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IPv4邁向IPv6的最佳途徑之一

2019-11-03 09:08:26
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供稿：網友
思科系統(中國)網絡技術有限公司 劉永春 倪殿令
　　ipv6是“互聯網協議第六版”的縮寫。它是由IETF設計的下一代互聯網協議，目的是解決現有的互聯網協議第四版(IPv4)的地址嚴重不足等問題。

　　但考慮到技術上的可能性和現有各種IPv4大量應用，從IPv4到IPv6的網絡演進上看，很難做到“從IPv4到IPv6的自動轉化”。如何提供平滑的遷移，盡可能的減少對現有網絡系統的應用及網絡使用者的影響，成為IETF標準組的關鍵課題。目前，IETF工作組已經制定相應機制以保證網絡及應用升級的平滑性。

多種途徑邁向IPv6

　　我們有很多種方法可以在電信運營商核心骨干網絡上集成IPv6服務：可在多個不同數據鏈路層上運行IPv6專網、雙堆棧IPv4-IPv6骨干網、或者利用現有的MPLS骨干網等等。

　　今天常用的方式之一是建立一個獨立的(小型的)IPv6專網，然后通過網關與現有的IPv4網絡互通；而另一種常用方式是要充分利用現有的IPv4網絡的投資，采用邊緣改造，由邊緣向骨干發展的模式。這當中，骨干網的穩定性和如何有效地利用MPLS骨干網來支持IPv6的實施甚至于更好地將IPv6集成到IPv4的MPLS骨干網之中來，成了廣大電信運營商極為關心的問題。

　　運行著MPLS/IPv4基礎設施的電信運營商都在遵循相同的由邊緣向骨干發展的方式，在某些集成情況下他們是可以在MPLS網絡之上提供IPv6服務的。思科系統公司專門開發了MPLS IPv6運營商邊緣路由器(Cisco 6PE) 來滿足所有這些需求。

不同方式部署在MPLS

　　今天透過IPv4的MPLS骨干網來傳輸IPv6，也就是說利用IPv4的MPLS骨干網作為IPv6的核心傳輸網絡的方法可大致分為四種，見表。

表 各種MPLS機制、主要用途、優點和局限性



　　目前，Cisco IOS IPv6可支持所有這些戰略。此外還有一種概念性戰略就是運行一個本機IPv6 MPLS(Native IPv6 MPLS)核心路由器，但可行性不大。

CE隧道傳送IPv6

　　采用CE路由器上隧道的做法是在MPLS網絡上部署IPv6的最簡單方法。它不會影響到MPLS的運行或基礎設施，也不要求更改核心網絡中的P路由器或連接到客戶的PE路由器。然而，隨著需要連接的CE設備數量的增多，它要求采用很難擴展的隧道分格技術。而且它也很難分配ISP的全局IPv6前綴。

　　多個遠程IPv6域之間的通信采用標準隧道化機制：即在CE設備上的IPv4隧道上運行IPv6，類似于MPLS VPN 支持本機IPv4隧道的方式。CE路由器必須經過升級才能實現雙堆棧，而且還必須對

　　IPv4兼容型或者6到4地址進行配置，但是與PE路由器的通信采用的是IPv4。MPLS域認為數據流服務是IPv4。雙堆棧路由器采用IPv4兼容型或者6到4地址，而非電信運營商所提供的IPv6地址。

MPLS電路傳輸IPv6

　　采用任意MPLS傳輸(AToM)在MPLS網絡上部署IPv6不會影響MPLS網絡的運行或基礎設施(不會更改P路由器軟件版本或配置)。但是，連接到客戶的PE路由器則必須升級到支持AToM。它也很難將全局IPv6前綴分配給ISP。

　　多個遠程IPv6域之間的通信在專用鏈路上運行本機IPv6協議，而基本機制對于IPv6是完全透明的。IPv6數據流通過AToM而進行隧道化傳輸，而IPv6路由器則分別通過ATM或以太網接口來進行連接。這種潛在的重量型隧道分格方法是該解決方案的一大主要缺點。

6PE運行IPv6

　　已經部署或計劃部署MPLS的電信運營商可通過6PE而實現以下效益：最大限度降低運行成本和風險；不影響現有IPv4和MPLS服務；只需升級運營商邊緣路由器(PE路由器)；6PE路由器既可以是現有PE路由器也可以是專用于IPv6服務的新路由器；不影響IPv6客戶邊緣路由器；ISP可以連接到運行靜態、IGP或EGP的任何客戶CE；生產服務就緒；ISP可將它自己的IPv6前綴分配給客戶；IPv6可在不影響運行的情況下引入到現有MPLS服務之中；客戶可隨時增加6PE路由器；核心網絡可提供最高達OC-192速度的交換能力；保持MPLS核心網的轉發速度和能力，按MPLS標簽轉發，于IPv6地址無關；封裝開銷小；直接將IPv6報文封裝在MPLS VPN幀中，再加上MPLS標簽。

