通过DS-Lite实现网络的IPv6演进
www.c114 ( 2011/6/20 17:38 )
由于融合型CGN设备尚不完善，且方案存在现网业务中断风险，低可靠性和扩展性以及维护复杂等缺陷，而独立型CGN方案由于具有现网影响低，相对较高可靠性和扩展性，维护简单和设备升级简单等优点得到运营商的青睐。
下一代互联网采用IPv6早已成为业界共识，产业链和政府为实现该目标已努力十年之久，然而时至今日我们取得的成绩和十年前的期望仍存在差距，而IPv4所能维持的时间已经屈指可数，按照目前消耗速度，IANA和RIR未分配IPv4地址空间将分别在2011/2012年耗尽，IPv4/IPv6网络过渡需求变得越来越迫切。
网络IPv6演进为何进展缓慢
相比IPv4，IPv6具备地址充足，报头高效，即插即用，网络安全，端到端QoS以及良好移动IP等诸多优势，然而网络IPv6演进却进展缓慢，原因何在？
产业链发展不均衡是基本原因，网络IPv6演进涉及网络设备、终端、IT系统、业务系统以及应用程序等各个环节，虽然IPv6技术已经基本发展成熟，但产业链长期存在“木桶短板”现象，网络设备和IT系统已经基本具备IPv6商用部署能力，而绝大多数终端(PC除外)、业务系统和应用程序仍不具备IPv6商用能力，从而导致IPv6网络可支撑业务种类稀缺，运营商利益得不到体现，产业链不均衡从根本上制约了网络IPv6部署。
方案不完善是直接原因，目前骨干网IPv6演进方案已经基本成熟，可满足现阶段需求，但城域网演进方案仍未达到规模部署的程度，其主要问题为用户接入方案，目前存在两种思路，NativeIPv6接入方案和双栈接入方案：NativeIPv6方案，用户通过PPPoEv6/IPoEv6从IPv6BNG获取IPv6地址等相关信息，并接入IPv6网络；双栈接入方案，用户通过SinglePPPforbothIPv4/IPv6或者IPoEv4/IPoEv6获取IPv4/IPv6配置信息，并接入双栈网络。NativeIPv6方案可解决IPv4地址短缺，但由于目前绝大多数应用程序无法在纯IPv6主机正常启动，该方案限制了用户业务丰富性，无法适应现阶段网络特征(可应用于网络演进末期)；双栈接入方案，可保障用户业务丰富性，但由于该方案仍需消耗公有IPv4地址，不能从根本解决IPv4地址耗尽的问题。为促进IPv6增量部署，基于DS-Lite的网络演进方案正逐渐成为目前研究热点。
什么是DS-Lite技术
用户由于应用层软件或终端硬件局限等问题，无法短时间内大规模升级到IPv6，而且绝大多数ICP尚无升到IPv6的意愿，未来相当长时间内，网络中的主要流量仍将是IPv4-IPv4流量。基于理性看待tcp ip协议层次IPv4和IPv6的发展关系，实现IPv4业务延续和促进IPv6部署，DS-lite方案被提出来。
DS-Lite实现模型如图所示，其结合IPv4inIPv6隧道和IPv4NAT技术，由AFTR(AddressFamilyTrans-lationRouter)和B4(BaseBridgeBroadbandelement，通常为家庭网关或者用户终端)协作实施。
B4开启DHCPv4Server功能，为内部终端分配私有IPv4地址(若B4为终端，则B4固化私有IPv4地址)，运营商网络通过静态配置或DHCPv6等方式通告AFTR位置信息(IPv6地址)。B4发起建立至AFTR的IPv4inIPv6隧道(Softwire)，封装/解封装出向IPv4数据流/入向IPv6数据流(目的IPv6地址为B4WAN接口IPv6地址)。
AFTR建立至B4的IPv4inIPv6隧道(Softwire)并执行NAT功能，实现解封装/封装出向IPv6流量/入向IPv4流量和IPv4-IPv4NAT。由于用户IPv4地址由用户自行分配，不同用户IPv4地址可能相同，为避免冲突，AFTR内部维护的NAT表项与普通IPv4NAT不同，增加B4的WAN接口IPv6地址以区分用户。
DS-Lite模型同时支持IPv6部署，AFTR和B4对IPv6流量执行Native转发。
DS-LiteCGN部署方案
DS-LiteCGN实现模型分为独立型CGN和融合型CGN两类。独立型CGN整机功能专一，硬件实现DS-LiteAFTR；融合型CGN在BNG(BRAS)平台开发，采用专用业务单板实现DS-Lite，并提供PPPoEv6/IPoEv6+DS-Lite实现用户接入和DS-LiteAFTR功能。
