基于IPv6的IP城域網(wǎng)優(yōu)化改造措施

王麗芳?余和平?吳超藝?馮波

摘要：文章主要對IP城域網(wǎng)優(yōu)化改造中的IPv6應(yīng)用進行分析。包括IP城域網(wǎng)與IPv6概述、IP城域網(wǎng)優(yōu)化改造分析以及IP城域網(wǎng)優(yōu)化改造中的IPv6主要部署措施分析。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，在對IP城域網(wǎng)進行優(yōu)化改造的過程中，IPv6過渡技術(shù)發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。通過IPv6的合理部署，可有效提升IP城域網(wǎng)應(yīng)用質(zhì)量，充分滿足其優(yōu)化改造目標，促進IP城域網(wǎng)在當今時代中的良好應(yīng)用與發(fā)展。希望通過本次分析，可以為IPv6技術(shù)的合理應(yīng)用與IP城域網(wǎng)優(yōu)化改造質(zhì)量的提升提供一定參考。

關(guān)鍵詞：IP城域網(wǎng)；IPv6；城域網(wǎng)優(yōu)化；優(yōu)化改造；部署策略

在通過IPv6對IP城域網(wǎng)進行優(yōu)化改造時，相關(guān)單位與技術(shù)人員首先需要明確IP城域網(wǎng)和IPv6技術(shù)，明確其具體的改造目標、原則和思路。然后以此為依據(jù)，采取合理的措施來部署IPv6，以滿足IP城域網(wǎng)的實際優(yōu)化改造及其應(yīng)用需求。

一、IP城域網(wǎng)與IPv6概述

（一）IP城域網(wǎng)概述

所謂IP城域網(wǎng)，就是一種具有較大覆蓋范圍的網(wǎng)絡(luò)，包括大型LAN。它將IP和ATM電信技術(shù)作為網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)，并采用光纖通信技術(shù)在城市范圍內(nèi)進行信號傳輸，以滿足人們對通信方面的實際業(yè)務(wù)需求。通常情況下，IP城域網(wǎng)的主要組成部分有以下三個：①核心層，采用高端路由和設(shè)備進行搭建，可為高帶寬業(yè)務(wù)承載及其傳輸提供支持。②匯聚層，通過二層或三層網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對業(yè)務(wù)接入點加以利用，從而為用戶的數(shù)據(jù)匯集與處理提供支持，并實現(xiàn)各種業(yè)務(wù)服務(wù)和等級分類等功能。③接入層，由MSTP或二層交換設(shè)備組成，通過二層技術(shù)或物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為帶寬與業(yè)務(wù)的分配提供支持。在當今，IP城域網(wǎng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于家庭證券界交易、遠程監(jiān)控、遠程教育、遠程醫(yī)療、網(wǎng)絡(luò)電視、VoD視頻點播、互動游戲和高速上網(wǎng)等領(lǐng)域，讓人們的各項通信業(yè)務(wù)需求得到了有效滿足[1]。

