IPv6網絡體系結構與網絡改造分析

黃廣山

（山西省郵電建設工程有限公司，山西 太原 030012）

IPv6作為下一代互聯網核心協議，在應用后能夠逐步取代IPv4協議。分析IPv6設計初衷可知，目 的在于促使網絡協議地址空間擴大，IPv6可以讓用戶獲得無限的網絡空間。在地址長度方面，IPv4為32位，IPv6為128位，這也是兩者的主要差異。IPv6和IPv4進行對比，IPv6在現代網絡應用中將發揮更大作用，并涉及汽車互聯、建筑自動化、傳感器網絡、非PC網絡和端對端網絡等，與人們生活各方面密切相關。此外，IPv6比IPv4更具安全性，提升了地址空間和包頭格式。IPv6也能得到QoS支持，具有可擴充優勢，通過IPv6網絡體系結構與網絡改造，確保今后IPv6順利取代IPv4。

1 IPv6概述

IPv6是“Internet Protocol Version 6”的縮寫，也是下一代IP協議，目的在于取代IPv4，在地址數量方面有了大幅度提升。因為IPv4的缺陷主要是缺乏足夠的網絡地址資源，這為互聯網應用與發展帶來了巨大的限制。在應用IPv6以后，能夠突破網絡地址資源數量不足等限制，并在多種接入設備連入互聯網方面消除存在的問題。2016年，互聯網數字分配機構（IANA）已向國際互聯網工程任務組（IETF）提出建議，在新制定的國際互聯網標準中不再兼容IPv4，轉變為只向IPv6提供支持。

2 IPv6網絡體系結構與網絡改造方案

2.1 IPv6網絡內部改造

對網絡改造來說，現在很少的設備能夠在軟件更新后實現雙棧的目的，大部分情況下必須通過全新雙棧設備提供支持。若是中心設備在升級后可以雙棧支持，在業務連接、方案設置方面與企業網重新建立雷同[1]。要想支持更新，我們應注重研發新的雙棧設備，讓IPv4與IPv6建立內部聯系，引進新的雙棧設備后，將實現NATPT與IPv6的正常連通。分析現有網絡結構可知，主要采取IPv4網絡體系結構，為全面取代IPv4，投入的資金量較大，網絡升級改造也不能對網絡環境造成影響。可見，在IPv4轉化為IPv6的過程中，需要實行階段性改造方案，結合當下網絡環境，配置雙棧路由設備，并盡快升級已有設備，為雙棧工作提供支持。在通過N ATPT技術連通網絡核心設備時，只要設備具有升級空間，都需要盡快升級，確保IPv6的正常應用。

在IPv6應用與建設中，必須完成申請、配置網絡等流程，建立專門的IPv6域名服務器。在設備操作系統方面，IPv6適用于超過NT5.0的操作系統，設備選擇方面也有一定空間，并在Windows server系統內完成設備的安裝與應用。由于一般系統內具有內置協議，因此，IPv6能夠當下環境內正常運行[2]。目前，市面上大部分路由器可以應用IPv6，并滿足網絡改造各方面的要求，并設置具有網絡處理能力的三級交換機，作為網絡系統內的雙棧設備，避免新建設的網絡對IPv4業務產生沖擊。這樣不僅能發揮IPv6所有功能，也實現IPv4與IPv6的正常過渡。在網絡改造方面，很多主流交換機可以支持網絡處理，并擁有核心雙棧設備性能。對匯聚層來說，主要通過雙棧路由器實現，出口選擇為IPv4和IPv6提供支持的雙棧業務流，這樣不僅有利于IPv4業務順利進行，還擁有IPv6支持性能。在條件允許的基礎上，要對IPv6業務設置匯聚層與核心層，同IPv4業務一起構建專門的網絡系統。對IPv4業務來說，能夠從原有網絡中發出，避免新業務出口層與匯聚層形成缺陷，達到網絡改造的實際要求。

