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清华大学:基于IPv6本地链路特性的地址配置和网络迁移技术

  编辑点评:文章利用IPv6本地链路地址可在邻居节点间直接通信的特性、通过“名字-地址”映射机制,巧妙地降低了网络设备的IPv6地址配置复杂性和网络迁移难度。这一创新有较大的使用价值。

  IPv6是下一代互联网的核心协议,长达128位的地址空间彻底解决了IPv4地址不足的问题。IPv6在主机地址自动配置方面进行了专门设计,虽然简化了主机的联网配置,但是对简化网络设备(如路由器、交换机等)的地址配置却考虑较少。例如,网络管理员在进行路由器接口地址配置时,必须将128位IPv6地址全部手工输入才能完成配置,不但增加了工作量,而且由于IPv6地址过长不易记忆,导致出现误配置的概率大大增加。又如,网络在做地址迁移(IP renumbering,即采用新地址替换原地址)的时候,需要管理员登录到每一台网络设备上手工逐一修改地址参数,不但效率低下,而且容易出错。

  本文提出一种可以简化IPv6地址配置和网络迁移的新技术,通过采用给地址起“名字”的方法,将IPv6冗长的地址与“名字”建立映射关系,并通过IPv6本地链路地址(link-local address)和组播地址,在相邻网络节点间传递这种映射关系,使得网络管理员可以通过配置“名字”的方式来替代传统的“地址”配置,极大的方便了管理员的操作,同时也为大型IPv6网络地址更新和迁移提供了高效的技术手段。

  1.研究现状

  给网络设备配置地址是最基本的网络管理操作,而且必须由网络管理员直接手工进行。为了方便IPv6地址配置和迁移,M. Crawford提出了一种通过PCO(Prefix Control Operation)方式迁移网络的方法,通过匹配现有前缀,然后更新前缀的方式实现网络迁移的自动化[1];F.Baker提出了一种对新老IPv6前缀设置不同生命周期的方式来平滑网络迁移过程的方法[2];Chown提出了在网络迁移过程中对DHPv6协议的需求[3]。B. Carpenter和B. Liu对当前IPv6网络迁移现状进行了研究,并分析了现有机制与实际需求之间的差距[4-5]。本文提出了一种可以提高初建网络(Initial network)地址配置可读性,同时又可以有效提高IPv6网络迁移效率的新方法,主要包括两部分内容:“名址映射”的定义与传递。

  2.算法描述

  针对网络设备中IPv6地址配置方式繁琐,网络地址迁移困难的问题,本文提出了一种新的技术方法来解决这一棘手问题,其主要包括两部分内容:

  2.1 定义“名址映射”

  为了方便的记住冗长的IPv6地址,本算法采用类似“宏”的方式,用字符串来表示不同的地址前缀或地址长度,这个字符串叫做“名字”(字符串可以由字母和数字组成,也可由中文等多国语言字符组成),名字与IPv6地址或地址长度具有一一对应的关系,这种对应关系简称“名址映射”,多条名址映射组成一个“名址映射表”。通过名字与二进制数字组合而成的名字表达式(极端情况是,表达式全部由名字组成,或者全部由128位二进制数字组成),可以表达一个完整的IPv6地址,其基本规则如下:

  • 名字与二进制数字组成的名字表达式要符合IPv6地址定义要求(如需要使用冒号“:”进行分割,使用斜线“/”表示前缀长度)
  • 为了区分表达式字符串中哪些是名字,哪些是IPv6地址数字,可以将名字使用一对特殊字符(如左右引号、左右括号、小于号和大于号等)进行封装
  • 通过将与名字对应的地址段或地址长度进行完全替换,可以将名字表达式转换为真正的IPv6地址(如表1和表2给出的示例)

来源:CERNET第二十三届学术年会论文集作者:李子木 傅怡琦 郝辉
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