（二）IPv6概述

IPv6是傳統(tǒng)IP城域網(wǎng)中IPv4技術(shù)的升級版本，該協(xié)議可有效解決傳統(tǒng)IPv4中存在的很多不足。就目前的IP城域網(wǎng)優(yōu)化改造來看，應(yīng)用在其中的IPv6過渡技術(shù)主要包括以下幾種：①雙棧技術(shù)：在該技術(shù)條件下，網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備可同時支持IPv4協(xié)議和IPv6協(xié)議，并提供IPv4報文和IPv6報文的轉(zhuǎn)發(fā)支持，以實現(xiàn)IP城域網(wǎng)與IPv4節(jié)點以及IPv6節(jié)點之間的通信功能。在雙棧技術(shù)中，DS-Lite提供雙棧接入方式，其中B4橋接寬帶基本單元的主要作用是構(gòu)建與AFTR連接的隧道，并對報文進行封裝和發(fā)送處理；AFTR負責終結(jié)隧道，對NAT報文進行轉(zhuǎn)換和發(fā)送；B4和AFTR之間的隧道形式是IP-in-IP。6RD是快速部署IPv6的技術(shù)形式，其主要組成部分是6RD和客戶邊界CE中的6RD-BR中繼。②6top隧道技術(shù)：此種機制的主要形式是自動化隧道，其應(yīng)用功能是使兩個相對獨立的IPv6站點能夠跨越IPv4進行通信。在此過程中，一個IPv6報文需要在IPv4報文里封裝，以滿足其在6to4隧道中的實際傳輸需求，將IPv6形式的報文轉(zhuǎn)發(fā)到IPv4互聯(lián)網(wǎng)中。對于此類報文，借助于6RD-BR技術(shù)，可使其在IPv4報文中得到良好的封裝處理。具體應(yīng)用時，可將6RD-BR里的IPv4地址作為相應(yīng)報文的源地址使用，將CE/CPE里的IPv4地址作為相應(yīng)報文的目的地址使用。③NAT-PT技術(shù)：此項技術(shù)在IPv6主機服務(wù)不具備IPv6服務(wù)器的情況下適用，在隧道法無法解決互通問題的其他情況下也很適用。具體應(yīng)用中，NAT-PT技術(shù)主要通過一個IPv4地址池進行公有IPv4地址的跨邊界分配，并對IPv4地址、IPv6地址與端口之間的映射關(guān)系進行綁定和記錄[2]。通過這樣的方式，便可為網(wǎng)絡(luò)中的報文傳送提供透明路由。

相比較IPv4，IPv6在IP城域網(wǎng)中的主要應(yīng)用優(yōu)勢包括以下幾方面：①地址長度從原來的32位擴展到了128位，使地址擴展空間接近于無限大。②報文頭部更加簡潔，處理效率實現(xiàn)了顯著提升。③其報頭更具靈活擴展效果，便于協(xié)議的進一步擴展。④其地址層次性非常強，為路由聚合提供足夠便利。⑤其地址配置工作可以自動化實現(xiàn)。⑥其網(wǎng)絡(luò)層可對IPSEC進行自動認證，同時也可以對其實施有效的加密處理，從而使端到端通信更加安全。傳統(tǒng)IPv4到IPv6的雙棧過渡示意圖如圖1所示。

二、IP城域網(wǎng)優(yōu)化改造分析

在分析IP城域網(wǎng)優(yōu)化改造的過程中，相關(guān)單位與技術(shù)人員需要明確其主要的優(yōu)化改造目標、優(yōu)化改造原則以及優(yōu)化改造思路。以下是對現(xiàn)代IP城域網(wǎng)優(yōu)化改造進行的分析。

（一）IP城域網(wǎng)主要優(yōu)化改造目標

就目前的IP城域網(wǎng)優(yōu)化改造而言，其主要改造目標是將市場實際發(fā)展情況作為依據(jù)，對具有超前思維與技術(shù)的先進網(wǎng)絡(luò)進行建設(shè)，以此來滿足當今時代社會的實際網(wǎng)絡(luò)通信業(yè)務(wù)需求。具體優(yōu)化改造中，需要將城域網(wǎng)的實際發(fā)展現(xiàn)狀作為依據(jù)，有選擇地提升IP城域網(wǎng)的管理方法，讓整體的IP城域網(wǎng)得到統(tǒng)一規(guī)劃，并根據(jù)現(xiàn)代電信網(wǎng)絡(luò)的實際應(yīng)用和發(fā)展需求，分步對城域網(wǎng)進行優(yōu)化改造[3]。通過這樣的方式，才可以讓IP城域網(wǎng)具有更高的傳輸效率，并使其可靠性和安全性得到進一步提升，以此來保障其網(wǎng)絡(luò)通信業(yè)務(wù)的有序開展與順利進行，使用戶的實際網(wǎng)絡(luò)通信需求得到全面滿足。

