基于IPv6的IP城域網優化改造措施

王麗芳?余和平?吳超藝?馮波

摘要：文章主要對IP城域網優化改造中的IPv6應用進行分析。包括IP城域網與IPv6概述、IP城域網優化改造分析以及IP城域網優化改造中的IPv6主要部署措施分析。經分析發現，在對IP城域網進行優化改造的過程中，IPv6過渡技術發揮著至關重要的作用。通過IPv6的合理部署，可有效提升IP城域網應用質量，充分滿足其優化改造目標，促進IP城域網在當今時代中的良好應用與發展。希望通過本次分析，可以為IPv6技術的合理應用與IP城域網優化改造質量的提升提供一定參考。

關鍵詞：IP城域網；IPv6；城域網優化；優化改造；部署策略

在通過IPv6對IP城域網進行優化改造時，相關單位與技術人員首先需要明確IP城域網和IPv6技術，明確其具體的改造目標、原則和思路。然后以此為依據，采取合理的措施來部署IPv6，以滿足IP城域網的實際優化改造及其應用需求。

一、IP城域網與IPv6概述

（一）IP城域網概述

所謂IP城域網，就是一種具有較大覆蓋范圍的網絡，包括大型LAN。它將IP和ATM電信技術作為網絡基礎，并采用光纖通信技術在城市范圍內進行信號傳輸，以滿足人們對通信方面的實際業務需求。通常情況下，IP城域網的主要組成部分有以下三個：①核心層，采用高端路由和設備進行搭建，可為高帶寬業務承載及其傳輸提供支持。②匯聚層，通過二層或三層網絡技術對業務接入點加以利用，從而為用戶的數據匯集與處理提供支持，并實現各種業務服務和等級分類等功能。③接入層，由MSTP或二層交換設備組成，通過二層技術或物聯網技術為帶寬與業務的分配提供支持。在當今，IP城域網已經廣泛應用于家庭證券界交易、遠程監控、遠程教育、遠程醫療、網絡電視、VoD視頻點播、互動游戲和高速上網等領域，讓人們的各項通信業務需求得到了有效滿足[1]。

（二）IPv6概述

IPv6是傳統IP城域網中IPv4技術的升級版本，該協議可有效解決傳統IPv4中存在的很多不足。就目前的IP城域網優化改造來看，應用在其中的IPv6過渡技術主要包括以下幾種：①雙棧技術：在該技術條件下，網絡中的設備可同時支持IPv4協議和IPv6協議，并提供IPv4報文和IPv6報文的轉發支持，以實現IP城域網與IPv4節點以及IPv6節點之間的通信功能。在雙棧技術中，DS-Lite提供雙棧接入方式，其中B4橋接寬帶基本單元的主要作用是構建與AFTR連接的隧道，并對報文進行封裝和發送處理；AFTR負責終結隧道，對NAT報文進行轉換和發送；B4和AFTR之間的隧道形式是IP-in-IP。6RD是快速部署IPv6的技術形式，其主要組成部分是6RD和客戶邊界CE中的6RD-BR中繼。②6top隧道技術：此種機制的主要形式是自動化隧道，其應用功能是使兩個相對獨立的IPv6站點能夠跨越IPv4進行通信。在此過程中，一個IPv6報文需要在IPv4報文里封裝，以滿足其在6to4隧道中的實際傳輸需求，將IPv6形式的報文轉發到IPv4互聯網中。對于此類報文，借助于6RD-BR技術，可使其在IPv4報文中得到良好的封裝處理。具體應用時，可將6RD-BR里的IPv4地址作為相應報文的源地址使用，將CE/CPE里的IPv4地址作為相應報文的目的地址使用。③NAT-PT技術：此項技術在IPv6主機服務不具備IPv6服務器的情況下適用，在隧道法無法解決互通問題的其他情況下也很適用。具體應用中，NAT-PT技術主要通過一個IPv4地址池進行公有IPv4地址的跨邊界分配，并對IPv4地址、IPv6地址與端口之間的映射關系進行綁定和記錄[2]。通過這樣的方式，便可為網絡中的報文傳送提供透明路由。

相比較IPv4，IPv6在IP城域網中的主要應用優勢包括以下幾方面：①地址長度從原來的32位擴展到了128位，使地址擴展空間接近于無限大。②報文頭部更加簡潔，處理效率實現了顯著提升。③其報頭更具靈活擴展效果，便于協議的進一步擴展。④其地址層次性非常強，為路由聚合提供足夠便利。⑤其地址配置工作可以自動化實現。⑥其網絡層可對IPSEC進行自動認證，同時也可以對其實施有效的加密處理，從而使端到端通信更加安全。傳統IPv4到IPv6的雙棧過渡示意圖如圖1所示。

