電力通信網(wǎng)IPv6過(guò)渡技術(shù)的研究分析

李彬 殷芳 楊軍

【摘要】 2011年2月ICANN（國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)名稱和編號(hào)分配公司）宣布全球43億個(gè)IPv4地址已分配完畢，為解決地址資源的匱乏的問(wèn)題，各國(guó)將視角轉(zhuǎn)向下一代互聯(lián)網(wǎng)IP層技術(shù)——IPv6技術(shù)。本文介紹了三種主要的的IPv6過(guò)渡技術(shù)：IPv6/IPv4雙棧技術(shù)、隧道技術(shù)和協(xié)議翻譯技術(shù)，接著結(jié)合江西數(shù)據(jù)通信網(wǎng)現(xiàn)狀，提出三種通信網(wǎng)IPv4至IPv6過(guò)渡方案，通過(guò)對(duì)比分析得出最佳方案，最后簡(jiǎn)要闡述了公司IPv6演進(jìn)路線。

【關(guān)鍵詞】 電力 通信網(wǎng) IPv6 過(guò)渡技術(shù)

一、引言

近年來(lái)，隨著云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)以及移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的迅猛發(fā)展，全球?qū)P地址的需求大幅增加。智能電網(wǎng)作為物聯(lián)網(wǎng)的重要應(yīng)用，已經(jīng)在全國(guó)各地開(kāi)展示范工程推廣。智能電網(wǎng)對(duì)IP地址的大量需求，迫切需要基于下一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的信息通信平臺(tái)作為支撐。具有巨大地址空間的IPv6已經(jīng)成為下一代互聯(lián)網(wǎng)IP層技術(shù)。作為下一代互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，IPv6是針對(duì)IPv4面臨的問(wèn)題而提出的。同IPv4相比較，IPv6在地址容量、安全性、移動(dòng)性以及服務(wù)質(zhì)量等方面有了明顯的改進(jìn)。

二、IPv6過(guò)渡技術(shù)分析

現(xiàn)階段全球絕大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)仍是IPv4，過(guò)渡到IPv6還需要很長(zhǎng)一段時(shí)間。在此期間，IPv4與IPV6是共存的，過(guò)渡技術(shù)就是用來(lái)解決兩個(gè)版本IP網(wǎng)絡(luò)互通的問(wèn)題。過(guò)渡技術(shù)總體可以分為三類：IPv6/IPv4雙棧技術(shù)、隧道技術(shù)和IPv4/ IPv6協(xié)議翻譯技術(shù)。

2.1 IPv6/IPv4雙協(xié)議棧技術(shù)

雙棧技術(shù)是IPv4向IPv6過(guò)渡的一種有效的技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)要求同時(shí)支持IPv4和IPv6協(xié)議棧，源節(jié)點(diǎn)根據(jù)目的節(jié)點(diǎn)的不同選用不同的協(xié)議棧，而網(wǎng)絡(luò)設(shè)備根據(jù)報(bào)文的協(xié)議類型選擇不同的協(xié)議棧進(jìn)行處理和轉(zhuǎn)發(fā)。雙協(xié)議棧部署簡(jiǎn)單，是所有過(guò)渡技術(shù)的基礎(chǔ)，被國(guó)內(nèi)外運(yùn)營(yíng)商廣泛采用，但雙協(xié)議棧技術(shù)沒(méi)有完全解決IPv4地址短缺的問(wèn)題。

2.2隧道技術(shù)

隧道（tunnel）是指一種協(xié)議封裝到另外一種協(xié)議中的技術(shù)。隧道技術(shù)提供了兩個(gè)IPv6節(jié)點(diǎn)之間通過(guò)IPv4網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)互連通信，以及兩個(gè)IPv4節(jié)點(diǎn)之間通過(guò)IPv6網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)互連通信的技術(shù)。