（二）IP城域網(wǎng)主要優(yōu)化改造原則

在對當今的IP城域網(wǎng)進行優(yōu)化改造的過程中，相關(guān)單位與技術(shù)人員主要應(yīng)遵循以下幾個方面的優(yōu)化改造原則：①安全可靠，在IP城域網(wǎng)的優(yōu)化改造中，首要原則是確保其安全性、可靠性與實用性，讓各類網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的應(yīng)用性能可以充分滿足用戶的實際通信與任務(wù)保障等需求。②可拓展性，優(yōu)化改造后的IP城域網(wǎng)系統(tǒng)不僅需要充分滿足當今用戶的實際需求，同時也應(yīng)具備足夠的升級改造空間，以滿足其后續(xù)應(yīng)用中的系統(tǒng)更新需求，使其能夠在保留原有技術(shù)功能與價值的基礎(chǔ)上及時實現(xiàn)相應(yīng)的優(yōu)化更新。③開放性和網(wǎng)絡(luò)標準化，通過IPv6技術(shù)完成對IP城域網(wǎng)的優(yōu)化改造后，新的IP城域網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)該可以支持多廠商和多協(xié)議，其數(shù)據(jù)庫也需要與用戶的實際應(yīng)用需求相符。只有這樣才能有效確保IP城域網(wǎng)的優(yōu)化改造效果，使IPv6技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢得以充分發(fā)揮，在滿足用戶實際網(wǎng)絡(luò)通信需求的同時促進。

（三）IP城域網(wǎng)主要優(yōu)化改造思路

針對IPv6基礎(chǔ)模式下的IP城域網(wǎng)優(yōu)化改造，其主要的改造思路包括以下幾個方面：①對骨干網(wǎng)以及城域網(wǎng)實施雙棧部署，使其主要組成部分得到合理改造。并將其中應(yīng)用的設(shè)備驗證作為依據(jù)來進行雙棧部署的開展，以此來提升整體IP城域網(wǎng)系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。②合理改造IP城域網(wǎng)中的DNS以及AAA兩種支撐系統(tǒng)，讓整體系統(tǒng)在改造之后能夠?qū)崿F(xiàn)IPv6信息的準確識別。通過IPv6技術(shù)對AAA支撐系統(tǒng)進行改造，需要記錄所有的IPv6地址信息，以此為用戶認證后的溯源工作提供便利。同時，通過DNS支撐系統(tǒng)來解析IP城域網(wǎng)中的IPv6系統(tǒng)，優(yōu)化域名解析，讓更多用戶可以借助IPv6獲取互聯(lián)網(wǎng)訪問服務(wù)。③合理改造原來的NAT444網(wǎng)絡(luò)部署，對部署方案的運行效果進行檢查和驗證，明確其對實際網(wǎng)絡(luò)通信業(yè)務(wù)的主要影響。比如，用戶可在雙棧部署條件下獲取到兩個地址，其中的一個地址是NAT444網(wǎng)，另一個地址是IPv6公網(wǎng)，具體應(yīng)用中，用戶可對IPv4以及IPv6過渡中產(chǎn)生的地址并存問題進行及時檢查和解決[4]。④檢查城域網(wǎng)設(shè)備以及用戶網(wǎng)關(guān)支持性，使其與IP城域網(wǎng)實際應(yīng)用和發(fā)展需求相符。⑤對IP城域網(wǎng)的優(yōu)化和改造經(jīng)驗進行全面積累，以此來為IPv6網(wǎng)絡(luò)的良好運行奠定有力的技術(shù)基礎(chǔ)。

三、IP城域網(wǎng)優(yōu)化改造中的IPv6主要部署措施

整體部署思路的科學確定：確定IPv6的部署范圍和目標，包括確定哪些子網(wǎng)和設(shè)備需要支持IPv6，以及如何逐步實現(xiàn)IPv6網(wǎng)絡(luò)的覆蓋和使用。

三層接入網(wǎng)絡(luò)過渡部署：在三層接入網(wǎng)絡(luò)中，需要考慮如何實現(xiàn)IPv4到IPv6的過渡，包括使用雙協(xié)議棧設(shè)備、IPv6隧道技術(shù)和NAT64等技術(shù)手段，以確保IPv6用戶可以訪問IPv4資源。

二層接入網(wǎng)絡(luò)過渡部署：對于二層接入網(wǎng)絡(luò)，需要考慮如何實現(xiàn)IPv6前綴的傳遞和IPv6地址的學習轉(zhuǎn)發(fā)，包括使用IPv6 over Ethernet技術(shù)、IPv6隧道技術(shù)和NDProxy等技術(shù)手段，以確保IPv6用戶可以接入網(wǎng)絡(luò)并獲取IPv6地址。

