韋樂平：向IPv6過渡的網(wǎng)絡(luò)演進策略思考

　　韋樂平 中國電信集團公司

　　【摘 要】文章從現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀出發(fā)，提出了向IPv6過渡的基本策略，然后重點分析了向IPv6過渡的網(wǎng)絡(luò)演進策略，最后文章提出了有關(guān)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的若干戰(zhàn)略性思考。

　　【關(guān)鍵詞】下一代互聯(lián)網(wǎng) IPv6 IPv4

　　1 向IPv6過渡的網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀

　　向下一代互聯(lián)網(wǎng)的過渡涉及方方面面，其中網(wǎng)絡(luò)的情況最為復(fù)雜，也需要最長的準備時間和最平滑的演進策略。因而網(wǎng)絡(luò)先行是向IPv6過渡的基本共識。那么究竟現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)支持IPv6的情況怎么樣？下面就來做一個大致的分析：

　　1.1 標準

　　經(jīng)過了這么多年的工作，IPv6協(xié)議的核心技術(shù)標準已經(jīng)成熟，但是其中IPv4與IPv6翻譯、IPv6組播、物聯(lián)網(wǎng)標準等尚未完成，但不會影響發(fā)展和過渡，可以隨著商用化進程逐步完善。

　　1.2 產(chǎn)業(yè)鏈

　　產(chǎn)業(yè)鏈的情況比較復(fù)雜，需要分門別類講述。初步調(diào)研結(jié)果，不盡人意。首先，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備最主要是路由器問題較突出，骨干網(wǎng)情況好些，除個別廠家或個別板卡外，多數(shù)硬件沒有問題，但是很多路由器軟件需要升級。城域網(wǎng)情況比較復(fù)雜，多數(shù)BRAS硬件問題不大，但是大部分軟件不支持IPv6功能，特別是PPPoE撥號功能。少數(shù)SR硬件要升級，約50%需要軟件升級。CR硬件沒問題，約50%需要軟件升級。移動分組域的PDSN硬件沒有問題，但是不少設(shè)備需要軟件升級。就接入網(wǎng)而言，盡管傳輸和交換系統(tǒng)基本都不支持IPv6的組播、流標識、基于三層的ACL功能等，但不影響初期IPv6業(yè)務(wù)的開展，可以將傳輸和交換系統(tǒng)作為純2層處理，將3層功能放在BRAS和網(wǎng)關(guān)處理；就網(wǎng)關(guān)而言，基本不支持IPv6，特別是路由型網(wǎng)關(guān)，其認證和地址分配需IPv6地址前綴、流標識、基于三層的ACL等，需要升級換代。

　　其次，讓我們來看看核心網(wǎng)設(shè)備。目前，無論是現(xiàn)有核心層的軟交換，還是正在試驗應(yīng)用的IMS，都不支持IPv6協(xié)議，相關(guān)的核心網(wǎng)元也都不支持IPv6協(xié)議，但是并不急迫，暫時可以繼續(xù)采用私有IPv4地址。此外，移動分組域的PDSN硬件沒有問題，但是不少設(shè)備需要軟件升級才行。

　　再有，固網(wǎng)3A系統(tǒng)和DNS系統(tǒng)以及網(wǎng)管和IT系統(tǒng)硬件基本沒有問題，但是不少設(shè)備需要軟件升級，特別是網(wǎng)管和IT系統(tǒng)是內(nèi)部自己使用，不影響業(yè)務(wù)提供，因此向IPv6的過渡需求并不急迫，可以適度滯后。

　　還有，終端可能是過渡的很大瓶頸。對于固定終端而言，由于成本敏感，數(shù)量又大，硬件配置較低，因而基本都不支持IPv6，需要升級換代，但實施起來并不難，問題主要出在投資和規(guī)模量產(chǎn)方面。對于移動終端而言，差距較大。對于CDMA制式的終端，有兩種模式來支持IPv6，最簡單的方法是可以暫時采用中繼模式，實現(xiàn)IPv6的透傳，此時不支持DoA版本下的QoS，是一大缺陷。長遠看，需要支持網(wǎng)絡(luò)模式，實現(xiàn)IP層中繼�，F(xiàn)在，采用高通6801系列后的芯片都能支持，6055芯片的數(shù)據(jù)卡代碼升級后也可以。

　　最后，最基礎(chǔ)的軟硬件條件，就協(xié)議棧和應(yīng)用軟件而言，主流的通用協(xié)議棧都可以支持IPv6協(xié)議，而多數(shù)應(yīng)用軟件往往還不支持IPv6，需要升級或開發(fā)。就集成電路而言，主流NP和ASIC都已經(jīng)能支持IPv6協(xié)議，沒有什么問題。

　　總體而言，由于向IPv6的過渡涉及的面太廣，任何一個部分的問題都會影響到總體過渡進程，需要十分細致周到的安排。據(jù)著名通信網(wǎng)站Light Reading的最新報導(dǎo)，通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以外的領(lǐng)域在向IPv6的過渡準備方面做得很差，至少超過50%的IT設(shè)備廠家還沒有做好準備。實際上影響面還要大，因為向IPv6的過渡涉及到一切連接到網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備，而不僅僅是通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，例如打印機和傳真機之類的輔助設(shè)備也要求支持IPv6。這方面要走的路還很長。

