广电网络IPv6部署方案和过渡技术

2022-09-21 16:45:44 来源:写作指导

广电网络IPv6部署方案和过渡技术

摘要:本文归纳分析并对比了IPv6主流过渡技术,同时结合广电网络自身环境,从网内存量用户角度出发,提出了IPv6部署中地址规划和过渡整体方案。

关键词:广电网络;IPv6;地址规划;过渡技术

1引言

随着互联网技术不断发展,对IP地址的需求越来越多。目前,第一代无线互联网技术仍主要采用基于IPv4地址协议,但由于IPv4网络地址资源逐渐被分配殆尽,地址容量不足问题日渐突显,迫切需要新一代互联网技术满足日益增长的网络IP地址需求。早在2017年11月26日,中共中央办公厅、国务院办公厅印发了《推进互联网协议第六版(IPv6)规模部署行动计划》,提出到2025年末,网络、应用、终端全面支持IPv6,全面完成向下一代移动互联网的平滑演进升级。因此,广电网络公司加快推进下一代IPv6标准部署势在必行。

2IPv6地址规划原则

规范、科学、统一管理的无线IP地址规划制度对网络基础建设发展和业务规范发展等具有一定的指导作用。地址规划的选择重在网络规模、业务内容、服务水平和未来业务发展需求的分析基础上,对整个网络架构体系进行高度统一的设计,以有利于网络地址的统一分级与管理,以及网络路由协议的分层聚合。IPv6地址规划应当遵循以下原则。

(1)统一性分配原则

IPv6地址分配需要有统一的规划、协调和管理,从行业发展战略全局角度出发,把握好网络结构框架体系和各项关键基础业务内容,同时对今后整个市场网络环境发展趋势和业务网络环境持续稳定、良性发展等总体情况有一定前瞻性的规划。

(2)层次性原则

IPv6规划层次化可以显著降低事务管理操作的复杂、烦琐程度,提高工作效率。清晰有效的网络地址空间分配层结构可为整个网络环境安全维护、空间扩展提供保障。

(3)连续性原则

IPv6地址规划连续性策略有助于IP地址空间的最优化使用,避免地址空间的无谓浪费,但不能单纯仅从节省地址资源使用的角度考虑连续性。

(4)唯一性原则

地址信息唯一性原则是IPv6地址规划非常重要的方面。要充分考虑到其他单位、其他行业网络的实际情况,尽量做到IP地址的唯一性。

(4)可聚集性原则

IPv6地址规划应尽量划分层次,以保证聚集性,缩短路由表长度。同时,要尽量避免地址分配碎片化。

(5)个性化原则

考虑到实际业务开展情况可能会有所不同,应提供一定自主规划IP地址空间的权限。

(6)演进性原则

IPv6地址规划中应适当考虑调整需求,以应对未来网络结构可能发生的变化,降低变化带来的影响。地址规划需要考虑多个维度的因素,不同因素可能互相矛盾,因此应综合各维度的要求,寻找平衡点。考虑到管理需求不同,按照网络、平台、用户划分地址块;考虑到用户增长和业务增长,给网络地址和管理地址预留足够空间,短期内不再引入新的地址段;按不同地域用户规模分配不同数量的地址段,以提高地址的利用率,增强各地区地址的连续性;为了便于管理和聚合,通常只分配几种固定长度前缀,如/64、/48、/44等,避免分配其他长度前缀。一般建议为网关型家庭用户终端分配/60前缀地址块,为桥接型家庭用户终端分配/64前缀地址块,为政企大客户分配/48前缀地址块,具体根据实际情况自行调整。

3广电网络过渡IPv6的技术选择

目前,阻碍IPv6大规模商用的主要原因是IPv6与现有IPv4的兼容性问题,即如何实现两者之间互联互通和穿叉,如何在满足现有业务发展的同时,实现向IPv6的平稳过渡。在众多过渡技术方案中,双栈、隧道、翻译各具特色,但都是基于特定的场景,还没有哪一种技术适用于所有的应用场景。在实际网络规划部署的过程中,一般采用多种技术方案组合部署。