主要路由部署：針對主要路由設(shè)備，需要考慮如何進行IPv6路由協(xié)議的部署和IPv6路由表的管理，包括使用OSPFv3、BGP和IPv6靜態(tài)路由等技術(shù)手段，以確保IPv6數(shù)據(jù)包能夠正確地傳輸和路由。

這些部署策略可以根據(jù)實際情況進一步細化和調(diào)整，確保IPv6的合理部署和優(yōu)化改造能夠順利實施，提升IP城域網(wǎng)的性能和可用性。

（一）整體部署思路

在IP承載網(wǎng)絡(luò)中，主要的網(wǎng)絡(luò)層面包括終端、骨干網(wǎng)、城域網(wǎng)以及接入網(wǎng)等。這里的骨干網(wǎng)以及城域網(wǎng)中應(yīng)用的過渡技術(shù)與策略基本一致。在部署IP城域網(wǎng)的過程中，為實現(xiàn)IPv6技術(shù)的良好應(yīng)用，技術(shù)人員首先應(yīng)使骨干網(wǎng)的雙棧承載力滿足實際需求，通過網(wǎng)管、IT、DNS以及AAA等系統(tǒng)為IPv6用戶認證、授權(quán)能力、地址分配等提供支持，并為IPv6中的網(wǎng)管、業(yè)務(wù)開通、業(yè)務(wù)受理，以及AAA業(yè)務(wù)查詢等提供支持。

目前的IP城域網(wǎng)中承載的用戶類型有很多種，包括VolP、VPN、ICP、移動互聯(lián)網(wǎng)、寬帶接入等。隨著網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的不斷發(fā)展，IP城域網(wǎng)也具有了越來越復雜的業(yè)務(wù)類型，且不同類型的業(yè)務(wù)都會在同一個系統(tǒng)中保持共同運行。自IPv6地址應(yīng)用以來，IP城域網(wǎng)中出現(xiàn)了IPv4和IPv6地址共存現(xiàn)象?；诖?，在對IP城域網(wǎng)進行優(yōu)化改造的過程中，相關(guān)單位與技術(shù)人員需采用合理的技術(shù)措施來實現(xiàn)傳統(tǒng)IPv4到IPv6之間的互聯(lián)互通，并通過逐步優(yōu)化升級的方式實現(xiàn)傳統(tǒng)IPv4到IPv6的過渡，從而讓越來越多的IPv6將IP城域網(wǎng)中傳統(tǒng)的IPv4取代。在此過程中，技術(shù)人員需通過IPv6網(wǎng)絡(luò)和骨干層同時構(gòu)建的方式來實現(xiàn)傳統(tǒng)IPv4與IPv6之間的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。在將IPv6引入到IP城域網(wǎng)中后，整體的IP城域網(wǎng)中將形成一個由IPv4和IPv6共同組成的邏輯網(wǎng)絡(luò)，其中，最常用的用戶接入模式為寬帶形式，主要包括二層接入和三層接入。

（二）三層接入網(wǎng)絡(luò)過渡部署

當用戶部署這類接入網(wǎng)絡(luò)時，可根據(jù)實際應(yīng)用需求自行配置終端地址。以下是其基本的部署策略：①若該網(wǎng)絡(luò)仍使用IPv4邏輯層來承載網(wǎng)絡(luò)終端IPv4訪問，當終端IPv6實施接入網(wǎng)訪問時，需要將其封存在隧道里，并借助IPv4承載實現(xiàn)，其中隧道的主要形式是IPv6-in-IPv4。在這種情況下，6RD屬于典型的部署方案，該方案可合理提供給用戶訪問IPv6的通道，但在用戶量較少的情況下更適用。②三層接入網(wǎng)如果已升級為雙核形式，在通過IPv4和IPv6進行相應(yīng)的終端訪問時，前者主要通過接入網(wǎng)IPv6來承載，而后者主要通過運營商網(wǎng)絡(luò)里的IPv6來承載。③如果接入網(wǎng)已全部升級為IPv6單棧模式，在通過IPv4進行終端訪問時，必須將其封裝到隧道里，隨后從接入網(wǎng)中通過，其隧道應(yīng)用的是IPv4-in-IPv6形式。在這種情況下，最典型的部署方案為DS-Lite。如果運營商僅提供了IPv6接入，或用戶已將接入網(wǎng)升級為IPv6模式，則可以將一部分IPv4通道提供給用戶，以便其通過傳統(tǒng)的IPv4進行訪問[5]。

