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      河南移動IPv6升級改造方案設(shè)計與實施

      2017-01-13 08:48郭趙強郎豐凱
      中國新通信 2016年22期
      關(guān)鍵詞:改造方案

      郭趙強+郎豐凱

      【摘要】 本文主要對IPv4升級IPv6的過渡技術(shù)進行研究,并針對河南移動網(wǎng)絡(luò)IPv6升級改造,給出了具體的升級方案。本次IPv6升級改造主要包括河南移動CMNET網(wǎng)、IP城域網(wǎng)、WLAN網(wǎng)絡(luò)、DNS系統(tǒng)、AAA認證系統(tǒng)、網(wǎng)管系統(tǒng)、BOSS系統(tǒng)。本次改造目的是根據(jù)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)狀況,結(jié)合IPv6升級、過渡技術(shù),給出相應(yīng)的升級改造方案,主要實現(xiàn)所有相關(guān)網(wǎng)絡(luò)、平臺支持IPv4/IPv6協(xié)議,并 用IPv4私網(wǎng)地址替代原有IP網(wǎng)和WLAN網(wǎng)絡(luò)使用IPv4公網(wǎng)地址。最終實現(xiàn)從用戶側(cè)、網(wǎng)絡(luò)側(cè)到后臺支撐平臺對IPv6協(xié)議的支持。

      【關(guān)鍵詞】 IPv6 過渡技術(shù) 改造方案

      一、引言

      2011年四月,亞太網(wǎng)絡(luò)信息中心(APNIC)發(fā)布了最后一段IPv4可用地址。2015年初,繼亞太、歐洲、拉美等地區(qū)IPv4地址耗盡后,北美地區(qū)IPv4地址宣布全部分配完畢。隨著互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展,現(xiàn)有的存量IPv4地址已經(jīng)遠遠不能滿足業(yè)務(wù)發(fā)展的需要。2012年2月,國家發(fā)改委發(fā)布了關(guān)于IPv6規(guī)模商用的通知,對運營商及互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)提出了發(fā)展IPv6的具體要求。

      IPv6地址的大規(guī)模啟用,可以解決互聯(lián)網(wǎng)地址短缺問題。但是IPv6和現(xiàn)網(wǎng)的IPv4地址并不兼容,因此有多種過渡技術(shù)可以使IPv4過渡到IPv6。在過渡階段,既要保證現(xiàn)有IPv4業(yè)務(wù),又要部署IPv6協(xié)議,因此,需要針對現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)條件,選擇合適的過渡技術(shù)。根據(jù)改造計劃,本次河南移動需要升級IP網(wǎng)及WLAN網(wǎng)絡(luò),以及相關(guān)的支撐系統(tǒng),維護系統(tǒng)。具體包括CMNET網(wǎng)、IP城域網(wǎng)、WLAN網(wǎng)絡(luò)、DNS系統(tǒng)、AAA認證系統(tǒng)、網(wǎng)管系統(tǒng)、BOSS系統(tǒng)。各網(wǎng)絡(luò)、平臺的改造目的既要保持現(xiàn)有IPv4業(yè)務(wù)正常運行,又要支持IPv6業(yè)務(wù)發(fā)展,滿足IPv4/IPv6用戶的接入需求。

      二、、IPv6主要過渡技術(shù)及分析

      2.1 IPv6主要過渡技術(shù)

      IPv6過渡技術(shù)主要可以分為共存技術(shù)和互通技術(shù)兩類。其中,共存主要有雙棧技術(shù)和隧道技術(shù),互通主要指IPv4與IPv6網(wǎng)絡(luò)之間的地址翻譯技術(shù)。部分主要的IPv6過渡技術(shù)分類如圖1所示:

      2.2 IPv6過渡技術(shù)對比分析

      2.2.1雙棧技術(shù)(Dual Stack)

