三大方向助力聯(lián)通寬帶網(wǎng)絡(luò)IPv6轉(zhuǎn)型

｜周新宇

三大方向助力聯(lián)通寬帶網(wǎng)絡(luò)IPv6轉(zhuǎn)型

｜周新宇

隨著公網(wǎng)IPv4地址的枯竭、智能手機(jī)和M2M設(shè)備的迅速普及，越來(lái)越多的人認(rèn)識(shí)到通過(guò)引入IPv6來(lái)維持業(yè)務(wù)增長(zhǎng)并為客戶提供完善服務(wù)的重要性。

盡管IETF的IPv6工作開始于1990年，但截至目前IPv6還很少被用于個(gè)人業(yè)務(wù)。真正商業(yè)驅(qū)動(dòng)力的缺乏，新應(yīng)用對(duì)IPv6的依賴不高，對(duì)IPv6引入成本太高的看法等原因，導(dǎo)致了服務(wù)提供商很少關(guān)注并在住宅寬帶網(wǎng)絡(luò)中引入IPv6。但同時(shí)隨著公網(wǎng)IPv4地址的枯竭、智能手機(jī)和M2M設(shè)備的迅速普及，越來(lái)越多的人認(rèn)識(shí)到通過(guò)引入IPv6來(lái)維持業(yè)務(wù)增長(zhǎng)并為客戶提供完善服務(wù)的重要性。

從技術(shù)角度看IPv6與IPv4不能兼容，并且IPv6中一些新概念會(huì)改變當(dāng)前寬帶網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)作模式，例如：IPv6的尋址方式的取消，包括單播LLA（鏈路本地地址）、GUA（全球單播地址）和ULA（本地唯一地址），組播尋址，廣播尋址；IPv6報(bào)頭也發(fā)生了變化，體現(xiàn)在下一個(gè)報(bào)頭等方面；對(duì)于SLAAC，無(wú)狀態(tài)地址自動(dòng)配置，不需要使用DHCP Server；缺省路由器支持使用路由器通告（RA）；對(duì)DHCP PD，通過(guò)DHCP的前綴委派為家庭網(wǎng)絡(luò)分配前綴地址；并且鄰居發(fā)現(xiàn)（ND），MLD（組播偵聽(tīng)發(fā)現(xiàn)）等通過(guò)ICMP支持。

新改變?cè)谡宫F(xiàn)優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，也對(duì)IPv6在住宅用戶網(wǎng)絡(luò)部署方面產(chǎn)生了影響，并且運(yùn)營(yíng)商采用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)不同，引入IPv6所帶來(lái)的影響也不同。

PPPoE網(wǎng)絡(luò)：匯聚網(wǎng)元無(wú)影響

在寬帶論壇的TR-187中明確定義了如何在使用PPPoE的電信網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中支持IPv6。在PPPoE/L2TP網(wǎng)絡(luò)中引入IPv6不會(huì)對(duì)接入和匯聚網(wǎng)元產(chǎn)生任何影響。IPv6 PPP會(huì)話認(rèn)證方式與IPv4一樣使用PAP/CHAP或option82，并且IPv4和IPv6會(huì)話的認(rèn)證可以在同一個(gè)認(rèn)證階段進(jìn)行。由于PPPoX IPv6CP只定義鏈路本地地址，全球IPv6地址通常由DHCP或SLAAC分配。

在使用IPv6路由型家庭網(wǎng)關(guān)的情況下，家庭網(wǎng)關(guān)和BNG/BRAS之間需要下列機(jī)制確保IPv6連接。

PPPoE IPv6CP將用于鏈路本地地址分配（LLA）。

DHCPv6的前綴委派（IA - PD）用于獲取局域網(wǎng)地址前綴。

無(wú)狀態(tài)DHCPv6用于獲取其他配置參數(shù)。

當(dāng)部署numbered RG模型時(shí)，有狀態(tài)的DHCPv6（IA-NA）用于獲取家庭網(wǎng)關(guān)的IPv6地址，而部署unnumbered RG模型時(shí)，則不是必需。

使用路由器通告分配默認(rèn)網(wǎng)關(guān)。

另一種用于提供IPv6 PPPoE連接的方法是使用橋接型家庭網(wǎng)關(guān)（目前聯(lián)通應(yīng)用最廣的家庭網(wǎng)關(guān)類型），也稱為主機(jī)模型。為確保在這個(gè)模型下的IPv6連接，在終端設(shè)備（通常是個(gè)人電腦）和BNG/BRAS之間需要執(zhí)行下列機(jī)制。