二、IP城域網優化改造分析

在分析IP城域網優化改造的過程中，相關單位與技術人員需要明確其主要的優化改造目標、優化改造原則以及優化改造思路。以下是對現代IP城域網優化改造進行的分析。

（一）IP城域網主要優化改造目標

就目前的IP城域網優化改造而言，其主要改造目標是將市場實際發展情況作為依據，對具有超前思維與技術的先進網絡進行建設，以此來滿足當今時代社會的實際網絡通信業務需求。具體優化改造中，需要將城域網的實際發展現狀作為依據，有選擇地提升IP城域網的管理方法，讓整體的IP城域網得到統一規劃，并根據現代電信網絡的實際應用和發展需求，分步對城域網進行優化改造[3]。通過這樣的方式，才可以讓IP城域網具有更高的傳輸效率，并使其可靠性和安全性得到進一步提升，以此來保障其網絡通信業務的有序開展與順利進行，使用戶的實際網絡通信需求得到全面滿足。

（二）IP城域網主要優化改造原則

在對當今的IP城域網進行優化改造的過程中，相關單位與技術人員主要應遵循以下幾個方面的優化改造原則：①安全可靠，在IP城域網的優化改造中，首要原則是確保其安全性、可靠性與實用性，讓各類網絡設備的應用性能可以充分滿足用戶的實際通信與任務保障等需求。②可拓展性，優化改造后的IP城域網系統不僅需要充分滿足當今用戶的實際需求，同時也應具備足夠的升級改造空間，以滿足其后續應用中的系統更新需求，使其能夠在保留原有技術功能與價值的基礎上及時實現相應的優化更新。③開放性和網絡標準化，通過IPv6技術完成對IP城域網的優化改造后，新的IP城域網系統應該可以支持多廠商和多協議，其數據庫也需要與用戶的實際應用需求相符。只有這樣才能有效確保IP城域網的優化改造效果，使IPv6技術的應用優勢得以充分發揮，在滿足用戶實際網絡通信需求的同時促進。

（三）IP城域網主要優化改造思路

針對IPv6基礎模式下的IP城域網優化改造，其主要的改造思路包括以下幾個方面：①對骨干網以及城域網實施雙棧部署，使其主要組成部分得到合理改造。并將其中應用的設備驗證作為依據來進行雙棧部署的開展，以此來提升整體IP城域網系統運行的穩定性。②合理改造IP城域網中的DNS以及AAA兩種支撐系統，讓整體系統在改造之后能夠實現IPv6信息的準確識別。通過IPv6技術對AAA支撐系統進行改造，需要記錄所有的IPv6地址信息，以此為用戶認證后的溯源工作提供便利。同時，通過DNS支撐系統來解析IP城域網中的IPv6系統，優化域名解析，讓更多用戶可以借助IPv6獲取互聯網訪問服務。③合理改造原來的NAT444網絡部署，對部署方案的運行效果進行檢查和驗證，明確其對實際網絡通信業務的主要影響。比如，用戶可在雙棧部署條件下獲取到兩個地址，其中的一個地址是NAT444網，另一個地址是IPv6公網，具體應用中，用戶可對IPv4以及IPv6過渡中產生的地址并存問題進行及時檢查和解決[4]。④檢查城域網設備以及用戶網關支持性，使其與IP城域網實際應用和發展需求相符。⑤對IP城域網的優化和改造經驗進行全面積累，以此來為IPv6網絡的良好運行奠定有力的技術基礎。

三、IP城域網優化改造中的IPv6主要部署措施

整體部署思路的科學確定：確定IPv6的部署范圍和目標，包括確定哪些子網和設備需要支持IPv6，以及如何逐步實現IPv6網絡的覆蓋和使用。

三層接入網絡過渡部署：在三層接入網絡中，需要考慮如何實現IPv4到IPv6的過渡，包括使用雙協議棧設備、IPv6隧道技術和NAT64等技術手段，以確保IPv6用戶可以訪問IPv4資源。

二層接入網絡過渡部署：對于二層接入網絡，需要考慮如何實現IPv6前綴的傳遞和IPv6地址的學習轉發，包括使用IPv6 over Ethernet技術、IPv6隧道技術和NDProxy等技術手段，以確保IPv6用戶可以接入網絡并獲取IPv6地址。

主要路由部署：針對主要路由設備，需要考慮如何進行IPv6路由協議的部署和IPv6路由表的管理，包括使用OSPFv3、BGP和IPv6靜態路由等技術手段，以確保IPv6數據包能夠正確地傳輸和路由。

這些部署策略可以根據實際情況進一步細化和調整，確保IPv6的合理部署和優化改造能夠順利實施，提升IP城域網的性能和可用性。

（一）整體部署思路

在IP承載網絡中，主要的網絡層面包括終端、骨干網、城域網以及接入網等。這里的骨干網以及城域網中應用的過渡技術與策略基本一致。在部署IP城域網的過程中，為實現IPv6技術的良好應用，技術人員首先應使骨干網的雙棧承載力滿足實際需求，通過網管、IT、DNS以及AAA等系統為IPv6用戶認證、授權能力、地址分配等提供支持，并為IPv6中的網管、業務開通、業務受理，以及AAA業務查詢等提供支持。

