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IPv6的几种关键技术综述  

2008-03-14 10:34:25|  分类: 积累点滴 |  标签: |举报 |字号 订阅

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随着移动和宽带技术的发展,IP地址的需求还将更大。例如,大量终端的IP接入需要更多的IP地址,面对下一代网络对IP地址的巨大需求,IPv4显然无法满足。除了IP地址问题,IPv4还存在着路由表庞大、QoS和移动等一系列问题。

   IPv4地址空间有限,就算全部互联网用户不都是永远在线,IP地址在三、四年后也将被耗尽。未雨绸缪,为解决地址空间问题以及其它一些IPv4中的疑难问题,发展了IPv6协议。>

   必须在IPv4地址枯竭前逐步引进IPv6,经过IPv6与IPv4的共存时代,最终全面过渡到IPv6。

  IPv6的几种关键技术

  路由转发技术

   IPv6作为构建网络的基础,在技术上有诸多优势,基于这些技术优势,更丰富的应用会大量出现,其应用前景也将更加广阔。同时,虽然IPv6是新的标准体系,但是它的架构仍然沿袭了TCP/IP体系,很多IPv4的相关技术应用业务,可以方便地引入到IPv6网络中。

   在路由和转发过程中,IPv6路由查找思想与IPv4相同,采用最长地址匹配,选择最优路径,同样允许路由过滤、引入、聚合等操作。IPv4的动态路由协议,经过扩展后可以在IPv6网络上运行,包括RIPng、BGP4+、ISISv6、OSPFv3。

   IPv6作为新的网络层协议,原有支持IPv4的链路层通过扩展可以方便地提供支持。如以太网支持IPv6,帧格式不变,只是通过新的协议域值为0x86DD来标识上层承载IPv6报文。在接口的处理上,通过识别不同的链路层中的协议号,将IPv4或者IPv6报文送到不同的协议栈中处理。因此,网络设备可以同时支持IPv4协议栈和IPv6协议栈。

   应用支持IPv6的技术

   IPv4网络中还存在大量应用协议,它们会在IPv6中继续使用,需要将这些IPv4上层的应用层协议移植到IPv6中。这种移植基本分为两类:一部分应用层协议可以直接将IPv4 Socket接口改为IPv6 Socket,而协议本身机制可以基本不做改动,如 Telnet等;另一部分应用层协议中包含IP地址信息,除了改用IPv6 Socket,还需要对协议本身做适度扩展,如FTP for IPv6等。

   由于IPv6并未有体系结构上的变革,总体上,应用协议也会比较方便地引入到IPv6中来。

   IPv6过渡技术

   IPv6的部署大致要经历一个渐进的过程。初始阶段,在IPv4的网络海洋中,会出现若干局部零散的IPv6孤岛,为了保持通信,这些孤岛通过跨越IPv4的隧道彼此连接。

   随着IPv6规模的应用,原来的孤岛逐渐聚合成为了骨干的IPv6 Internet网络,形成于IPv4骨干网并存的局面。在IPv6骨干上可以引入了大量的新业务,同时可以充分发挥IPv6的优势。

   为了实现IPv6和IPv4网络资源的互访,还需要转换服务器以实现IPv6和IPv4的互通。

   最后,IPv4骨干网逐步萎缩成局部的孤岛,通过隧道连接,IPv6占据了主导地位,具备全球范围的连通性。

   IPv6提供很多过渡技术来实现这个渐进过程。这些过渡技术主要围绕着解决两类问题:IPv6孤岛互通技术——实现IPv6网络和IPv6网络的互通;IPv6和IPv4互通技术——实现两个不同网络之间互相访问资源。

   目前,主要有16种过渡技术。其中,基本过渡技术有两种:双栈和隧道。

   双栈:即设备升级到IPv6的同时保留对IPv4支持,可以同时访问IPv6和IPv4设备。其中包含双协议栈支持,应用程序依靠DNS地址解析返回的地址类型,来决定使用何种协议栈。