PPPoE IPv6CP用于鏈路本地地址分配（LLA）。

SLAAC用于為主機(jī)獲得全球單播IPv6地址。

無(wú)狀態(tài)DHCP用于獲取其他的配置參數(shù)。

使用路由器通告分配默認(rèn)網(wǎng)關(guān)。

在提供PPPoE業(yè)務(wù)時(shí)，無(wú)論是采用N:1 VLAN結(jié)構(gòu)或1:1 VLAN結(jié)構(gòu)對(duì)于部署IPv6或IPv4沒(méi)有區(qū)別。在采用PPPoE的寬帶網(wǎng)絡(luò)中引入IPv6只對(duì)BNG和CPE/RG產(chǎn)生影響，對(duì)CPE/RG具體影響取決于家庭網(wǎng)絡(luò)使用橋接模式還是路由模式。采用RADIUS進(jìn)行認(rèn)證/計(jì)費(fèi)/COA時(shí)，還需要RADIUS支持一些新的屬性。

VLAN模型決定IPoE網(wǎng)絡(luò)影響

在寬帶論壇的TR-177中詳細(xì)定義了在電信網(wǎng)絡(luò)中如何支持IPv6 IPoE。在中國(guó)聯(lián)通，IPoE尚未普遍使用，因此，這里較為簡(jiǎn)單地描述一下引入IPv6 IPoE對(duì)網(wǎng)絡(luò)的影響。影響主要取決于部署的VLAN模型是1:1模型還是N:1模型，以及家庭網(wǎng)絡(luò)選擇橋接型還是路由型。

使用IPv6路由型家庭網(wǎng)關(guān)部署DHCPv6，在家庭網(wǎng)關(guān)和BNG/BRAS之間需要執(zhí)行下列機(jī)制以確保IPv6連接。

DHCPv6的前綴委派（IA-PD）：為家庭網(wǎng)關(guān)分配唯一的IPv6前綴在家庭網(wǎng)絡(luò)中使用。

如果使用numbered RG模型，為家庭網(wǎng)關(guān)分配DHCPv6廣域網(wǎng)地址。

從BNG收到有效路由器通告后，設(shè)定BNG鏈路本地地址作為下一跳缺省路由。

當(dāng)部署橋接家庭網(wǎng)關(guān)模型來(lái)支持IPv6 IPoE時(shí)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的影響取決于是采用DHCP還是SLAAC為終端設(shè)備分配地址。

采用DHCP時(shí)，橋接型家庭網(wǎng)關(guān)IPoE模型與路由型模型的主要區(qū)別是只對(duì)主機(jī)分配一個(gè)IA地址而不需要DHCP PD地址。特別要注意的是，要確保家庭網(wǎng)絡(luò)中的IPv6設(shè)備之間的通信在本地完成的，不通過(guò)BNG。

而采用SLAAC則會(huì)帶來(lái)一系列新的問(wèn)題。如線路標(biāo)識(shí)、重復(fù)地址檢測(cè)（DAD）消息的發(fā)送等。這些問(wèn)題需要BNG/接入設(shè)備增加額外的功能來(lái)解決。因?yàn)檫@些問(wèn)題仍在IETF討論，目前也很少有BNG/接入設(shè)備支持，在此就不詳述了。

圖 移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)引入IPv6

移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中UE、GGSN/PGW為主要網(wǎng)元

移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中的IPv6連接場(chǎng)景在3GPP R7/R8等規(guī)范中已經(jīng)得到了清楚的體現(xiàn)。建立IPv6連接所涉及的主要網(wǎng)元是UE和GGSN/PGW，在GSM、WCDMA網(wǎng)絡(luò)中提供IPv6連接，在UE和GGSN/PGW之間需運(yùn)行下列機(jī)制。

SLAAC（路由器請(qǐng)求/路由器通告）使用/64地址提供IPv6連接。

在創(chuàng)建的PDP響應(yīng)內(nèi)PCO選項(xiàng)中提供DNS信息。

從GGSN/PGW收到有效路由器通告后，設(shè)定GGSN/PGW的鏈路本地地址作為下一跳缺省路由。

3GPP從R8開始定義了一種機(jī)制，在單一的PDP/Bearer Context上使用PDP type (IPv4IPv6)同時(shí)分配IPv4和IPv6地址。有了這一機(jī)制，引入IPv6時(shí)不需要額外創(chuàng)建PDP Context。然而，在R8之前，每種PDN類型（IPv4和IPv6）都需要一個(gè)PDP Context，這將降低GGSN的可擴(kuò)展性。

在解決IPv4公網(wǎng)地址耗盡問(wèn)題和逐步引入IPv6的過(guò)程中存在很多可能性及實(shí)際部署的問(wèn)題。阿爾卡特朗訊使用ISOCORE第三方獨(dú)立實(shí)驗(yàn)室對(duì)各種IPv6部署場(chǎng)景下的部署細(xì)節(jié)進(jìn)行驗(yàn)證，并通過(guò)細(xì)致的技術(shù)驗(yàn)證工作幫助中國(guó)聯(lián)通從IPv4向IPv6遷移的過(guò)程中做出正確的選擇，從技術(shù)和業(yè)務(wù)上解決多種緯度問(wèn)題。