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面向IPv6平滑过渡的IPv4服务方案
http://www.edu.cn   2013-11-14 中国教育网络 作者:陈煜驰 孙琪 崔勇

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  国际互联网IPv4地址资源业已枯竭。为了使网络运营商在平滑引入IPv6的同时继续为用户提供IPv4服务,国际互联网标准化组织IETF(Internet Engineering Task Force)已对一些基于隧道的IPv6过渡方案进行了研究。其中Dual-Stack Lite(DS-Lite)方案提出了一种通过IPv6网络提供IPv4服务的有状态隧道过渡技术,旨在使运营商尽量利用既有IPv4网络设备完成IPv6部署。

  Lightweight 4over6(Lw4o6)是DS-Lite的一项优化方案。DSLite方案中,运营商网络需要引入运营商级网络翻译器(CGN)作为IP地址端口翻译器(NAPT),来为所有IPv4通信流动态分配公有IPv4地址和端口。而Lightweight 4over6的设计思想即是将NAPT功能从隧道核心路由器(lwAF TR)转移到用户侧隧道设备(lwB4),使得运营商网络无需在CGN上维护每流映射状态,从而缩小日志规模,减少运维开销。在Public 4over6方案中,每个用户侧隧道设备(4over6 CE)会获得一个完整的IPv4地址。而在Lightweight 4over6中,每个lwB4可通过动态分配方式获得一个公有IPv4地址和一个端口段,这使得多个lwB4能共享同一个公有IPv4地址,从而实现IPv4地址复用,使地址资源利用率得到有效提升。

图1 Lightweight 4over6体系结构

  在Lightweight 4over6体系结构中主要有三部分,如图1所示。其中:lwB4为用户侧设备(CPE)或者用户主机(host),通过动态分配获取一个公有IPv4地址和一个端口段,负责执行NAPT和隧道封装/解封装的功能;lwAFTR为运营商网络侧隧道核心路由器,负责转发lwB4与IPv4网络间的IPv4通信,并执行隧道封装/解封装功能;端口段管理服务器(Port-set management server)为整个体系结构的资源管理者,负责进行IPv4公有地址和端口段的分配和管理。

  在Lightweight 4over6中,IPv4和IPv6体系结构完全解耦合,IPv4地址信息无需嵌入到IPv6地址中,这使得运营商可以在不影响既有IPv6地址规划的情况下,合理有效地安排公有IPv4地址分配。因此与许多无状态技术方案相比,该方案简化了运营商地址资源管理,使隧道核心设备可扩展性得到提升。

  Lightweight 4over6由清华大学牵头提出,目前设计团队包括中国电信、法国电信、德国电信、美国Comcast等7家运营商,以及华为、GreenNet、FiberHome等8家设备商。2012年10月22日至29日,团队在清华大学进行了Lightweight 4over6互通性测试。参与者包括华为、GreenNet、Fiberhome、Yamaha、BII、清华大学、中国电信等。该项测试涵盖了各家参与者研制的共计7台lwB4和4台lwAFTR设备,共计测试通过了1400多项测试用例。测试拓扑如图2所示。测试结果显示各家设备互操作性能良好,能实现IPv4通信在IPv6网络中的透明传输,为IPv4应用提供良好支持。同年11月12日至15日,Lightweight 4over6团队在于北京邮电大学举行的IPv6国际测试大会上对Lightweight 4over6进行了互通性与功能指标测试。测试结果显示Lightweight 4over6设备互通性能良好,各项指标均达到预期要求,具有国内领先、国际先进水平。

图2 Lightweight 4over6互通性测试拓扑 

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