      雙棧技術(shù)主要是要求網(wǎng)絡(luò)節(jié)點同時支持IPv6和IPv4兩種協(xié)議,網(wǎng)絡(luò)能夠在開啟IPv6的同時基本不影響現(xiàn)網(wǎng)IPv4業(yè)務(wù),需要對現(xiàn)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進行升級,并部署IPv6協(xié)議。網(wǎng)絡(luò)中同時存在IPv4/IPv6兩種路由協(xié)議。

      雙棧技術(shù)比較成熟,設(shè)備升級相對簡單,對后期維護工作量增加相對較少,并且在IPv6整體成熟后,可以平滑過渡到IPv6。

      但是雙棧技術(shù)無法解決IPv4地址不足的問題。

      2.2.2隧道技術(shù)(Tunnel)

      隧道技術(shù)指IPv6報文作為IPv4的載荷,或由MPLS承載在IPv4 網(wǎng)絡(luò)中連接多個IPv6孤島[1]。

      隧道技術(shù)主要分為手工隧道和自動隧道,其中手工隧道主要有IPv6 over IPv4手動隧道和IPv6 over IPv4 GRE隧道,可以是4-over-6, 或6-over-4隧道。自動隧道主要有6to4隧道、L2TP隧道、ISATAP隧道、6PE/6VPE。還有6RD、DSLite屬于隧道技術(shù)和翻譯技術(shù)的結(jié)合技術(shù)。

      隧道技術(shù)能很好的解決IPv4/IPv6共存問題,但是配置較為復(fù)雜,后期維護量較大,并且不利于業(yè)務(wù)大規(guī)模開展。

      2.2.3翻譯技術(shù)(Translation)

      IPv4/IPv6翻譯技術(shù)主要指設(shè)置一些互聯(lián)網(wǎng)節(jié)點,作為IPv4和IPv6互相通信的轉(zhuǎn)換節(jié)點。翻譯技術(shù)有效的解決了短期內(nèi)IPv4地址不足的問題。IPv4/IPv6的翻譯技術(shù)已經(jīng)較為成熟,現(xiàn)階段的NAT設(shè)備可以實現(xiàn)IPv4公私網(wǎng)之間、IPv4和IPv6之間的任意轉(zhuǎn)換。

      翻譯技術(shù)雖然能短期內(nèi)解決IPv6過渡的技術(shù)問題,但是沒有從根本上解決過渡問題,后期無法平滑過渡至IPv6階段。但是翻譯技術(shù)能引起部分溯源、地址沖突、網(wǎng)絡(luò)穿透等問題。

      2.3 IPv6過渡技術(shù)選擇

      河南移動現(xiàn)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備硬件硬件層面對IPv6幾乎全部支持,但是均需要升級軟件版本,才能在軟件層面支持IPv6。對于極少數(shù)硬件不支持IPv6的設(shè)備,出于投資考慮,在不影響整體網(wǎng)絡(luò)部署IPv6的情況下,不予升級。

      由于河南移動網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較大,出于對后期管理維護及業(yè)務(wù)發(fā)展角度的考慮,決定不適用隧道技術(shù)。結(jié)合用戶感知、網(wǎng)絡(luò)改造規(guī)模的角度,決定使用雙棧與翻譯技術(shù)的組合,來實現(xiàn)本次IPv6升級改造計劃。

      三、河南移動IPv6改造方案

      河南移動本次IPv6升級改造范圍主要包括河南移動CMNET網(wǎng)、IP城域網(wǎng)、WLAN網(wǎng)絡(luò)、DNS系統(tǒng)、AAA認證系統(tǒng)、網(wǎng)管系統(tǒng)、BOSS系統(tǒng)。

      改造內(nèi)容首先從網(wǎng)絡(luò)開始,對于雙星形的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),分別對兩個平面升級改造,對于各種平臺支撐系統(tǒng),在網(wǎng)絡(luò)改造完之后,進行軟件升級,盡量減少對現(xiàn)網(wǎng)影響。

      3.1 IPv6改造路由部署

      本次改造要求所有網(wǎng)絡(luò)中的三層設(shè)備全部支持IPv4/IPv6雙棧協(xié)議。原有IPv4路由協(xié)議保持不變,重新部署IPv6協(xié)議。省網(wǎng)核心路由器對外使用靜態(tài)路由和EBGP4+發(fā)布路由,從地市BRAS/SR層面到省核心層面,使用ISISv6和IBGP4+發(fā)布路由。具體目標拓撲圖如圖2。

