「IPv6」- 过渡技术(IPv6 Transition Mechanism)

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问题描述

随着 IPv4 地址短缺(枯竭)问题日益加剧,以及 IPv6 的先进性,IPv4 过渡为 IPv6 势在必行。从 IPv4 网络向 IPv6 迁移已经成为各网络当前的工作重点。虽然 IPv6 是解决地址短缺的终极方案,但由于业务延续性的需要,IPv4 网络将继续保留相当长时间;

当前网络不会在一夜之间突然完成从 IPv4 到 IPv6 环境的切换。因为 IPv6 与 IPv4 的不兼容性,所以需要对原有的 IPv4 设备进行替换。但是如果贸然将 IPv4 设备大量替换所需成本会非常巨大,且现网运行的业务也会中断,显然并不可行。所以,IPv4 向 IPv6 过渡是一个渐进的过程。在过渡初期,IPv4 网络已经大量部署,而 IPv6 网络只是散落在各地的“孤岛”,需要借助各种 IPv6 过渡技术来实现 IPv6 业务互通;

在网络向 IPv6 演进的过程中,部署 IPv4 地址和 IPv6 地址共存的网络将无可回避。当前世界上不同地区对部署 IPv6 的需求强烈程度不一,且当前 IPv4 网络仍然占主流地位,所以短时间内 IPv6 和 IPv4 将会共存;

我们需要一些网络过渡技术,来实现 IPv4 到 IPv6 网络的切换;

解决方案

在 IPv4 和 IPv6 共存时期的过渡技术,包括 IPv6 over IPv4 Tunnel、6PE、6VPE、IPv4 over IPv6、NAT64、IVI 等;

注意,没有最好的过渡技术方案,没有任何一种技术方案能够解决所有问题,通常是多种技术组合成不同的过渡方案,满足不同的网络访问场景;

将 IPv4 Network 演变为 IPv6 Network 主要有以下三类技术:

隧道技术(Tunneling)

1)解释:将 IPv4 Traffic 封装在 IPv6 Tunnel 中,或者将 IPv6 Traffic 封装在 IPv4 Tunnel 中;
2)时期:在 IPv4 过渡 IPv6 的前期(IPv6 over IPv4)或后期(IPv4 over IPv6);
3)优缺:仅适用于实现孤岛互通的临时状态,并不适用于长期、稳定的业务形态;
4)要求:部署隧道技术的设备(一般是隧道端点)需支持双栈及相应的隧道技术;

场景:
1)适用于在 IPv4 传输网络中实现 IPv6 孤岛间的互通;(IPv6 over IPv4
2)或者在 IPv6 传输网络中实现 IPv4 孤岛间的互通;(IPv4 over IPv6

双栈技术(Dual Stack)

1)解释:设备支持 IPv4/IPv6 协议,两者在网络中同时部署独立运行,在一段时间内并存;
2)时期:在 IPv4 过渡 IPv6 的中期;
3)优缺:对现有 IPv4 业务影响较小。演进方案相对简单、易理解。网络规划设计工作量相对更少;
4)要求:对设备的硬件 / 软件有要求,设备需支持双栈。现有软硬件(网络设备、终端、操作系统等)大部分支持双栈,甚至默认使能 IPv6,可直接使用;
5)场景:当前网络环境同时支持 IPv4 Networking 与 IPv6 Networking;

转换技术(Translation)

1)解释:将 IPv4 流量转换成 IPv6(主要是 IP Header 的改写,NAT-PT),反之亦然;
2)场景:纯 IPv4 与 IPv6 转换;适用于纯 IPv4 网络与纯 IPv6 网络之间的通信,反之亦然;
3)优缺:破坏了端到端连接的完整性。需针对特殊应用提供 ALG 功能;网络管理 / 审计变得复杂;
4)要求:需在网络中部署网络层协议转换(NAT)设备、DNS 设备;
5)实现:NAT64IVI 技术;