IPv4/6雙協(xié)議棧數(shù)據(jù)骨干網(wǎng)絡(luò)改造實(shí)例淺析

尤春菊 王 凱

1.2.中國廣電內(nèi)蒙古網(wǎng)絡(luò)有限公司 內(nèi)蒙古 呼和浩特市 010010

引 言

如今信息網(wǎng)絡(luò)深入生產(chǎn)、生活的各個(gè)方面，在信息浪潮的不斷推動(dòng)下，互聯(lián)網(wǎng)的更新?lián)Q代以漸進(jìn)演化的方式緊緊追逐著大眾需求。當(dāng)萬物互聯(lián)、人工智能、海量數(shù)據(jù)分析、第四次工業(yè)革命、第5代移動(dòng)通訊技術(shù)等一系列深刻變革生活的成果付諸實(shí)施的同時(shí)，對(duì)于以上情景中網(wǎng)絡(luò)使用的要求也自然更上一層樓。雖然“下一代互聯(lián)網(wǎng)”至今沒有明確定義，但是面臨IPv4地址資源使用殆盡的局面，實(shí)現(xiàn)向IPv6演進(jìn)升級(jí)成為滿足新型網(wǎng)絡(luò)一切需求而建設(shè)的基礎(chǔ)工程，作為以數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營的內(nèi)蒙古廣電網(wǎng)絡(luò)，在全國甚至全球的這次信息網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的大潮中也不會(huì)成為例外?；诂F(xiàn)有IPv4的用戶終端規(guī)模以及互聯(lián)網(wǎng)資源，內(nèi)蒙古廣電網(wǎng)絡(luò)選擇采用主流的IPv4/6雙協(xié)議棧接入方式完成數(shù)據(jù)骨干網(wǎng)絡(luò)的改造，為IPv6情景下的用戶服務(wù)提供網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)。

1 概念介紹

1.1 IPv6協(xié)議

IPv6（Internet Protocol Version6）協(xié)議與IPv4協(xié)議一樣，是IP協(xié)議的其中一個(gè)版本，他們分別是互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議第六版和第四版。IPv6協(xié)議是國際互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組（IETF）設(shè)計(jì)的下一代互聯(lián)網(wǎng)核心協(xié)議，作為新一代協(xié)議，從根本上解決了上一代協(xié)議中地址不足的問題：IPv4地址由4個(gè)字節(jié)（每個(gè)字節(jié)范圍0～255）構(gòu)成，一共32位，數(shù)量為2的32次方；IPv6地址由16個(gè)字節(jié)（每個(gè)字節(jié)范圍0～255）構(gòu)成，一共128位，數(shù)量為2的128次方。IPv6地址數(shù)量被形容為“地球上每粒沙子都能分配一個(gè)IP地址”也不為過。海量的地址特征，使得下一代互聯(lián)網(wǎng)情景的地址使用需求與原來“平均3個(gè)人使用1個(gè)IPv4地址”情況具有不可比性。

1.2 IPv4/6雙協(xié)議棧技術(shù)

IPv4/6雙協(xié)議棧技術(shù)指的是在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中同時(shí)啟用IPv4和IPv6兩套協(xié)議棧，同時(shí)設(shè)置兩套IP地址，這樣設(shè)備既可以與IPv4網(wǎng)絡(luò)通信，也可以與IPv6網(wǎng)絡(luò)通信。對(duì)于采用IPv4/6雙協(xié)議棧技術(shù)改造的網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)包既可以由IPv4棧處理也可以由IPv6棧來處理，取決于訪問源/目的地址的協(xié)議類型。

當(dāng)前中國仍處于IPv4協(xié)議與IPv6協(xié)議并行階段，下一代互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，IPv6協(xié)議將逐漸取代IPv4協(xié)議，并解決現(xiàn)網(wǎng)中終端IPv4私網(wǎng)地址不足等問題。但就目前來講，幾乎所有網(wǎng)絡(luò)生態(tài)均支持IPv4協(xié)議，海量的互聯(lián)網(wǎng)資源中IPv4協(xié)議也作為主導(dǎo)角色。在滿足各類型用戶需求的前提下，通過不斷對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行雙協(xié)議棧的改造，做好IPv6協(xié)議的銜接，加快網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施和應(yīng)用基礎(chǔ)設(shè)施升級(jí)步伐，促進(jìn)下一代互聯(lián)網(wǎng)與經(jīng)濟(jì)社會(huì)各領(lǐng)域的融合創(chuàng)新。

