一直在积极探索IPv6演进方案并进行相关技术储备。2009年,华为和中国电信深入合作,共同实现了低成本、可复制的IPv6平滑网络演进“长沙模式”,以双栈为基础,基于现网平滑升级,是国内运营网络向IPv6演进的一个重要创新和实践,相关工作获得了国际权威机构——全球IPv6论坛的认可,并成为全球第一家获得IPv6论坛认可的“IPv6 Ready ISP”。

今年4月,华为举行了IPv6演进方案和CGN产品发布会,华为IPv6演进方案有两个重要创新:第一,IPv6演进方案只需在现网基础上进行增量部署,实现了现网向IPv6的平滑演进,充分保护了运营商现网的投资;其次,通过一种单板类型,同时适配三种过渡技术方案,可以减少运营商在过渡方案不同选择的成本。

现网能否顺利实施IPv6过渡技术,标准层面的工作也非常重要。华为在IETF、ITU等国际标准组织的IPv6标准制定进行了大量的投入,并取得了丰硕的成果。截至目前,华为在IETF发布了24篇RFC,覆盖IPv6、路由、MPLS/GMPLS、P2P、安全等工作组。ITU-T的IPv6标准制定,偏重于IPv6场景和需求的研究。在本研究期(2009年-2012年)ITU-T正在制定的5篇标准中,华为主导了3篇,其中,华为携手运营商,共同完成了2个标准的起草,分别是Y.ipv6na和Y.ipv6migration。

信息通信技术让城市生活更美好”的世界电信和信息社会主题,呼应了上海世博会 “城市,让生活更美好” 的主题,IPv6是未来网络的基石,IPv6将让下一代互联网服务更加美好。华为IPv6过渡方案的创新和实践工作,将支持运营商将现网平滑演进到下一代互联网,为智能城市和信息化社会提供基于新技术的基础网络保障。