IPv6環(huán)境下的PPPoE接入技術(shù)研究

陳 琦

（中國電信股份有限公司廣東研究院 廣州510630）

1 引言

IPv6良好的可擴展性和出色的管理控制機制，得到了廣泛的認可。隨著IPv4地址枯竭時間的臨近，業(yè)界正緊鑼密鼓地推進IPv6技術(shù)現(xiàn)網(wǎng)應(yīng)用工作。IPv6的應(yīng)用，將會推進相關(guān)技術(shù)和配套設(shè)施的升級。PPPoE在IPv4網(wǎng)絡(luò)中是一種被廣泛采用的寬帶接入方式，技術(shù)成熟，相關(guān)標準或規(guī)范較完善，但它能否較好地適應(yīng)IPv6網(wǎng)絡(luò)有待深入研究。

2 IPv6環(huán)境下PPPoE接入方式的典型組網(wǎng)

IPv6環(huán)境下常見的PPPoE接入方式組網(wǎng)如圖1所示，BRAS為接入控制路由器，AAA Server為PPPoE的認證服務(wù)器，Peer為PPPoE接入終端。

3 IPv6環(huán)境下PPPoE接入的實現(xiàn)

PPPoE即以太網(wǎng)上的PPP，PPP較早的標準RFC 1661中定義了如下3個部分：一種封裝多協(xié)議數(shù)據(jù)報的方法；一種鏈路控制協(xié)議（link contol protocol，LCP），用于建立、配置和測試數(shù)據(jù)鏈路連接；一個網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議（NCP）簇，用于建立和配置不同的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議。這3個部分確定了PPP的基本架構(gòu)及演進方向。PPPoE標準是建立在PPP標準基礎(chǔ)之上，可以認為是PPP的延伸或細化。PPPoE標準規(guī)定了PPPoE在以太網(wǎng)上建立一個邏輯連接（PPPoE discovery stage）。建立邏輯連接之后，PPPoE進入PPP鏈路確立階段、PPP認證階段、PPP網(wǎng)絡(luò)層建立和配置階段。而PPPoE斷開連接、釋放資源的過程與建立連接的過程相反，先是斷開NCP連接（因為NCP配置網(wǎng)絡(luò)層一個協(xié)議或多個協(xié)議，單個配置協(xié)議中斷，可能并不影響PPPoE連接，有時會忽略這個階段），而后斷開LCP連接，最后斷開邏輯連接。

在IPv6環(huán)境下的PPPoE接入，當完成邏輯連接、PPP鏈路確立、PPP認證后，NCP協(xié)商配置IPv6協(xié)議參數(shù)時使用IPv6CP協(xié)議完成IPv6的接口ID的協(xié)商配置，IPv6協(xié)議所需要的其他參數(shù)配置未涉及。

3.1 各種實現(xiàn)方式的原理與特點

目前，IPv6環(huán)境下PPPoE接入是通過以下兩種方式完成網(wǎng)絡(luò)層IPv6協(xié)議其他參數(shù)配置的。

（1）PPPoE+NDRA方式

通過DHCPv6下傳IPv6地址前綴以及指定IPv6的DNS地址。在完成前3個階段后，Peer和BRAS之間已經(jīng)建立了二層的鏈路連接，在IPv6CP階段，Peer在PPPoE邏輯接口上完成協(xié)商接口ID過程，并生成link-local地址，但PPPoE邏輯接口還未獲取IPv6公網(wǎng)地址。之后，Peer發(fā)起NDRS請求，BRAS收到NDRS后回應(yīng)的NDRA中包含IPv6公網(wǎng)前綴，Peer收到NDRA后自動生成IPv6公網(wǎng)地址，完成配置Peer的PPPoE邏輯接口IPv6公網(wǎng)地址，但是IPv6的DNS地址Peer還未獲取，此時如果Peer的PPPoE邏輯接口設(shè)定DNS地址自動獲取，那么Peer會通過DHCPv6協(xié)議報文發(fā)起information-request，BRAS通過DHCPv6的reply報文回應(yīng)請求報文，下傳DNS地址給Peer，至此，Peer上的PPPoE邏輯接口IPv6協(xié)議配置完成。

（2）PPPoE+DHCPv6方式

通過NDRA下發(fā)IPv6地址前綴、DHCPv6下發(fā)IPv6的DNS地址。在完成前4個階段后，Peer在PPPoE邏輯接口上完成接口ID配置并生成link-local地址，但還未獲取IPv6公網(wǎng)地址。而后，Peer通過DHCPv6協(xié)議報文發(fā)送Solicit組播報文請求IPv6前綴及DNS地址，BRAS發(fā)送Advertise單播報文響應(yīng)，Peer向BRAS發(fā)送Request報文，BRAS使用Reply報文確認分配IPv6前綴以及DNS地址。Peer根據(jù)獲取的IPv6前綴生成IPv6公網(wǎng)地址，完成網(wǎng)絡(luò)層IPv6協(xié)議配置。Peer也可以直接通過DHCPv6獲取IPv6地址和DNS地址，完成網(wǎng)絡(luò)層IPv6協(xié)議配置。