目前的IP城域網中承載的用戶類型有很多種，包括VolP、VPN、ICP、移動互聯網、寬帶接入等。隨著網絡通信技術的不斷發展，IP城域網也具有了越來越復雜的業務類型，且不同類型的業務都會在同一個系統中保持共同運行。自IPv6地址應用以來，IP城域網中出現了IPv4和IPv6地址共存現象。基于此，在對IP城域網進行優化改造的過程中，相關單位與技術人員需采用合理的技術措施來實現傳統IPv4到IPv6之間的互聯互通，并通過逐步優化升級的方式實現傳統IPv4到IPv6的過渡，從而讓越來越多的IPv6將IP城域網中傳統的IPv4取代。在此過程中，技術人員需通過IPv6網絡和骨干層同時構建的方式來實現傳統IPv4與IPv6之間的網絡互聯。在將IPv6引入到IP城域網中后，整體的IP城域網中將形成一個由IPv4和IPv6共同組成的邏輯網絡，其中，最常用的用戶接入模式為寬帶形式，主要包括二層接入和三層接入。

（二）三層接入網絡過渡部署

當用戶部署這類接入網絡時，可根據實際應用需求自行配置終端地址。以下是其基本的部署策略：①若該網絡仍使用IPv4邏輯層來承載網絡終端IPv4訪問，當終端IPv6實施接入網訪問時，需要將其封存在隧道里，并借助IPv4承載實現，其中隧道的主要形式是IPv6-in-IPv4。在這種情況下，6RD屬于典型的部署方案，該方案可合理提供給用戶訪問IPv6的通道，但在用戶量較少的情況下更適用。②三層接入網如果已升級為雙核形式，在通過IPv4和IPv6進行相應的終端訪問時，前者主要通過接入網IPv6來承載，而后者主要通過運營商網絡里的IPv6來承載。③如果接入網已全部升級為IPv6單棧模式，在通過IPv4進行終端訪問時，必須將其封裝到隧道里，隨后從接入網中通過，其隧道應用的是IPv4-in-IPv6形式。在這種情況下，最典型的部署方案為DS-Lite。如果運營商僅提供了IPv6接入，或用戶已將接入網升級為IPv6模式，則可以將一部分IPv4通道提供給用戶，以便其通過傳統的IPv4進行訪問[5]。

（三）二層接入網絡過渡部署

在通過IPv6技術進行IP城域網的優化改造時，二層接入網絡過渡也是一項重要的優化策略。在此過程中，如果用戶應用的接入網形式為二層網絡，可供選擇的接入方式主要有下列幾種類型：①運營商網絡中的BRAS可以為IPv6在IP城域網中的接入以及雙棧運行提供支持。在此過程中，用戶終端可以發起的呼叫模式包括IPoE或PPPoE兩種。通過這兩種呼叫，可分別實現IPv6地址以及IPv4地址的獲取，從而實現相應授權的進一步獲得。②如果運營商BRAS并未升級到可以支持IPv6技術的模式，IP城域網中的IPv6可以通過IPv4通道來進行承載，以此來為IPv6的部署及其過渡提供足夠的技術支持。

（四）主要路由策略

再通過上述方法進行IP城域網中的IPv6過渡部署時，IPv4邏輯網以及IPv6邏輯網將共同存在于同一套物理網絡中。其中，IPv4邏輯網所運行的路由協議主要包括BGP4協議、OSPFv2協議以及ISIS協議等；而IPv6邏輯網所運行的路由協議主要包括BGP4+協議、OSPFv3協議以及ISISv6協議等。同時，對于運行IPv6功能的所有設備，在具體的路由設計中，都需要開啟多拓撲，從而為系統的雙棧運行提供保障。在具體的IP城域網優化改造中，如果其中的路由設備未升級到可以運行OSPFv2或ISIS的級別，就需要及時對其進行升級處理，使升級之后的IPv6設備既可以運行IPv4路由協議，也可以運行OSPFv3或ISISv6等路由協議[6]。通過這樣的方式，才可以讓IP城域網中的路由協議滿足IPv6技術的實際應用需求，從而充分發揮出此項技術優勢，讓IP城域網實現從IPv4到IPv6的有效過渡。

四、結束語

綜上所述，隨著現代網絡信息技術的應用和發展，IP城域網在人們的網絡通信過程中發揮出了越來越強大的應用優勢。為了適應IP城域網的發展，滿足用戶實際應用需求，相關單位需要對IP城域網進行合理的優化改造，并逐步使用新的IPv6技術取代原有的IPv4技術，為用戶提供更加方便、快捷、安全、可靠的網絡通信服務。在具體改造過程中，相關單位和技術人員應根據IPv6技術的基本情況，結合IP城域網的實際改造與應用需求，采取合理的措施來進行IPv6部署。只有通過這樣的方式，IPv6技術才能在IP城域網中發揮出充分的應用優勢，為IP城域網的優化改造提供足夠的技術支持，從而促進IP城域網的良好應用和發展。