IPv6网络体系结构与网络改造分析

黄广山

（山西省邮电建设工程有限公司，山西 太原 030012）

IPv6作为下一代互联网核心协议，在应用后能够逐步取代IPv4协议。分析IPv6设计初衷可知，目 的在于促使网络协议地址空间扩大，IPv6可以让用户获得无限的网络空间。在地址长度方面，IPv4为32位，IPv6为128位，这也是两者的主要差异。IPv6和IPv4进行对比，IPv6在现代网络应用中将发挥更大作用，并涉及汽车互联、建筑自动化、传感器网络、非PC网络和端对端网络等，与人们生活各方面密切相关。此外，IPv6比IPv4更具安全性，提升了地址空间和包头格式。IPv6也能得到QoS支持，具有可扩充优势，通过IPv6网络体系结构与网络改造，确保今后IPv6顺利取代IPv4。

1 IPv6概述

IPv6是“Internet Protocol Version 6”的缩写，也是下一代IP协议，目的在于取代IPv4，在地址数量方面有了大幅度提升。因为IPv4的缺陷主要是缺乏足够的网络地址资源，这为互联网应用与发展带来了巨大的限制。在应用IPv6以后，能够突破网络地址资源数量不足等限制，并在多种接入设备连入互联网方面消除存在的问题。2016年，互联网数字分配机构（IANA）已向国际互联网工程任务组（IETF）提出建议，在新制定的国际互联网标准中不再兼容IPv4，转变为只向IPv6提供支持。

2 IPv6网络体系结构与网络改造方案

2.1 IPv6网络内部改造

对网络改造来说，现在很少的设备能够在软件更新后实现双栈的目的，大部分情况下必须通过全新双栈设备提供支持。若是中心设备在升级后可以双栈支持，在业务连接、方案设置方面与企业网重新建立雷同[1]。要想支持更新，我们应注重研发新的双栈设备，让IPv4与IPv6建立内部联系，引进新的双栈设备后，将实现NATPT与IPv6的正常连通。分析现有网络结构可知，主要采取IPv4网络体系结构，为全面取代IPv4，投入的资金量较大，网络升级改造也不能对网络环境造成影响。可见，在IPv4转化为IPv6的过程中，需要实行阶段性改造方案，结合当下网络环境，配置双栈路由设备，并尽快升级已有设备，为双栈工作提供支持。在通过N ATPT技术连通网络核心设备时，只要设备具有升级空间，都需要尽快升级，确保IPv6的正常应用。

在IPv6应用与建设中，必须完成申请、配置网络等流程，建立专门的IPv6域名服务器。在设备操作系统方面，IPv6适用于超过NT5.0的操作系统，设备选择方面也有一定空间，并在Windows server系统内完成设备的安装与应用。由于一般系统内具有内置协议，因此，IPv6能够当下环境内正常运行[2]。目前，市面上大部分路由器可以应用IPv6，并满足网络改造各方面的要求，并设置具有网络处理能力的三级交换机，作为网络系统内的双栈设备，避免新建设的网络对IPv4业务产生冲击。这样不仅能发挥IPv6所有功能，也实现IPv4与IPv6的正常过渡。在网络改造方面，很多主流交换机可以支持网络处理，并拥有核心双栈设备性能。对汇聚层来说，主要通过双栈路由器实现，出口选择为IPv4和IPv6提供支持的双栈业务流，这样不仅有利于IPv4业务顺利进行，还拥有IPv6支持性能。在条件允许的基础上，要对IPv6业务设置汇聚层与核心层，同IPv4业务一起构建专门的网络系统。对IPv4业务来说，能够从原有网络中发出，避免新业务出口层与汇聚层形成缺陷，达到网络改造的实际要求。