   隧道:通过在一种协议中承载另一种协议,实现跨越不同域的互通,具体可以是IPv6-in-IPv4、IPv6-in-MPLS、IPv4-in-IPv6等隧道类型。

  常见的过渡技术

  不同的过渡技术适用于不同的网络应用环境,常见的过渡技术有手工配置隧道、IPv6 to IPv4隧道、MPLS隧道和NAT-PT。

   手工配置隧道

   手工隧道是最简单的一种实现IPv6和IPv6互通的技术,同时也是其它IP隧道技术的基础。IPv4网络和IPv6网络的边缘设备具有双栈能力,通过在两个边缘设备间手工配置隧道,将IPv6报文通过隧道封装在IPv4报文的负荷中传送到对端,解封装后再发送到目的IPv6节点。

   手工配置隧道适合于比较固定的IPv6连接,缺点是每两个IPv6网络之间都要手工建立隧道,配置较麻烦。

   IPv6 to IPv4隧道

   针对隧道手工配置的问题,一些过渡技术被提出来可以实现隧道的自动配置,如自动隧道、隧道代理(Tunnel Broker)以及IPv6toIPv4隧道等。

   IPv6 to IPv4隧道使用IPv6toIPv4地址,这种IPv6地址的前缀中包含IPv4地址,也就是隧道边缘设备的IPv4地址,使用IPv6 to IPv4地址的IPv6网络称为IPv6 to IPv4网络。

   在简单应用中,可以实现两个IPv6toIPv4网络互通,方法是在边缘设备取出目的IPv6地址中包含的IPv4地址作为隧道末端,自动建立隧道。

   在复杂的应用中,可以通过在纯IPv6网络的边缘提供IPv6 to IPv4中继设备,实现大型非IPv6 to IPv4的IPv6网络对其他IPv6 to IPv4网络的接入。

   IPv6 to IPv4隧道技术在过渡初期较为有效,无须申请正式IPv6地址就可以部署IPv6网络并接入到IPv6骨干网中。但是,由于网络使用的IPv6地址限制为特殊的IPv6 to IPv4地址,IPv6 to IPv4技术不适于在大型IPv6骨干网络中使用。

   MPLS隧道

   使用已有的MPLS VPN网络,可以较为方便地实现IPv6网络的互通。将IPv6网络视为IPv4的私网,在MPLS骨干网中为不同的IPv6网络间建立LSP隧道,并通过BGP等传递可达信息。这种方式只需对骨干网中PE设备升级,P设备无须改动。

   MPLS隧道包括两类:L2VPN和L3VPN。L2VPN隧道的实现,无须为IPv6做特殊工作,并且能够实现IPv6站点的IGP互通;L3VPN隧道的实现需要6PE的技术,它使IPv6进一步融合到MPLS网络中,但是不能做到站点间IGP的互通,各站点必须是独立的AS。

   NAT-PT

   NAT-PT是一种协议转换技术,用来解决IPv6和IPv4互通的问题。其主要思想是在IPv6节点与IPv4节点的通信时,借助于中间的NAT-PT协议转换服务器,把网络层协议头进行IPv6/IPv4间的转换,以适应对端的协议类型。

   当IPv6主机要与IPv4主机通信时,首先需要在IPv6网络中标识IPv4主机,NAT-PT网关向IPv6网络中广播一个96位的地址前缀,用96位地址前缀加上32位IPv4主机地址作为对IPv4网络中主机的标识。

   IPv6主机发给IPv4主机的报文,通过96位前缀被路由到NAT-PT网关处,对NAT-PT网关对IPv6报文头进行转换,分配临时IPv4地址标识IPv6源,报文转换为IPv4报文后发给IPv4目的主机。

   IPv4主机要与IPv6主机通信时,需要NAT-PT网关为IPv6主机分配临时IPv4地址,这种分配和绑定关系可以结合DNS完成。IPv4主机发出的报文在经过NAT-PT网关时,IPv4报文被转换为IPv6报文,并发送给IPv6主机。

   由于NAT-PT过渡方式,只需要在中间设置转换设备即可完成IPv6网络和IPv4网络的互通,应用较为简便,适用于常用的网络互通需求。

   IPv6的过渡技术中应用最广、最方便的过渡技术是双栈技术。

   IPv6网络中的存在很多双栈节点,可以利用节点上的IPv4应用,直接访问其他IPv4网络的服务,实现IPv6和IPv4的互通。

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