（三）二層接入網(wǎng)絡(luò)過渡部署

在通過IPv6技術(shù)進行IP城域網(wǎng)的優(yōu)化改造時，二層接入網(wǎng)絡(luò)過渡也是一項重要的優(yōu)化策略。在此過程中，如果用戶應(yīng)用的接入網(wǎng)形式為二層網(wǎng)絡(luò)，可供選擇的接入方式主要有下列幾種類型：①運營商網(wǎng)絡(luò)中的BRAS可以為IPv6在IP城域網(wǎng)中的接入以及雙棧運行提供支持。在此過程中，用戶終端可以發(fā)起的呼叫模式包括IPoE或PPPoE兩種。通過這兩種呼叫，可分別實現(xiàn)IPv6地址以及IPv4地址的獲取，從而實現(xiàn)相應(yīng)授權(quán)的進一步獲得。②如果運營商BRAS并未升級到可以支持IPv6技術(shù)的模式，IP城域網(wǎng)中的IPv6可以通過IPv4通道來進行承載，以此來為IPv6的部署及其過渡提供足夠的技術(shù)支持。

（四）主要路由策略

再通過上述方法進行IP城域網(wǎng)中的IPv6過渡部署時，IPv4邏輯網(wǎng)以及IPv6邏輯網(wǎng)將共同存在于同一套物理網(wǎng)絡(luò)中。其中，IPv4邏輯網(wǎng)所運行的路由協(xié)議主要包括BGP4協(xié)議、OSPFv2協(xié)議以及ISIS協(xié)議等；而IPv6邏輯網(wǎng)所運行的路由協(xié)議主要包括BGP4+協(xié)議、OSPFv3協(xié)議以及ISISv6協(xié)議等。同時，對于運行IPv6功能的所有設(shè)備，在具體的路由設(shè)計中，都需要開啟多拓撲，從而為系統(tǒng)的雙棧運行提供保障。在具體的IP城域網(wǎng)優(yōu)化改造中，如果其中的路由設(shè)備未升級到可以運行OSPFv2或ISIS的級別，就需要及時對其進行升級處理，使升級之后的IPv6設(shè)備既可以運行IPv4路由協(xié)議，也可以運行OSPFv3或ISISv6等路由協(xié)議[6]。通過這樣的方式，才可以讓IP城域網(wǎng)中的路由協(xié)議滿足IPv6技術(shù)的實際應(yīng)用需求，從而充分發(fā)揮出此項技術(shù)優(yōu)勢，讓IP城域網(wǎng)實現(xiàn)從IPv4到IPv6的有效過渡。

四、結(jié)束語

綜上所述，隨著現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，IP城域網(wǎng)在人們的網(wǎng)絡(luò)通信過程中發(fā)揮出了越來越強大的應(yīng)用優(yōu)勢。為了適應(yīng)IP城域網(wǎng)的發(fā)展，滿足用戶實際應(yīng)用需求，相關(guān)單位需要對IP城域網(wǎng)進行合理的優(yōu)化改造，并逐步使用新的IPv6技術(shù)取代原有的IPv4技術(shù)，為用戶提供更加方便、快捷、安全、可靠的網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)。在具體改造過程中，相關(guān)單位和技術(shù)人員應(yīng)根據(jù)IPv6技術(shù)的基本情況，結(jié)合IP城域網(wǎng)的實際改造與應(yīng)用需求，采取合理的措施來進行IPv6部署。只有通過這樣的方式，IPv6技術(shù)才能在IP城域網(wǎng)中發(fā)揮出充分的應(yīng)用優(yōu)勢，為IP城域網(wǎng)的優(yōu)化改造提供足夠的技術(shù)支持，從而促進IP城域網(wǎng)的良好應(yīng)用和發(fā)展。