上述兩種配置方式存在諸多不足，具體表現(xiàn)在以下幾個方面。

·從客戶體驗角度來看，客戶需要改變上網(wǎng)習(xí)慣，要么使用專用PPPoE接入軟件認證上網(wǎng)，要么使用Peer自帶PPPoE客戶端在完成前3個階段后，設(shè)定Peer端創(chuàng)建PPP網(wǎng)絡(luò)適配器的參數(shù)上網(wǎng)。

·PPPoE連接斷開需要聯(lián)動其他協(xié)議，這增加了獨立運行的各協(xié)議間的關(guān)聯(lián)性。

·就PPPoE+NDRA配置方式而言，在IPv6CP階段結(jié)束后，要觸發(fā)ND協(xié)議發(fā)送NDRS報文，如果在這個過程中未能觸發(fā)ND協(xié)議發(fā)送NDRS報文，那么網(wǎng)絡(luò)層可能獲取不到IPv6前綴，Peer不能生成IPv6公網(wǎng)地址。PPPoE+DHCPv6配置方式同樣存在這個問題，另外如果PPPoE+DHCPv6方式選擇直接下傳IPv6地址，那么PPPoE斷開前還要觸發(fā)DHCPv6釋放分配的IPv6地址。

·這兩種方式配置網(wǎng)絡(luò)層IPv6協(xié)議，要求Peer和BRAS都必須支持DHCPv6功能。

·從IPv6協(xié)議棧開銷以及網(wǎng)絡(luò)維護來看，這兩種方式都會增加協(xié)議功能模塊間的耦合性，不利于協(xié)議的維護開發(fā)。

·從網(wǎng)絡(luò)維護角度來看，采用PPPoE+DHCPv6配置方式，BRAS端需維護同一個Peer的PPPoE和DHCPv6兩份資源信息，增加了維護工作量并造成了資源的浪費。

有沒有能夠彌補上述缺陷的實現(xiàn)方式呢？PPPoE在IPv4協(xié)議棧上的表現(xiàn)給出了答案。PPPoE采用IPCP選項配置IPv4地址和DNS地址等。IPv6CP協(xié)議有著良好的擴展性，可以通過添加IPv6前綴、IPv6地址、DNS地址選項完成IPv6前綴、IPv6地址、DNS地址的配置。

在IPv6CP報文中IPv6前綴選項的格式如圖2所示，Type標識IPv6前綴選項編碼，Length標識整個選項長度，Prefix-Length標識前綴長度，IPv6-Prefix標識IPv6前綴。

在IPv6CP報文中IPv6地址選項的格式如圖3所示，Type標識IPv6地址選項編碼，Length標識整個選項長度，IPv6-Address標識IPv6地址。

在IPv6CP報文中IPv6 DNS地址選項的格式如圖4所示，Type標識IPv6 DNS地址選項編碼，Length標識整個選項長度，Primary-DNS-IPv6-Addr標識IPv6 DNS地址。

這種配置方式的優(yōu)點如下：

·從用戶體驗角度來看，可以實現(xiàn)平滑過渡到IPv6網(wǎng)絡(luò)，用戶不需要改變上網(wǎng)習(xí)慣，用戶無縫感知。

·在IPv6CP完成接口ID協(xié)商配置的同時，完成了IPv6地址、IPv6前綴、IPv6 DNS地址的配置，簡化了報文交互過程，用戶接入網(wǎng)絡(luò)的等待時間減少了。

·增加協(xié)議的獨立性，降低了PPPoE與ND、DHCPv6的關(guān)聯(lián)性。

·從IPv6協(xié)議棧開銷以及網(wǎng)絡(luò)維護角度來看，BRAS只需維護PPPoE用戶信息，網(wǎng)絡(luò)維護比較容易。

·從安全角度來看，這種配置方式的安全性更高，因為簡化了配置報文交互過程，不再聯(lián)動發(fā)送NDRS多播或Solicit多播。

當然，這種配置方式也存在不足，那就是Peer端所使用的認證客戶端不支持新添加的IPv6CP選項，需要客戶端升級認證客戶端。

對于IPv6環(huán)境PPPoE接入中NCP選項用于配置IPv6前綴、全局IPv6地址以及DNS地址部分，還沒有制定正式的RFC標準。目前中國電信已經(jīng)提交draft-qinpppext-ipv6-addr-pref-00.txt和draft-ietf-pppext-ipv6-dns-addr-03.txt草案，前者是定義IPv6CP中如何配置IPv6地址和下傳IPv6前綴的，后者是定義IPv6CP中如何配置DNS地址的，以推動這部分添加選項的標準化。

3.2 實現(xiàn)方式的選擇

中國電信現(xiàn)網(wǎng)主要采用PPPoE接入，在IPv6試商用階段，PPPoE接入方式不可能被摒棄，采用前兩種配置方式需要用戶更改上網(wǎng)習(xí)慣，而且用戶終端接入配置時間變長，這樣會給用戶帶來很不好的體驗，給市場部門造成一定壓力，另外網(wǎng)絡(luò)維護工作量也會加大。如果采用添加選項配置方式，將可以在一定程度上降低各方面的風險和壓力，雖然會面臨用戶終端接入軟件升級等壓力，但在可操作性、可控性以及用戶體驗上都要優(yōu)于前兩種配置方式。