2 改造目的

為了推進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議第六版（IPv6）規(guī)模部署，內(nèi)蒙古廣電網(wǎng)絡(luò)擬進(jìn)行數(shù)據(jù)骨干網(wǎng)絡(luò)IPv6能力改造實(shí)施。本次骨干網(wǎng)IPv6改造項(xiàng)目采取IPv4/6雙協(xié)議棧模式，即不改變現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，開啟IPv6協(xié)議棧。骨干網(wǎng)絡(luò)中IPv4網(wǎng)絡(luò)部署、IPv6網(wǎng)絡(luò)部署并行運(yùn)行；業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)為用戶同時(shí)分配IPv4和IPv6地址，具備大客戶專線、DNS、家寬用戶的接入能力，隨著應(yīng)用系統(tǒng)的IPv6改造升級(jí)，網(wǎng)絡(luò)逐步承載IPv6業(yè)務(wù)流量。

3 組網(wǎng)情況

內(nèi)蒙古廣電網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)骨干網(wǎng)絡(luò)截止目前，已形成了自治區(qū)-盟市-旗縣三級(jí)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)邏輯架構(gòu)如圖1所示。

圖1 數(shù)據(jù)骨干網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖

該組網(wǎng)具有如下特點(diǎn)：

網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)清晰，省公司基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)、盟市/旗縣單位網(wǎng)絡(luò)均可獨(dú)立維護(hù)。以核心節(jié)點(diǎn)為“根”的星型分層拓?fù)洌軜?gòu)穩(wěn)定，易于擴(kuò)展和維護(hù)。各網(wǎng)絡(luò)分區(qū)模塊清晰，模塊內(nèi)部調(diào)整涉及范圍小，易于進(jìn)行問題定位。關(guān)鍵鏈路冗余設(shè)計(jì)，采用Trunk或雙平面鏈路，保證網(wǎng)絡(luò)的可靠性。以盟市、旗縣部署B(yǎng)RAS認(rèn)證，寬帶用戶通過PPPOE方式進(jìn)行互聯(lián)網(wǎng)訪問。

內(nèi)蒙古廣電網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)骨干網(wǎng)IPv6改造主要涉及核心路由器、路由器、多業(yè)務(wù)路由器等節(jié)點(diǎn)設(shè)備。內(nèi)蒙古廣電網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)骨干網(wǎng)承載家寬PPPOE業(yè)務(wù)，IPv6改造之后，家寬用戶通過PPPOE獲取雙棧業(yè)務(wù)IP，針對(duì)PPPOE用戶的授權(quán)、認(rèn)證、計(jì)費(fèi)、自動(dòng)激活等控制信息，通過Radius相關(guān)IPv6支撐功能實(shí)現(xiàn)。雙棧地址動(dòng)態(tài)分配則由BRAS設(shè)備進(jìn)行管理。

4 地址規(guī)劃原則

內(nèi)蒙古廣電網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)骨干網(wǎng)IPv6改造，計(jì)劃在現(xiàn)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)下開啟設(shè)備IPv4/6雙協(xié)議棧能力，IPv4、IPv6網(wǎng)絡(luò)部署并行運(yùn)行；業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)為用戶同時(shí)分配IPv4和IPv6地址，設(shè)備同時(shí)運(yùn)行IPv4、IPv6兩張獨(dú)立路由表，根據(jù)用戶訪問資源類型以及DNS解析策略，用戶及終端可以實(shí)現(xiàn)IPv4資源、IPv6資源的訪問。

