IPv4/6双协议栈数据骨干网络改造实例浅析

尤春菊 王 凯

1.2.中国广电内蒙古网络有限公司 内蒙古 呼和浩特市 010010

引 言

如今信息网络深入生产、生活的各个方面，在信息浪潮的不断推动下，互联网的更新换代以渐进演化的方式紧紧追逐着大众需求。当万物互联、人工智能、海量数据分析、第四次工业革命、第5代移动通讯技术等一系列深刻变革生活的成果付诸实施的同时，对于以上情景中网络使用的要求也自然更上一层楼。虽然“下一代互联网”至今没有明确定义，但是面临IPv4地址资源使用殆尽的局面，实现向IPv6演进升级成为满足新型网络一切需求而建设的基础工程，作为以数据网络运营的内蒙古广电网络，在全国甚至全球的这次信息网络演进的大潮中也不会成为例外。基于现有IPv4的用户终端规模以及互联网资源，内蒙古广电网络选择采用主流的IPv4/6双协议栈接入方式完成数据骨干网络的改造，为IPv6情景下的用户服务提供网络基础。

1 概念介绍

1.1 IPv6协议

IPv6（Internet Protocol Version6）协议与IPv4协议一样，是IP协议的其中一个版本，他们分别是互联网协议第六版和第四版。IPv6协议是国际互联网工程任务组（IETF）设计的下一代互联网核心协议，作为新一代协议，从根本上解决了上一代协议中地址不足的问题：IPv4地址由4个字节（每个字节范围0～255）构成，一共32位，数量为2的32次方；IPv6地址由16个字节（每个字节范围0～255）构成，一共128位，数量为2的128次方。IPv6地址数量被形容为“地球上每粒沙子都能分配一个IP地址”也不为过。海量的地址特征，使得下一代互联网情景的地址使用需求与原来“平均3个人使用1个IPv4地址”情况具有不可比性。

1.2 IPv4/6双协议栈技术

IPv4/6双协议栈技术指的是在同一个网络设备中同时启用IPv4和IPv6两套协议栈，同时设置两套IP地址，这样设备既可以与IPv4网络通信，也可以与IPv6网络通信。对于采用IPv4/6双协议栈技术改造的网络，数据包既可以由IPv4栈处理也可以由IPv6栈来处理，取决于访问源/目的地址的协议类型。

当前中国仍处于IPv4协议与IPv6协议并行阶段，下一代互联网时代，IPv6协议将逐渐取代IPv4协议，并解决现网中终端IPv4私网地址不足等问题。但就目前来讲，几乎所有网络生态均支持IPv4协议，海量的互联网资源中IPv4协议也作为主导角色。在满足各类型用户需求的前提下，通过不断对网络进行双协议栈的改造，做好IPv6协议的衔接，加快网络基础设施和应用基础设施升级步伐，促进下一代互联网与经济社会各领域的融合创新。

2 改造目的

为了推进互联网协议第六版（IPv6）规模部署，内蒙古广电网络拟进行数据骨干网络IPv6能力改造实施。本次骨干网IPv6改造项目采取IPv4/6双协议栈模式，即不改变现有网络结构，开启IPv6协议栈。骨干网络中IPv4网络部署、IPv6网络部署并行运行；业务网络为用户同时分配IPv4和IPv6地址，具备大客户专线、DNS、家宽用户的接入能力，随着应用系统的IPv6改造升级，网络逐步承载IPv6业务流量。

3 组网情况

内蒙古广电网络数据骨干网络截止目前，已形成了自治区-盟市-旗县三级数据网络结构，网络逻辑架构如图1所示。

图1 数据骨干网络架构图

该组网具有如下特点：

网络架构清晰，省公司基础网络、数据中心网络、盟市/旗县单位网络均可独立维护。以核心节点为“根”的星型分层拓扑，架构稳定，易于扩展和维护。各网络分区模块清晰，模块内部调整涉及范围小，易于进行问题定位。关键链路冗余设计，采用Trunk或双平面链路，保证网络的可靠性。以盟市、旗县部署BRAS认证，宽带用户通过PPPOE方式进行互联网访问。

内蒙古广电网络数据骨干网IPv6改造主要涉及核心路由器、路由器、多业务路由器等节点设备。内蒙古广电网络数据骨干网承载家宽PPPOE业务，IPv6改造之后，家宽用户通过PPPOE获取双栈业务IP，针对PPPOE用户的授权、认证、计费、自动激活等控制信息，通过Radius相关IPv6支撑功能实现。双栈地址动态分配则由BRAS设备进行管理。

4 地址规划原则

内蒙古广电网络数据骨干网IPv6改造，计划在现网网络结构下开启设备IPv4/6双协议栈能力，IPv4、IPv6网络部署并行运行；业务网络为用户同时分配IPv4和IPv6地址，设备同时运行IPv4、IPv6两张独立路由表，根据用户访问资源类型以及DNS解析策略，用户及终端可以实现IPv4资源、IPv6资源的访问。

按照《工通信函〔2018〕510号》文件要求及IPv6地址规划常规约定，省内IP地址规划按照要求格式，依据内蒙古广电网络申请的IPv6地址，前32位为固定前缀，前33-64位前缀规划标识地址类型、网络类型、地域等信息，设备地址按照业务用途分为：骨干网、城域网设备地址；DNS、Radius、Portal设备地址；CDN及内部自有业务平台地址；BRAS、OLT、多业务接入终端；WLAN相关设备地址；预留备用地址。

对于设备互联地址按照省级、盟市级、旗县级进行标识编码规划。

对于骨干互联，按照骨干网维护规范，IPv6地址在分配使用中遵循以下规则：上联设备负责为下联设备或者系统分配IPv6地址；上联设备接口使用大掩码的地址中的小地址，下联设备使用大地址；下联设备或者系统内部互联，使用该设备的自有地址空间。

按照工信部关于IPv6地址可追溯要求，用户侧地址区按照地级市、区县、区县标识进行规划，将对应业务网关落实到BRAS，提供地址池供用户获取使用。

5 实施后验证测试

场景：PC机直接发起PPPOE拨号，进行IPV6业务测试。

拨号成功后电脑查看IPV6地址如图2所示。

图2 终端IPv6地址显示

在PC机上进行ping测DNS IPv6地址如图3所示。

图3 DNS IPv6地址ping测试

240C：：6666该地址为国家互联网中心公共DNS IPv6地址，ping测试可通。

BRAS设备PPPOE测试账号接入信息如图4所示。

图4 BRAS设备获取终端IPv6地址

至此测试完成，验证网络IPv6设置成功。基于现有数据骨干网络已经承载用户终端IPv4协议接入，故网络支持用户终端IPv4/6双协议栈的接入使用情景，后续按照各系统平台完成双协议栈改造后，用户终端各类型业务均可实现双栈情景。

结 语

对数据骨干网络的IPv4/6双协议栈技术改造是内蒙古广电网络整个数据网向下一代互联网演进的基础，正如IPv6是下一代互联网中的基础角色一样，随着整体互联网环境下符合IPv6的内容资源以及网络连接越来越丰富，数据信息网络向下一代互联网迈进的步伐会越来越快，最终为网络用户带来更加卓越的体验，为社会生产创造出更多的效益。