電力通信網(wǎng)IPv6過渡技術的研究分析

李彬 殷芳 楊軍

【摘要】 2011年2月ICANN（國際互聯(lián)網(wǎng)名稱和編號分配公司）宣布全球43億個IPv4地址已分配完畢，為解決地址資源的匱乏的問題，各國將視角轉向下一代互聯(lián)網(wǎng)IP層技術——IPv6技術。本文介紹了三種主要的的IPv6過渡技術：IPv6/IPv4雙棧技術、隧道技術和協(xié)議翻譯技術，接著結合江西數(shù)據(jù)通信網(wǎng)現(xiàn)狀，提出三種通信網(wǎng)IPv4至IPv6過渡方案，通過對比分析得出最佳方案，最后簡要闡述了公司IPv6演進路線。

【關鍵詞】 電力 通信網(wǎng) IPv6 過渡技術

一、引言

近年來，隨著云計算、物聯(lián)網(wǎng)以及移動互聯(lián)網(wǎng)等技術的迅猛發(fā)展，全球對IP地址的需求大幅增加。智能電網(wǎng)作為物聯(lián)網(wǎng)的重要應用，已經(jīng)在全國各地開展示范工程推廣。智能電網(wǎng)對IP地址的大量需求，迫切需要基于下一代互聯(lián)網(wǎng)技術的信息通信平臺作為支撐。具有巨大地址空間的IPv6已經(jīng)成為下一代互聯(lián)網(wǎng)IP層技術。作為下一代互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，IPv6是針對IPv4面臨的問題而提出的。同IPv4相比較，IPv6在地址容量、安全性、移動性以及服務質量等方面有了明顯的改進。

二、IPv6過渡技術分析

現(xiàn)階段全球絕大多數(shù)網(wǎng)絡仍是IPv4，過渡到IPv6還需要很長一段時間。在此期間，IPv4與IPV6是共存的，過渡技術就是用來解決兩個版本IP網(wǎng)絡互通的問題。過渡技術總體可以分為三類：IPv6/IPv4雙棧技術、隧道技術和IPv4/ IPv6協(xié)議翻譯技術。

2.1 IPv6/IPv4雙協(xié)議棧技術

雙棧技術是IPv4向IPv6過渡的一種有效的技術。網(wǎng)絡中的節(jié)點要求同時支持IPv4和IPv6協(xié)議棧，源節(jié)點根據(jù)目的節(jié)點的不同選用不同的協(xié)議棧，而網(wǎng)絡設備根據(jù)報文的協(xié)議類型選擇不同的協(xié)議棧進行處理和轉發(fā)。雙協(xié)議棧部署簡單，是所有過渡技術的基礎，被國內(nèi)外運營商廣泛采用，但雙協(xié)議棧技術沒有完全解決IPv4地址短缺的問題。

2.2隧道技術

隧道（tunnel）是指一種協(xié)議封裝到另外一種協(xié)議中的技術。隧道技術提供了兩個IPv6節(jié)點之間通過IPv4網(wǎng)絡實現(xiàn)互連通信，以及兩個IPv4節(jié)點之間通過IPv6網(wǎng)絡實現(xiàn)互連通信的技術。

隧道類型有多種，根據(jù)隧道協(xié)議的不同分為IPv4 overIPv6隧道和IPv6 over IPv4隧道。按照隧道終點地址的獲得方式，可將隧道分為配置型隧道（如手工隧道、GRE 隧道）和自動型隧道（如隧道代理、6to4、6over4、6RD、ISATAP、基于MPLS 的隧道6PE和6VPE等）。隧道技術的特點是不要求網(wǎng)絡所有設備都支持雙協(xié)議棧，只要求隧道兩端的設備支持兩種協(xié)議。缺點是不能實現(xiàn)IPv4節(jié)點與IPv6節(jié)點的直接通信。

2.3協(xié)議翻譯技術

協(xié)議翻譯技術是為了提供了IPv4網(wǎng)絡與IPv6網(wǎng)絡之間的互訪技術，也就是使IPv6主機可以訪問IPv4主機，IPv4主機可以訪問IPv6主機。相關的技術有NAT-PT和IVI技術。

NAT-PT是IETF最先提出的解決IPv4/IPv6互通問題的解決方案。通過與SIIT 協(xié)議轉換和傳統(tǒng)的IPv4 下的動態(tài)地址翻譯NAT以及適當?shù)膽脤泳W(wǎng)關ALG相結合，實現(xiàn)了純IPv6 的主機和純IPv4 主機間的相互通訊。但NAT-PT技術由于其協(xié)議自身存在不少缺陷，帶來很多的部署問題和安全漏洞，所以IETF已經(jīng)不推薦使用NAT-PT。

IVI基于運營商路由前綴的無狀態(tài)IPv4/IPv6翻譯技術，該方案是由清華大學李星教授提出的IPv4和IPv6的翻譯技術，并已形成5 個IETF 的RFC 標準。目前IVI已經(jīng)在我國的純IPv6網(wǎng)絡CERNET2正常運行四年以上，并得到了思科、華為、中興通訊等設備廠商的支持，具有良好的運用前景。