　　2 向IPv6過渡的基本策略

　　向IPv6的過渡是龐大的系統(tǒng)工程，在時間跨度上、技術(shù)復(fù)雜性上以及資金投入上都不能掉以輕心，需要全面慎重謀劃，實施盡可能平滑的過渡�；�本策略是使用戶和互聯(lián)網(wǎng)SP/CP能夠以合理的成本，使用IPv6 協(xié)議和規(guī)則接入IPv6互聯(lián)網(wǎng)，在更大的網(wǎng)絡(luò)平臺上進行安全、可靠、可管可控的通信，同時還始終與現(xiàn)有IPv4網(wǎng)實現(xiàn)互聯(lián)互通，能夠使用現(xiàn)有的IPv4業(yè)務(wù)和應(yīng)用。為此，向IPv6過渡的基本策略考慮是：

　　◆以盡可能小的成本，最大限度地保護既有網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)的投資；

　　◆不明顯增加運營商的運營負擔(dān)；

　　◆不降低用戶對于網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)的體驗；

　　◆對于現(xiàn)有業(yè)務(wù)和應(yīng)用的影響盡量小，又可以逐步引入IPv6新業(yè)務(wù)。

　　3 向IPv6過渡的基本網(wǎng)絡(luò)技術(shù)手段

　　向IPv6過渡的網(wǎng)絡(luò)演進策略不僅與企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)的歷史現(xiàn)狀、發(fā)展戰(zhàn)略和市場策略密切相關(guān)，而且網(wǎng)絡(luò)的不同部分會有不同的演進策略，需要進行深入仔細的研究和摸索。

　　雙棧方式、隧道方式和IPv4/IPv6協(xié)議轉(zhuǎn)換方式是目前向IPv6網(wǎng)絡(luò)過渡的三大基本技術(shù)實現(xiàn)手段。所謂雙棧方式，就是將路由器升級或更新為IPv4/IPv6雙棧路由器，從而可以同時支持IPv4/IPv6兩張網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)向IPv6的平滑過渡，其優(yōu)點是IPv4和IPv6間的互通性好，無需專門IPv6路由器和鏈路，現(xiàn)有設(shè)備按自然淘汰速度逐步更新為雙棧即可。其缺點是每個IPv6節(jié)點都需要一個內(nèi)嵌IPv4地址的IPv6地址，并不解決IPv4地址短缺問題；其次IPv6和原有IPv4流量會爭搶帶寬和路由器資源，影響IPv4網(wǎng)絡(luò)性能；再有網(wǎng)絡(luò)升級和維護費用較大。其主要適用于IPv4地址尚有一定余量的運營商，特別是骨干網(wǎng)和城域網(wǎng)，其次是接入網(wǎng)。

　　第二種方案是隧道方式：即將IPv6包封裝到IPv4包，并通過IPv4網(wǎng)絡(luò)傳到對端實現(xiàn)IPv6通信的方式。其優(yōu)點主要是透明性、簡單、投資省、只需出入口作配置即可�；�于MPLS網(wǎng)絡(luò)的6PE方式可以被看作特例。其缺點是不能解決IPv4地址耗盡問題，當(dāng)隧道數(shù)大時，有N平方擴展性問題，而且IPv6和IPv4流量間會爭搶帶寬和路由器資源，還有一個問題是不能解決IPv4與IPv6節(jié)點的互通問題。這種方案適于初期流量較小、隧道不太長、同協(xié)議孤島間互聯(lián)的應(yīng)用場合。

　　第三種方式是在IPv4網(wǎng)絡(luò)與IPv6網(wǎng)絡(luò)之間進行協(xié)議轉(zhuǎn)換方式來實現(xiàn)兩張網(wǎng)之間的互聯(lián)互通。其優(yōu)點是可以實現(xiàn)IPv4節(jié)點與IPv6節(jié)點間的互通，實現(xiàn)現(xiàn)有IPv4資源的共享，緩解IPv4地址短缺的壓力等。其缺點是破壞了網(wǎng)絡(luò)端到端的透明性，限制了端到端的通信，不支持應(yīng)用層協(xié)議中含IP地址、端口等信息的應(yīng)用程序，以及需要在應(yīng)用層進行認證、加密的應(yīng)用程序。為了支持各種應(yīng)用層進行協(xié)議轉(zhuǎn)換，需要開發(fā)和部署大量設(shè)備，增加了網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的復(fù)雜性，影響了網(wǎng)絡(luò)的擴展性，同時增加了網(wǎng)絡(luò)的成本，破壞了互聯(lián)網(wǎng)的開放性和上層服務(wù)的獨立性。

　　考慮到中國電信復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)現(xiàn)狀，需要根據(jù)實際情況，綜合運用上述三種過渡方式�？傮w過渡策略是：IP網(wǎng)絡(luò)的核心層和匯聚層采用雙棧方式進行過渡，但是在初期IPv6流量不大的情況下，可以在CN2上采用6PE過渡；接入層首選雙棧方式，以短距離隧道方式作為補充；IPv4/IPv6協(xié)議轉(zhuǎn)換方式僅限于局部應(yīng)用，不適合大規(guī)模普遍部署，其部署位置應(yīng)盡量靠近核心。

　　可見，雙棧方式是過渡的主要方式，盡管不能解決IPv4地址的耗盡，但是卻能為運營商龐大的網(wǎng)絡(luò)提供向IPv6過渡的平滑手段。需要注意的是，目前不少路由器設(shè)備開啟雙棧功能后，其轉(zhuǎn)發(fā)性能和控制面收斂性能將明顯劣化，因此必須優(yōu)化軟件，實施軟件升級，才能保障性能不受明顯影響，有些甚至需要更換硬件才能解決問題。

　　4 向IPv6過渡的網(wǎng)絡(luò)演進策略

　　下面就網(wǎng)絡(luò)幾個主要部分的過渡策略進行討論。

　　4.1 骨干網(wǎng)的過渡策略

　　初期IPv6流量不大時，可以首先在CN2網(wǎng)絡(luò)的邊緣開啟6PE。

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