按照《工通信函〔2018〕510號(hào)》文件要求及IPv6地址規(guī)劃常規(guī)約定，省內(nèi)IP地址規(guī)劃按照要求格式，依據(jù)內(nèi)蒙古廣電網(wǎng)絡(luò)申請(qǐng)的IPv6地址，前32位為固定前綴，前33-64位前綴規(guī)劃標(biāo)識(shí)地址類型、網(wǎng)絡(luò)類型、地域等信息，設(shè)備地址按照業(yè)務(wù)用途分為：骨干網(wǎng)、城域網(wǎng)設(shè)備地址；DNS、Radius、Portal設(shè)備地址；CDN及內(nèi)部自有業(yè)務(wù)平臺(tái)地址；BRAS、OLT、多業(yè)務(wù)接入終端；WLAN相關(guān)設(shè)備地址；預(yù)留備用地址。

對(duì)于設(shè)備互聯(lián)地址按照省級(jí)、盟市級(jí)、旗縣級(jí)進(jìn)行標(biāo)識(shí)編碼規(guī)劃。

對(duì)于骨干互聯(lián)，按照骨干網(wǎng)維護(hù)規(guī)范，IPv6地址在分配使用中遵循以下規(guī)則：上聯(lián)設(shè)備負(fù)責(zé)為下聯(lián)設(shè)備或者系統(tǒng)分配IPv6地址；上聯(lián)設(shè)備接口使用大掩碼的地址中的小地址，下聯(lián)設(shè)備使用大地址；下聯(lián)設(shè)備或者系統(tǒng)內(nèi)部互聯(lián)，使用該設(shè)備的自有地址空間。

按照工信部關(guān)于IPv6地址可追溯要求，用戶側(cè)地址區(qū)按照地級(jí)市、區(qū)縣、區(qū)縣標(biāo)識(shí)進(jìn)行規(guī)劃，將對(duì)應(yīng)業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)落實(shí)到BRAS，提供地址池供用戶獲取使用。

5 實(shí)施后驗(yàn)證測(cè)試

場(chǎng)景：PC機(jī)直接發(fā)起PPPOE撥號(hào)，進(jìn)行IPV6業(yè)務(wù)測(cè)試。

撥號(hào)成功后電腦查看IPV6地址如圖2所示。

圖2 終端IPv6地址顯示

在PC機(jī)上進(jìn)行ping測(cè)DNS IPv6地址如圖3所示。

圖3 DNS IPv6地址ping測(cè)試

240C：：6666該地址為國家互聯(lián)網(wǎng)中心公共DNS IPv6地址，ping測(cè)試可通。

BRAS設(shè)備PPPOE測(cè)試賬號(hào)接入信息如圖4所示。

圖4 BRAS設(shè)備獲取終端IPv6地址

至此測(cè)試完成，驗(yàn)證網(wǎng)絡(luò)IPv6設(shè)置成功?；诂F(xiàn)有數(shù)據(jù)骨干網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)承載用戶終端IPv4協(xié)議接入，故網(wǎng)絡(luò)支持用戶終端IPv4/6雙協(xié)議棧的接入使用情景，后續(xù)按照各系統(tǒng)平臺(tái)完成雙協(xié)議棧改造后，用戶終端各類型業(yè)務(wù)均可實(shí)現(xiàn)雙棧情景。

結(jié) 語

對(duì)數(shù)據(jù)骨干網(wǎng)絡(luò)的IPv4/6雙協(xié)議棧技術(shù)改造是內(nèi)蒙古廣電網(wǎng)絡(luò)整個(gè)數(shù)據(jù)網(wǎng)向下一代互聯(lián)網(wǎng)演進(jìn)的基礎(chǔ)，正如IPv6是下一代互聯(lián)網(wǎng)中的基礎(chǔ)角色一樣，隨著整體互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下符合IPv6的內(nèi)容資源以及網(wǎng)絡(luò)連接越來越豐富，數(shù)據(jù)信息網(wǎng)絡(luò)向下一代互聯(lián)網(wǎng)邁進(jìn)的步伐會(huì)越來越快，最終為網(wǎng)絡(luò)用戶帶來更加卓越的體驗(yàn)，為社會(huì)生產(chǎn)創(chuàng)造出更多的效益。