      3.2 CMNET網(wǎng)和IP城域網(wǎng)升級方案

      現(xiàn)網(wǎng)中CMNET省網(wǎng)設(shè)備(PB和MB設(shè)備)已經(jīng)全部支持雙棧,無需升級改造,但需要部署IPv6協(xié)議棧。IP城域網(wǎng)SR、BRAS設(shè)備,全部進行軟件升級,逐臺設(shè)備與省網(wǎng)設(shè)備開通IPv6協(xié)議。具體改造網(wǎng)絡(luò)拓撲圖參照圖2。

      其中BRAS設(shè)備主要承載個人用戶,地址池采用IPv4私有地址和IPv6地址。在省核心新增兩臺地址轉(zhuǎn)換設(shè)備,承載全省IPv4私有地址到IPv4公有地址的轉(zhuǎn)換;也可以承載單棧用戶的地址翻譯需求。具體網(wǎng)絡(luò)如圖3所示。

      3.3 WLAN網(wǎng)絡(luò)升級方案

      主要現(xiàn)網(wǎng)中AC、AP以及三層交換機進行軟件升級,以支持支持IPv6地址的識別和處理,原有IPv4協(xié)議保持不變。

      AC-SR上聯(lián):IPV4路由協(xié)議保持不變。在AC上部署IPV6默認路由,下一跳為旁掛SR,用于用戶IPV6流量的轉(zhuǎn)發(fā)。

      在SR上將AC的IPV6用戶地址池網(wǎng)段引入BGP后發(fā)布到CMNET,同時在SR上配置到對應(yīng)AC的回程IPV6靜態(tài)路由,下一跳為SR與AC 互聯(lián)IPV6地址

      具體改造網(wǎng)絡(luò)拓撲圖參照圖4。

      3.4 支撐系統(tǒng)IPv6升級方案

      DNS系統(tǒng)、AAA認證系統(tǒng)、網(wǎng)管系統(tǒng)、BOSS計費系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)部分的升級改造主要重新部署IPv6協(xié)議,保持原有IPv4協(xié)議不變。

      對于DNS系統(tǒng),軟件方面主要增加AAAA和A6記錄及雙棧訪問功能,授權(quán)服務(wù)器增加AAAA或A6記錄,緩存服務(wù)器IPv6域名正向、逆向解析功能。

      對于AAA認證系統(tǒng),軟件方面主要增加與BRAS/SR交互新增的IPv6相關(guān)屬性,固定寬帶上網(wǎng)業(yè)務(wù)和WLAN上網(wǎng)業(yè)務(wù)IPv6及雙棧用戶的各種認證計費功能,識別IPv6及雙棧用戶,IPv4及IPv6地址記錄溯源等功能。

      網(wǎng)管系統(tǒng)主要在原有的基礎(chǔ)上新增部分網(wǎng)絡(luò)設(shè)備IPv6屬性。

      BOSS計費系統(tǒng)主要增加對IPv6用戶或者雙棧用戶的IPv6計費屬性。

      具體改造網(wǎng)絡(luò)拓撲圖參照圖5。

      四、結(jié)束語

      現(xiàn)階段的任何過渡技術(shù)都只是暫時的,IPv6的大規(guī)模部署勢在必行,針對河南移動IPv6升級改造方案的設(shè)計與實施,綜合考慮了各種技術(shù)方案、改造工作量、業(yè)務(wù)部署復(fù)雜度、用戶感知、后期維護管理、后期平滑過渡、投資性價比等多方面因素,給出了合理的方案設(shè)計與實施規(guī)劃,對后期其他運營商網(wǎng)絡(luò)改造有極大的借鑒意義。

      參 考 文 獻

      [1] 周慶春IPv4和IPv6共存策略及過渡技術(shù)[J].電信技術(shù),2015 (04).

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