2.2 IPv6网络最终改造

网络改造中能够完成对IPv6的正常部署，从而彻底取代IPv4，在网络体系结构方面进行有效改造。具体来说，可以采取以下方式：

第一，网络出口设置NAT64设备，实现IPv6到IPv4的转换，出口设备与NAT设备需要支持双栈协议。要保留AAAA记录，设置IPv6解析服务器，利用相关硬件完整IPv6 GLSB智能引导。分析各类终端访问IPv4/IPv6同时存在的网络如何动态切换优先级并完成相关测试，安全方面采取IPv4安全架构。其优点在于以互联网接入区改造实现IPv6，现有IPv4网络与应用不变化，能够平滑迁移，也避免网络中断。

第二，全面改造，满足网络架构要求，规划分支机构IPv6接入。全面实现IPv6/IPv4环境，地址变长后，手动配置方式容易产生错误，应用自动化配置软件后，能够达到应用快速上线的目的。结合IPv6/IPv4流量对比情况，对已有网络架构进行完善。其优点在于支持整体业务区域IPv6部署，整体架构完整，安全水平高。

第三，新建IPv6区域部署，全部新建网络设备支持IPv6，设置IPv6应用测试区，支持应用程序IPv6部署。业务系统从IPv4单线到IPv4与IPv6可互相访问到IPv6单线过渡。应用页面内有其他网站的外链，如果外链网站不支持IPv6，将引起IPv6 only客户端发生天窗现象，借助相关硬件或外部代理DNS解析解决天窗问题。非http应用，手机APP在IPv4/IPv6网络中切换配置。其优点在于：新建区域确保应用程序过渡顺利，避免对IPv4网络安全防护造成影响，测试纯IPv6环境应用可行性及安全性。

IPv6应用结束后，网络通信需要借助IPv6展开，由于改造过程较长，相关工作技能复杂，也会导致网络地址长度增加，相比于IPv4协议，IPv6的网络地址长度上为128 bit，该长度能够无限扩大[3]。针对安全性来说，IPv6在身份认证、隐私权等方面更具优势，在安全系数上也更有保障，IPv6协议可以完成正常的通信要求，在网络体系结构上适应性和开放性更强。

2.3 IPv6网络安全性实施方案

随着网络安全问题的不断出现，在网络改造中必须关注网络安全。由于引起网络安全隐患的因素较多，具体包括网络用户群体庞大，运用水平高低差距大，经常出现不良网络行为。对公共网络来说，也极易被病毒所侵害，这些现象无法避免，必须有针对性采取解决措施。

第一，抵御网络病毒攻击。要将防火墙设置在网络出口，并采取有效的病毒防控措施，如部分病毒的端口不变，ACL列表能够将传播端口进行关闭，避免病毒进行传播，为网络环境安全提供可靠保障。第二，使用安全口令。要尽量设置较为复杂的口令，这样是防范恶性病毒的有效手段，通常选择“用户名+密码”的形式，让口令安全性提升，并及时对口令作出更新。要明确TELNET权限，借助ACL让设备访问权限得到控制，必须拥有专门IP地址的 TELNET才能进入系统，避免网络设备被非法入侵，提高网络运行的稳定性与可靠性，避免发生恶意入侵的现象[4]。第三，IPv6地址空间较大，让网络有溯源的基础。对企业网来说，所有终端能够获取惟一的IPv6地址，将相关信息进行绑定，此时可以引入真实源地址验证的方式，保证IPv6主机接入更加稳定，达到对接入层IPv6源地址进行验证目的，从而解决各种非法网络入侵等问题，发挥出准确查找故障和安全日志审计等作用。第四，合理选择 NAT转换方式。在私网IP方面，对外部网络的访问应在防火墙中进行NAT转换，要想达到多出口网络访问在性能方面的规定，要通过访问列表区分现在访问的网络，采取策略路由的方式将最终出口确定下来，保证NAT转换的顺利进行。

3 结束语

综上所述，IPv6作为现阶段我国网络改造方案中的主流做法，现有网络基础上IPv6将在多个环节发挥巨大作用。随着网络技术的不断发展，IPv6网络体系结构将逐步处于关键位置，加快网络改造也势在必行，为IPv6网络体系结构建设奠定良好的基础。