隧道類型有多種，根據(jù)隧道協(xié)議的不同分為IPv4 overIPv6隧道和IPv6 over IPv4隧道。按照隧道終點(diǎn)地址的獲得方式，可將隧道分為配置型隧道（如手工隧道、GRE 隧道）和自動(dòng)型隧道（如隧道代理、6to4、6over4、6RD、ISATAP、基于MPLS 的隧道6PE和6VPE等）。隧道技術(shù)的特點(diǎn)是不要求網(wǎng)絡(luò)所有設(shè)備都支持雙協(xié)議棧，只要求隧道兩端的設(shè)備支持兩種協(xié)議。缺點(diǎn)是不能實(shí)現(xiàn)IPv4節(jié)點(diǎn)與IPv6節(jié)點(diǎn)的直接通信。

2.3協(xié)議翻譯技術(shù)

協(xié)議翻譯技術(shù)是為了提供了IPv4網(wǎng)絡(luò)與IPv6網(wǎng)絡(luò)之間的互訪技術(shù)，也就是使IPv6主機(jī)可以訪問(wèn)IPv4主機(jī)，IPv4主機(jī)可以訪問(wèn)IPv6主機(jī)。相關(guān)的技術(shù)有NAT-PT和IVI技術(shù)。

NAT-PT是IETF最先提出的解決IPv4/IPv6互通問(wèn)題的解決方案。通過(guò)與SIIT 協(xié)議轉(zhuǎn)換和傳統(tǒng)的IPv4 下的動(dòng)態(tài)地址翻譯NAT以及適當(dāng)?shù)膽?yīng)用層網(wǎng)關(guān)ALG相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了純IPv6 的主機(jī)和純IPv4 主機(jī)間的相互通訊。但NAT-PT技術(shù)由于其協(xié)議自身存在不少缺陷，帶來(lái)很多的部署問(wèn)題和安全漏洞，所以IETF已經(jīng)不推薦使用NAT-PT。

IVI基于運(yùn)營(yíng)商路由前綴的無(wú)狀態(tài)IPv4/IPv6翻譯技術(shù)，該方案是由清華大學(xué)李星教授提出的IPv4和IPv6的翻譯技術(shù)，并已形成5 個(gè)IETF 的RFC 標(biāo)準(zhǔn)。目前IVI已經(jīng)在我國(guó)的純IPv6網(wǎng)絡(luò)CERNET2正常運(yùn)行四年以上，并得到了思科、華為、中興通訊等設(shè)備廠商的支持，具有良好的運(yùn)用前景。

三、電力通信網(wǎng)IPv4-IPv6過(guò)渡技術(shù)研究

3.1 通信網(wǎng)現(xiàn)狀

江西公司現(xiàn)有IPv4數(shù)據(jù)通信網(wǎng)已具備一定規(guī)模，采用MPLS VPN （標(biāo)簽交換虛擬專用網(wǎng)絡(luò)）技術(shù)設(shè)計(jì)建設(shè)。全網(wǎng)使用IP over SDH技術(shù)進(jìn)行組網(wǎng)，雙機(jī)雙平面方案配置。目前通信數(shù)據(jù)網(wǎng)已運(yùn)行信息、視頻等多個(gè)VPN，其中信息VPN承載大量與企業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)活動(dòng)相關(guān)的業(yè)務(wù)流量。

3.2 過(guò)渡技術(shù)分析

基于IPv6的電力通信網(wǎng)與智能電網(wǎng)的結(jié)合，一方面可以滿足物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等技術(shù)在智能電網(wǎng)應(yīng)用中對(duì)網(wǎng)絡(luò)地址的大量需求，另一方面也可以滿足電網(wǎng)與IPv4/IPv6用戶信息交互，推動(dòng)智能電網(wǎng)的全面建設(shè)。在公司“信息通信十三五規(guī)劃”中，公司提出逐步建設(shè)IPv6網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃。在充分考慮IPv6網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)有的業(yè)務(wù)系統(tǒng)不發(fā)生沖突的基礎(chǔ)上，公司可采用新建一個(gè)IPv6 VPN方案，將IPv6與IPv4業(yè)務(wù)流量隔離。由于數(shù)據(jù)通信網(wǎng)IPv4至IPv6演進(jìn)是一個(gè)長(zhǎng)期過(guò)程，可采用以下三種方案實(shí)現(xiàn)過(guò)渡：