三、電力通信網(wǎng)IPv4-IPv6過渡技術研究

3.1 通信網(wǎng)現(xiàn)狀

江西公司現(xiàn)有IPv4數(shù)據(jù)通信網(wǎng)已具備一定規(guī)模，采用MPLS VPN （標簽交換虛擬專用網(wǎng)絡）技術設計建設。全網(wǎng)使用IP over SDH技術進行組網(wǎng)，雙機雙平面方案配置。目前通信數(shù)據(jù)網(wǎng)已運行信息、視頻等多個VPN，其中信息VPN承載大量與企業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)營活動相關的業(yè)務流量。

3.2 過渡技術分析

基于IPv6的電力通信網(wǎng)與智能電網(wǎng)的結合，一方面可以滿足物聯(lián)網(wǎng)、云計算等技術在智能電網(wǎng)應用中對網(wǎng)絡地址的大量需求，另一方面也可以滿足電網(wǎng)與IPv4/IPv6用戶信息交互，推動智能電網(wǎng)的全面建設。在公司“信息通信十三五規(guī)劃”中，公司提出逐步建設IPv6網(wǎng)絡的規(guī)劃。在充分考慮IPv6網(wǎng)絡與現(xiàn)有的業(yè)務系統(tǒng)不發(fā)生沖突的基礎上，公司可采用新建一個IPv6 VPN方案，將IPv6與IPv4業(yè)務流量隔離。由于數(shù)據(jù)通信網(wǎng)IPv4至IPv6演進是一個長期過程，可采用以下三種方案實現(xiàn)過渡：

方案一：采用隧道技術

該方案最為保守，對現(xiàn)網(wǎng)改動最小。只需在數(shù)據(jù)網(wǎng)CE路由器上運行雙協(xié)議棧，開啟IPv6協(xié)議。方案的缺點是在CE路由器的隧道上并沒有為IPv6帶來MPLS VPN的對等體模型的優(yōu)勢，且CE路由器需要運行雙協(xié)議棧，這樣會增加設備負載，降低路由器處理能力和轉發(fā)效率，因此不建議采用。

方案二：采用6PE（IPv6 Provider Edge）技術

該方案較為穩(wěn)健。部署IPv6可以實現(xiàn)多點對多點的IPv6孤島訪問，需要新購IPv6業(yè)務CE路由器，PE和CE路由器均需運行IPv6協(xié)議。該方案不用改變現(xiàn)有網(wǎng)絡結構，有利于快速部署IPv6網(wǎng)絡，但它沒有VPN的概念，隨著未來接入IPv6網(wǎng)絡的業(yè)務逐漸增多，各項業(yè)務流量無法實現(xiàn)的相互隔離，安全性也不能得到保證，因此不建議采用。

方案三：采用6VPE（IPv6 VPN Provider Edge）技術

該方案為優(yōu)選方案。通過部署IPv6 MPLS VPN，可有效做到各項業(yè)務流量之間的相互隔離，而且CE與PE路由器之間具有VPN的對等體模型的優(yōu)勢，業(yè)務安全性也可得到有效保障。部署方式和現(xiàn)有IPv4 MPLS VPN方式類似，不必改變現(xiàn)有網(wǎng)絡結構，只需新購IPv6業(yè)務CE路由器，開啟IPv6協(xié)議。PE路由器運行雙協(xié)議棧，骨干網(wǎng)可繼續(xù)采用IPv4協(xié)議。原有PE路由器和新增CE路由器運行IPv6協(xié)議并配置相應的VPN和VRF接口。

3.3 演進路線

1、IPv6穿越IPv4通信網(wǎng)的應用

隨著 IPv6 的部署規(guī)模擴大，IPv6分布于廣域網(wǎng)不同區(qū)域。Ipv6需穿越Ipv4骨干通信網(wǎng)，并運行 IPv6 業(yè)務。數(shù)據(jù)通信網(wǎng)采用MPLS VPN技術進行數(shù)據(jù)交互。骨干網(wǎng)兩端IPv6區(qū)域，需通過隧道技術或6VPE技術互相通信，網(wǎng)絡中仍存在一定數(shù)量的雙協(xié)議棧節(jié)點。

2、IPv6 全網(wǎng)覆蓋

在規(guī)劃末期，公司IPv6 進一步廣泛部署，大部分業(yè)務運行于 IPv6 網(wǎng)絡上，基本不存在 IPv6 孤島，網(wǎng)絡中 IPv4 局域網(wǎng)和雙協(xié)議棧點逐步消失，全網(wǎng)設備單軌運行IPv6協(xié)議。

四、結束語

IPv6技術是互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢。IPv6技術在中國已蓄勢待發(fā)，將帶動包括智能電網(wǎng)在內(nèi)大量相關服務和產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，擁有廣闊的應用前景。

參 考 文 獻

[1] 汪曉巖. IPv6技術在智能電網(wǎng)中的應用研究[J].電力信息與通信技術，2013：11（4）.

[2] 馬釗，尚宇煒，張偉，李子韻，許洪華.全球能源互聯(lián)網(wǎng)背景下IPv6技術在智能配電網(wǎng)中的應用研究[J].電力信息與通信技術，2016（3）.

[3] 張帆. 基于IPv6的電力數(shù)據(jù)專網(wǎng)應用研究[J].華南理工大學，2011.

[4] 王曉峰，吳建平.互聯(lián)網(wǎng)IPv6過渡技術綜述[J].小型微型計算機系統(tǒng).2006（3）.