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解决IPv4向IPv6过渡的难题

华为技术 金席?? 2011年01月25日 ?? 收藏0

  运营商所需要的IPv6演进方案,首先要能够解决IPv4的地址短缺问题,由于时间紧迫,这个方案还要具备较高的成熟度,而且部署简单。其次,运营商还需要长远考虑,确定中后期的演进路线。 

  互联网名称与数字地址分配机构(ICANN)公布的最新数据表明,全球IPv4地址仅剩余2.52亿个,不到总量的6%,预计IPv4地址会在2011年8月耗尽。随着物联网、移动互联网、IPTV、宽带上网等业务不断发展壮大,运营商不停地扩大网络规模,这也使IPv4地址枯竭的速度更快了。业内人士认为,IPv6是解决IPv4地址短缺的争议最少的方案。

  运营商的困惑

  运营商将IPv4升级为IPv6网络的过程,就好像将旅馆的所有客房重新粉刷、更换家具设施,同时还要保障旅馆不停业,甚至接待更多旅客;并且旅馆老板还要考虑成本投入,难度可想而知。运营商在升级到IPv6时,普遍面临下面三个挑战。

  方案众多

  IETF有观点认为:“IPv6最大的败笔,在于无法向前兼容IPv4协议。”这也是从IPv4升级到IPv6,出现众多演进方案的根本原因。虽然这些方案的技术不外乎三类——双栈、隧道和地址转换,但在不同细枝末节上的变种已超过20余种,如NAT444、NAT64、NAT-PT、DS- Lite、6RD、IVI等。

  这些技术方案有的可以缓解IPv4地址短缺的燃眉之急,有的可以帮助运营商应对来自终端用户或自身网络建设的IPv6部署需求。各种技术方案的应对场景不同,再加上运营商的网络基础各异,这都增加了运营商选择方案的难度。
成本敏感

  电信行业显然已经不再是早年的“朝阳产业”,运营商也在不断降低毛利以吸引更多用户,抵抗竞争压力。尤其是2008年的全球金融危机之后,电信行业也不可避免地陷入投资额下降的困境。在IPv6网络演进的问题上,运营商的改造规模覆盖了终端、接入、城域、骨干等各个环节,几乎是全网升级,设备采购量和资金投入自然不小。如何降低TCO,保护投资,也是运营商需要考虑的关键问题之一。

  平滑演进

  IPv6的演进不可能一蹴而就,不同电信业务、不同应用场景在不同阶段对IPv6演进方案有着不同需求。因此,基于各过渡技术的进展,运营商需要根据自己的特点,选择合适的过渡方案组合。在这个过程中,运营商不仅要解决目前的地址枯竭问题,还要兼顾长期的演进过程更加平稳,以达到保护投资的目的。

  IPv6演进之道

  运营商所需要的IPv6演进方案,首先要能够解决IPv4的地址短缺问题,由于时间紧迫,这个方案还要具备较高的成熟度,而且部署简单。其次,运营商还需要长远考虑,确定中后期的演进路线。在全盘考虑整个网络改造的过程中,运营商要注意控制投资成本,保护前期采购的设备能够得到充分使用。

  初期过渡方案NAT444

  NAT444方案由日本NTT提出,其主要思想是将NAT44部署位置提高,由运营商部署运营级NAT44设备CGN,同时与用户侧的NAT组成两级地址转换,形成三块地址空间,即用户侧私有地址、运营商私有地址、公网地址。这也是NAT444名称的由来。NAT444方案可以提高IPv4地址的复用率,缓解地址枯竭问题,而且便于部署,只需在汇聚层或者核心层增加CGN设备即可,无需进行较大规模的设备替换。从用户感知度、技术成熟度和部署难易度等方面考虑,NAT444是目前比较好的方案。

  下面分析一下成本问题。假设整体改造一张拥有100万宽带用户的城域网,分别采用NAT444、6RD和DS-Lite三种方案来进行。由于NAT444部署简单,不需要家庭网关的支持,所以仅需升级城域网基础设施,增加CGN设备,其费用约为400万美金。6RD和DS-Lite方案除了要在城域网中增添专用网关之外,均需要家庭网关的支持,以每个家庭网关43美金计算,这两个方案的费用开销在4700万美金以上。显然,NAT444方案最具成本优势。
长期演进方案DS-Lite

  NAT444虽然拥有成熟可靠、部署简单以及节省投资等优势,可以有效缓解运营商眼下的困难,但并不能真正引入IPv6网络。就面向未来而言,DS-Lite(配合NAT64方案)作为双栈技术的改进版本,是业界公认的中后期演进方案。

  DS-Lite方案主要解决IPv4或者双栈用户穿越运营商IPv6网络,进而访问IPv4服务的问题。运营商只提供IPv6接入,为 CPE(Customer Premise Equipment)分配IPv6前缀,CPE为其内部网络分配IPv6地址以及IPv4私有地址,同时CPE实现IPv4 DNS proxy,便于支持基于IPv4的DNS查询。IPv4报文从终端发送到CPE,CPE将其封装到IPv6隧道中,在CGN上进行解封装,以及将 IPv4报文进行NAT44翻译。


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IPv4? IPv6? ICANN?

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