方案一：采用隧道技術(shù)

該方案最為保守，對(duì)現(xiàn)網(wǎng)改動(dòng)最小。只需在數(shù)據(jù)網(wǎng)CE路由器上運(yùn)行雙協(xié)議棧，開(kāi)啟IPv6協(xié)議。方案的缺點(diǎn)是在CE路由器的隧道上并沒(méi)有為IPv6帶來(lái)MPLS VPN的對(duì)等體模型的優(yōu)勢(shì)，且CE路由器需要運(yùn)行雙協(xié)議棧，這樣會(huì)增加設(shè)備負(fù)載，降低路由器處理能力和轉(zhuǎn)發(fā)效率，因此不建議采用。

方案二：采用6PE（IPv6 Provider Edge）技術(shù)

該方案較為穩(wěn)健。部署IPv6可以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的IPv6孤島訪問(wèn)，需要新購(gòu)IPv6業(yè)務(wù)CE路由器，PE和CE路由器均需運(yùn)行IPv6協(xié)議。該方案不用改變現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，有利于快速部署IPv6網(wǎng)絡(luò)，但它沒(méi)有VPN的概念，隨著未來(lái)接入IPv6網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)逐漸增多，各項(xiàng)業(yè)務(wù)流量無(wú)法實(shí)現(xiàn)的相互隔離，安全性也不能得到保證，因此不建議采用。

方案三：采用6VPE（IPv6 VPN Provider Edge）技術(shù)

該方案為優(yōu)選方案。通過(guò)部署IPv6 MPLS VPN，可有效做到各項(xiàng)業(yè)務(wù)流量之間的相互隔離，而且CE與PE路由器之間具有VPN的對(duì)等體模型的優(yōu)勢(shì)，業(yè)務(wù)安全性也可得到有效保障。部署方式和現(xiàn)有IPv4 MPLS VPN方式類似，不必改變現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，只需新購(gòu)IPv6業(yè)務(wù)CE路由器，開(kāi)啟IPv6協(xié)議。PE路由器運(yùn)行雙協(xié)議棧，骨干網(wǎng)可繼續(xù)采用IPv4協(xié)議。原有PE路由器和新增CE路由器運(yùn)行IPv6協(xié)議并配置相應(yīng)的VPN和VRF接口。

3.3 演進(jìn)路線

1、IPv6穿越IPv4通信網(wǎng)的應(yīng)用

隨著 IPv6 的部署規(guī)模擴(kuò)大，IPv6分布于廣域網(wǎng)不同區(qū)域。Ipv6需穿越Ipv4骨干通信網(wǎng)，并運(yùn)行 IPv6 業(yè)務(wù)。數(shù)據(jù)通信網(wǎng)采用MPLS VPN技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。骨干網(wǎng)兩端IPv6區(qū)域，需通過(guò)隧道技術(shù)或6VPE技術(shù)互相通信，網(wǎng)絡(luò)中仍存在一定數(shù)量的雙協(xié)議棧節(jié)點(diǎn)。

2、IPv6 全網(wǎng)覆蓋

在規(guī)劃末期，公司IPv6 進(jìn)一步廣泛部署，大部分業(yè)務(wù)運(yùn)行于 IPv6 網(wǎng)絡(luò)上，基本不存在 IPv6 孤島，網(wǎng)絡(luò)中 IPv4 局域網(wǎng)和雙協(xié)議棧點(diǎn)逐步消失，全網(wǎng)設(shè)備單軌運(yùn)行IPv6協(xié)議。

四、結(jié)束語(yǔ)

IPv6技術(shù)是互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢(shì)。IPv6技術(shù)在中國(guó)已蓄勢(shì)待發(fā)，將帶動(dòng)包括智能電網(wǎng)在內(nèi)大量相關(guān)服務(wù)和產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，擁有廣闊的應(yīng)用前景。

參 考 文 獻(xiàn)

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