3.1双栈技术

双栈技术是IPv4和IPv6并存的方式,从用户侧到网络侧同时支持IPv4协议栈和IPv6协议栈,源节点根据目的节点选用不同的协议栈,网络设备根据报文协议类型,选择不同的协议栈进行处理和转发,如图1所示。双栈对网络设备、网络运维要求较高,需要网络中的每个结点都启用IPv4和IPv6协议,每个协议处理各自的协议包,增加了网络的投资成本。

3.2隧道技术

隧道技术利用一个网络隧道对各种网络协议报文进行预封装、解封装,能同时保证网络隧道直接连在任何另一个节点,在跨异构网络系统环境中实现数据的相互串行通信。通过隧道技术,底层数据承载层网络节点保持单栈,只有边界节点能实现双栈,有效完成底层数据报文及跨异构网络节点层间业务数据包间的传输。根据过渡技术,大致可分为IPv6OverIPv4技术方案和IPv4OverIPv6过渡技术,如图2、图3所示。

3.3翻译技术

翻译技术主要是指将一个静态IP协议的数据包在动态地址IPv4协议和地址类型IPv6的两种路由协议之间进行转换,实现IPv4网络与IPv6网络之间相互访问。早期的很多翻译技术,如SIIT、NAT-PT,已经完全废止,因为很多实际应用部署的案例表明,这些翻译技术虽然提高了系统资源的再利用率,但降低了网络设备自身的安全性能,还增加整个网络工程的技术复杂度和成本。目前,较成熟的翻译技术为NAT64,专注于网络演进后期,某些客户端只能运行IPv6向IPv4网络访问信息的特殊场景。相对于双栈方式,翻译技术运维及管理的工作量会减少很多,但也存在一定局限性,比如,路由爆炸、溯源困难等问题。

4广电网络IPv6过渡原则及技术方案

4.1过渡方案总体原则

广电网络选择过渡方案总体原则应遵循以下几点:能够引导或倒逼网络流量从IPv4向IPv6迁移,从根本上解决IPv4地址枯竭问题,避免二次或多次改造,充分发挥广电IPv6过渡后发优势。

4.2过渡技术方案

从用户角度出发,本文将过渡技术方案的演进模式分为4种方案,如表1所示。在方案1中,IPv4用户和IPv4应用资源占绝对主导地位,IPv4用户直连IPv4网络访问IPv4业务;但对于少量IPv4用户访问IPv6业务、少量IPv6用户访问IPv6业务或IPv4业务,只需将主干网边界路由器升级成双栈,使用隧道技术和接入侧翻译技术提供IPv6传输服务。根据过渡方案原则,此方案并不具有现实指导意义,主要用户和应用仍然基于IPv4环境,广电网络几乎没有IPv6穿越IPv4与IPv6或IPv4互通的应用场景。然而近几年,随着国家IPv6政策进一步落实,纯IPv6主干网逐渐建成,IPv4穿越IPv6与IPv4业务互通的应用场景会越来越多,同时IPv4用户、业务应用也将长期存在,基于此,方案2的优势突显出来。当下,广电网络在IP数据网的建设和改造起步较晚,现有设备基本都具备双栈功能,即使有部分设备不具备,也可通过升级解决,改造难度较小;同时在推进IPv6流量引导,无缝对接IPv4网络也具有天然优势,相比方案1更具合理性和前瞻性。实施方案3、方案4基于IPv6骨干网,以及大量IPv6用户和应用资源。由此可看出,两个方案严重脱离广电网络当前现状和社会环境,但作为IPv6后期演进技术,对广电网络IPv6后期过渡具有重要的参考价值。IPv4向IPv6的过渡是IP网络不可忽视的一个发展阶段,需要解决彼此兼容性问题,逐步实现平稳过渡,最终实现纯IPv6的部署。

5总结

当下新技术层出不穷,大数据、云计算、人工智能、5G、AR技术,加快了产业智能化和高效化,对今后发展提出了更高的要求。广电网络作为互联网的新兴力量,更要主动抓住机遇,充分利用后发优势,加快向IPv6过渡的步伐,进一步提升综合竞争力;以政策为基础,以科技为先导,以创新为动力,不忘初心,为广电IPv6规模部署和应用,以及健康发展竭尽全力,为实现我国网络强国伟大战略贡献力量。

作者:吴秋迅 刘志东 刘荣毅 黄报宁 单位:广西广播电视信息网络股份有限公司来宾分公司 广西润象信息网络工程有限公司 广西广播电视信息网络股份有限公司来宾分公司