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IPV6技术在现代网络中的应用研究

2021-12-30

科学与信息化 2021年7期
关键词:路由隧道设备

云南电网有限责任公司红河供电局 云南 蒙自 661100

IPV6是新一代的网络协议,当前网络中主要应用的还是IPV4协议,由于现代网络的快速发展,IPV4协议由于受到自身地址空间长度的限制,不能满足日益增长的网络规模需求,IPV4协议的地址资源逐渐减少。所以,为了满足现代网络对协议地址的需求,对IPV4协议进行升级改造,形成了新一代的IPV6协议,其在IPV4的基础上,将地址空间长度增加至128位,并提升了处理器的功能,使其具有良好的应用前景。

1 lPV6技术

由IPV4过渡到IPV6还需要相当长的一段时间,两者过渡需要一个稳定的转换过程,所以现阶段,在现代网络建设中,需要两者并行,建设的网络即可支持IPV4,又可保证IPV6的稳定运行。IPV6与IPV4相比,具有更多的网络地址资源,地址个数达到了2 ^128,而IPV4地址个数为2 ^32,地址个数差距非常大,所以,IPV6技术在现代网络中具有非常明显的应用优势。

1.1 双栈技术(Dual Stack)

双栈技术主要是指网络所有节点上,即存在IPV6协议又存在IPV4协议,并且网络中的所有设备、终端都同时支持两种协议的报文转发,实现了两者的兼容,其是一种过渡阶段的技术,具有良好的互通性,但又逻辑上分离,相互之间没有影响。在实际的应用中,虽然采取的是兼容模式,但是还不能完全解决IPV4地址匮乏的问题,依据当下的IPV6技术水平,还不能为网络中的各个节点,都配置一个IPV4地址,并且,双栈技术要想完成整个网络的IPV6和IPV4兼容,工作量极大,对设备性能也有着严格的要求,提高了改造成本。

1.2 隧道技术

隧道技术是过渡的第一阶段,其具有灵活、方便的特征,包括了手动、自动、6to4等隧道配置技术,在IPV6的网络中应用最多。另外,其还具有透明性的优势,在网络通信中,两个IPV6主机都不会受到隧道的影响,也不会察觉到隧道的存在,并且只改造隧道出入口设备,工作量较小,充分利用了原有网络中的资源,改造资金投入不多,技术应用成熟。但是该技术也有一定的不足,IPv4和IPv6未实现互访,以及隧道配置比较复杂,需封装与解装隧道端点,转发效率不高。

1.3 翻译技术

使用了NAT64和IVI技术,在IPV4和IPV6之间设置了一个协议转换设备,从而实现了两种协议之间的通信。第一,NAT64技术,其有两种转换方式,一种是无状态转换,需要1:1的地址转换,未能实现节约IPV4地址的目的;另一种是有状态转换,对IPV4地址需求较少;第二,IVI技术,其属于无状态地址映射,但是在翻译时需遵循反向唯一还原。而且从IPV4中获取的一些地址,映射到IPV6中,但是这些地址无法分给各个主机,形成地址的浪费。两种技术在实际的应用中,只需在网络边界进行改造,无须大规模改动,应用的缺点是需要网关的辅助工作,并且支持IVI技术的设备较少[1]。

2 NAT64和lVl技术的应用

NAT64通常支持通过IPv6网络侧用户发起连接访问IPv4侧网络资源。NAT64支持通过手工配置静态映射关系,实现IPv4网络主动发起连接访问IPv6网络。NAT64可实现TCP、UDP、ICMP协议下的IPv6与IPv4网络地址和协议转换。DNS64主要配合NAT64工作,将DNS查询信息中的A记录(IPv4地址)合成到AAAA记录(IPv6地址)中,返回合成的AAAA记录用户给IPv6侧用户。IVI是基于运营商路由前缀的无状态地址映射的IPv4/IPv6翻译技术,翻译必须可反向唯一还原。从IPv4地址空间中,取出一部分地址映射到IPv6地址空间,这部分地址不能分配给实际的主机使用。IVI的地址映射规则是在IPv6地址中插入IPv4地址。地址的0~31位为ISP 32位的IPv6前缀,32~39位设置为FF,表示这是一个IVI映射地址;40~71位表示插入的全局IPv4空间的地址格式,如IPv4/24映射为IPv6/64,而IPv4/32映射为IPv6/72。

2.1 6vPE隧道的应用

6vPE是利用BGP/MPLS VPN的工作原理实现的在IPv4 MPLS网络中构建一个IPv6 VPN的网络。

当VPN的每个站点具备IPv6能力时,用IPv6地址通过某个接口或子接口链接到骨干网的边缘路由器PE,PE的控制层面完成私网IPv6路由的学习发布,以及为私网IPv6路由分配标签。通过MP-BGP在PE之间发布VPN-IPv6路由信息,PE之间通过Tunnel/LSP来透明传输私网IPv6报文,使得IPv6 VP报文可以通过MPLS VPN隧道穿越IPv4/MPLS骨干网络。该方案需要将原IPv4骨干网的PE升级为支持IPv4/IPv6双栈。6vPE技术适用于大客户应用IPv6 VPN,可以解决现网老旧设备数量多,需要兼顾投资效益的问题,在PE边缘节点支持IPv4/IPv6双栈接入,P节点可以保持IPv4单栈,后续随设备升级逐步将P设备升级为支持IPv4和IPv6双栈。但6vPE技术无法解决用户IPv4地址短缺的问题[2]。

3 结束语

根据《中国互联网络发展状况统计报告》的数据显示,截至2020年3月,我国网民数量已经达到了9.04亿,网民数量的增长,需要与之相匹配的IP地址,才可满足网民的上网需求,原有IPV4的地址资源已经不能满足日益增长的网民需求,应用IPV6过渡技术,弥补IPV4网络地址资源不足的问题,以促进互联网的应用和发展。

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