CGN的部署方案采用独立型CGN还是融合型CGN，业界存有较大分歧，本文将对比分析两种方案的优缺点，并提出自己的观点。
独立型CGN部署方案：独立型CGN部署模型分为两大类：集中式部署和分布式部署。
∙ 集中式部署模型，用户通过PPPoEv6/IPoEv6从IPv6BNG获取IPv6配置信息，并建立至CGN的Softwire，CGN双上联城域网核心CR路由器，实现城域整网用户DS-LiteAFTR功能，并成对部署以实现DS-Lite热备和负载分担，提供网络可用性。
∙ 分布式部署模型，CGN侧挂城域业务边缘控制层设备IPv6BNG，实现BNG下挂区域用户AFTR功能。
融合型CGN部署方案：BNG部署PPPoEv6/IPoEv6+DS-Lite，实现BNG下挂区域用户的IPv6接入和DS-LiteAFTR功能；由于部分现网BNG无法升级，为实现其下挂用户IPv6接入，现网IPv4BNG作为LAC，IPv6BNG集成LNS和CGN网关功能，IPv4BNG(LAC)和IPv6BNG(LNS)之间建立L2TP隧道，用户家庭网关(B4)和IPv6BNG之间建立Softwire，从而实现用户IPv6接入。
独立型CGN方案和融合型CGN方案各有优劣。
目前来看，由于融合型CGN设备尚不完善，且方案存在现网业务中断风险，低可靠性和扩展性以及维护复杂等缺陷，而独立型CGN方案由于具有现网影响低，相对较高可靠性和扩展性，维护简单和设备升级简单等优点得到运营商的青睐，目前法国电信已经选择在其网络演进初期采用独立型CGN部署方案。
独立型CGN集中式部署方案实现低成本快速部署，不过用户规模受CGN限制，但由于CGN
业务单板能力远高于BNG(5倍左右)，且随着网络和业务逐渐实现NativeIPv6或双栈，DS-Lite应用几率逐渐降低，其生命周期仅存在与网络演进初期和发展期。因此独立型CGN集中式部署方案可作为运营商网络演进最佳选择。独立型CGN分布式部署方案仅在大型城域网场景作为独立型CGN集中式部署的补充，以覆盖大规模用户。
DS-liteCGN理性看待IPv4/IPv6发展关系，实现了网络平滑演进，维护了运营商利益，促进了IPv6部署。
IPv4向IPv6过渡技术标准综述(2)
2010-07-21 21:26 孙琼 江志峰 陈运清 电信网技术 我要评论(0) 字号：T | T
随着IPv4地址即将耗尽，IPv4向IPv6过渡已成为必经之路，IPv4与IPv6将在很长时间内处于共存期。如何实现IPv4与IPv6共存期的应用互访和平滑演进是实现IPv4向IPv6成功过渡的基础。本文重点介绍了IPv4向IPv6过渡共存期可能存在的应用场景，并着重介绍了协议翻译技术、隧道类技术以及地址复用技术，并分析了不同技术的优缺点和适用情况。

3  已有过渡技术
迄今为止，已有的IPv4/v6过渡技术可以分为协议翻译类和隧道类。其中，IETF的Behave工作组主要研究协议翻译类的技术，而Softwire工作组则主要研究隧道类的技术。
3.1  协议翻译类
（1）技术原理
IPv6过渡中的协议翻译类技术是由IPv4的NAT技术发展而来的。在IPv4的NAT技术中，为了减少IPv4公网地址的消耗，NAT协议翻译网关为私网IPv4地址和公网IPv4地址建立起映射关系，通过端口的复用技术，从而达到一个公网地址可以由多个私网地址共享的效果。
与此相对应，IPv6过渡中的协议翻译类技术就是将IPv6数据包中的每个字段与IPv4数据包中的每个字段建立起一一映射的关系，从而在两个网络的边缘实现数据报文的转换。其应用场景参见图5。
图5 协议翻译机制的应用场景
在这里，通信双方的主机需要明确本机在另一个网络中的对应地址。在上例中需明确以下两组地址：
◆PCA：主机IPv6地址与转换的IPv4地址。
◆PCB：主机IPv4地址与映射的IPv6地址。
由于IPv4地址空间远远小于IPv6的地址空间，因此位于IPv4网络中的主机可以通过加上IPv6前缀即可实现IPv4地址与IPv6地址的一一映射，但为了确定IPv6网络中主机的IPv4地址则较为困难。由于IPv6的地址空间远大于IPv4的地址空间，因此只能通过缩小IPv6地址空间的方法与IPv4地址建立映射关系，或者通过建立映射表的方法与IPv4地址建立映射关系。

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