2.2 IPv6網絡最終改造

網絡改造中能夠完成對IPv6的正常部署，從而徹底取代IPv4，在網絡體系結構方面進行有效改造。具體來說，可以采取以下方式：

第一，網絡出口設置NAT64設備，實現IPv6到IPv4的轉換，出口設備與NAT設備需要支持雙棧協議。要保留AAAA記錄，設置IPv6解析服務器，利用相關硬件完整IPv6 GLSB智能引導。分析各類終端訪問IPv4/IPv6同時存在的網絡如何動態切換優先級并完成相關測試，安全方面采取IPv4安全架構。其優點在于以互聯網接入區改造實現IPv6，現有IPv4網絡與應用不變化，能夠平滑遷移，也避免網絡中斷。

第二，全面改造，滿足網絡架構要求，規劃分支機構IPv6接入。全面實現IPv6/IPv4環境，地址變長后，手動配置方式容易產生錯誤，應用自動化配置軟件后，能夠達到應用快速上線的目的。結合IPv6/IPv4流量對比情況，對已有網絡架構進行完善。其優點在于支持整體業務區域IPv6部署，整體架構完整，安全水平高。

第三，新建IPv6區域部署，全部新建網絡設備支持IPv6，設置IPv6應用測試區，支持應用程序IPv6部署。業務系統從IPv4單線到IPv4與IPv6可互相訪問到IPv6單線過渡。應用頁面內有其他網站的外鏈，如果外鏈網站不支持IPv6，將引起IPv6 only客戶端發生天窗現象，借助相關硬件或外部代理DNS解析解決天窗問題。非http應用，手機APP在IPv4/IPv6網絡中切換配置。其優點在于：新建區域確保應用程序過渡順利，避免對IPv4網絡安全防護造成影響，測試純IPv6環境應用可行性及安全性。

IPv6應用結束后，網絡通信需要借助IPv6展開，由于改造過程較長，相關工作技能復雜，也會導致網絡地址長度增加，相比于IPv4協議，IPv6的網絡地址長度上為128 bit，該長度能夠無限擴大[3]。針對安全性來說，IPv6在身份認證、隱私權等方面更具優勢，在安全系數上也更有保障，IPv6協議可以完成正常的通信要求，在網絡體系結構上適應性和開放性更強。

2.3 IPv6網絡安全性實施方案

隨著網絡安全問題的不斷出現，在網絡改造中必須關注網絡安全。由于引起網絡安全隱患的因素較多，具體包括網絡用戶群體龐大，運用水平高低差距大，經常出現不良網絡行為。對公共網絡來說，也極易被病毒所侵害，這些現象無法避免，必須有針對性采取解決措施。

第一，抵御網絡病毒攻擊。要將防火墻設置在網絡出口，并采取有效的病毒防控措施，如部分病毒的端口不變，ACL列表能夠將傳播端口進行關閉，避免病毒進行傳播，為網絡環境安全提供可靠保障。第二，使用安全口令。要盡量設置較為復雜的口令，這樣是防范惡性病毒的有效手段，通常選擇“用戶名+密碼”的形式，讓口令安全性提升，并及時對口令作出更新。要明確TELNET權限，借助ACL讓設備訪問權限得到控制，必須擁有專門IP地址的 TELNET才能進入系統，避免網絡設備被非法入侵，提高網絡運行的穩定性與可靠性，避免發生惡意入侵的現象[4]。第三，IPv6地址空間較大，讓網絡有溯源的基礎。對企業網來說，所有終端能夠獲取惟一的IPv6地址，將相關信息進行綁定，此時可以引入真實源地址驗證的方式，保證IPv6主機接入更加穩定，達到對接入層IPv6源地址進行驗證目的，從而解決各種非法網絡入侵等問題，發揮出準確查找故障和安全日志審計等作用。第四，合理選擇 NAT轉換方式。在私網IP方面，對外部網絡的訪問應在防火墻中進行NAT轉換，要想達到多出口網絡訪問在性能方面的規定，要通過訪問列表區分現在訪問的網絡，采取策略路由的方式將最終出口確定下來，保證NAT轉換的順利進行。

3 結束語

綜上所述，IPv6作為現階段我國網絡改造方案中的主流做法，現有網絡基礎上IPv6將在多個環節發揮巨大作用。隨著網絡技術的不斷發展，IPv6網絡體系結構將逐步處于關鍵位置，加快網絡改造也勢在必行，為IPv6網絡體系結構建設奠定良好的基礎。