　　通過6PE(MPLS IPv6)而實現的骨干網可使多個IPv6域能在同一個MPLS IPv4核心網絡上相互通信。這種實施不要求對任何骨干網基礎設施進行升級，也不要求對核心路由器進行重新配置，因為轉發操作是根據標簽而非IP報頭本身而進行的。這就為IPv6部署提供了一種極為經濟有效的戰略。

　　此外，MPLS網絡中本身就配備并提供的虛擬專用網(VPN)和流量工程(TE)服務可使IPv6網絡集成到在能支持 IPv4 VPN和MPLS-TE的基礎設施上運行的VPN或外部網之中。

　　6PE特性特別適合于那些已經運行或計劃運行MPLS網絡的電信運營商。6PE的優點之一在于，不需要對核心網絡的硬件、軟件或配置進行升級。因此它能夠避免影響網絡運行和現有IPv4服務所產生的營業收入。很多電信運營商都選用了MPLS作為一種為客戶提供服務的渠道。作為一種多服務基礎設施技術，MPLS可提供第三層VPN、QoS、通信工程、快速重新路由、以及ATM交換與IP交換之間的集成。MPLS能夠非常自然而然地為簡化在現有生產網絡中引入IPv6而作出貢獻。

　　MPLS能夠將控制面板與數據面板隔離開來，因此為IPv4、IPv6和ATM在同一個基礎設施之上的集成與共存提供了令人關注的可選解決方案，并進而實現了那些UMTS版本5等從傳輸角度說需要以下條件的第三代網絡等環境：針對IPv6服務的 Cisco 6PE、 MPLS ATM 以及利用自身VPN、通信工程和QoS擴展功能而進行正常IPv4交換等。從運行的角度說，新的CE設備的引入是簡單易行的，因為它利用了第三層VPN可擴展性。

　　6PE可使多個IPv6島采用 MPLS LSP(標簽交換路徑)而在MPLS/IPv4 核心網絡上進行相互通信。這種方法需要依靠IPv4網絡運營商邊緣路由器(6PE)之中的BGP擴展功能來交換針對所宣布的每個IPv6地址前綴的IPv6可到達信息和MPLS標簽。6PE路由器為雙堆棧(IPv4和IPv6)。

　　為了做到并確保IPv6傳輸對于除6PE路由器之外的所有路由器都是透明的，就必須在6PE入口路由器上粘貼表示不同等級的標簽。最上面的標簽表示了 IPv4 MPLS核心網絡中的連通性：LDP(標簽分發協議)、TDP(標記分發協議)或者 RSVP(資源保留協議)等可負責分發該標簽。下面一個標簽可在每個6PE出口路由器上用來表示IPv6轉發：它由“IPv6+標簽”地址系列中的MP-BGP(多協議BGP)來分發。

　　在MPLS網絡之中的P路由器都不知道它們正在交換IPv6數據分組，因為它們只是使用MPLS轉發功能、LDP、TDP或RSVP將IPv4標簽與IPv4 IGP(OSPF或IS-IS)捆綁起來，從而在MPLS網絡之中建立內部可到達性。所以，6PE特性不會影響這些MPLS核心設備。

6PE是您的最佳選擇

　　引入IPv6服務并不完全依賴于MPLS，但如果兩者都要在網上實施，6PE將可以更好地利用MPLS和MP-BGP的技術和投資。當我們用MPLS技術來提供第二層和第三層VPN、 MPLSTE 、 MPLS DS-DE、 MPLS Fast Reroute 的同時，MPLS也提供了一種很好的由IPv4向IPv6遷移的可選方案。

　　在各種基于現有的IPv4 MPLS基礎網絡之上的IPv6遷移方案中，6PE提供了一種最經濟的和最小風險的方案。它提供了傳統的第三層網絡的可擴展性，保持了原有MPLS網絡的功能和性能，而維持原有的IPv4 MPLS網絡核心不變。IPv6服務是在已有的MPLS基礎網絡架構上，在網絡的邊緣(PE)按需逐漸地被激活的，對已有MPLS網絡的業務毫無影響。而且，因為只有一小部分(PE)的網絡需要進行升級，而骨干網維持不變，極大地減少了運營商的培訓和運營維護費用。

　　思科公司的6PE是基于已被廣為人知的MPLS-VPN技術上發展起來的，目前正在與IETF組織合作以確保相應標準化工作的順利進展。具體說，Cisco 6PE方案符合IETF組織就“采用BGP而連接跨越多個IPv4云的IPv6域”[IPv6_BGP]而頒布的最新版本的標準草案。


摘自《通信產業報》

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