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運營(yíng)商所需要的IPv6演進(jìn)方案，首先要能夠解決IPv4的地址短缺問(wèn)題，由于時(shí)間緊迫，這個(gè)方案還要具備較高的成熟度，而且部署簡(jiǎn)單。其次，運營(yíng)商還需要長(cháng)遠考慮，確定中后期的演進(jìn)路線(xiàn)�！� 互聯(lián)網(wǎng)名稱(chēng)與數字地址分配機構（ICANN）公布的最新數據表明，全球IPv4地址僅剩余2.52億個(gè)，不到總量的6%，預計IPv4地址會(huì )在2011年8月耗盡。隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、IPTV、寬帶上網(wǎng)等業(yè)務(wù)不斷發(fā)展壯大，運營(yíng)商不停地擴大網(wǎng)絡(luò )規模，這也使IPv4地址枯竭的速度更快了。業(yè)內人士認為，IPv6是解決IPv4地址短缺的爭議最少的方案。 運營(yíng)商的困惑 運營(yíng)商將IPv4升級為IPv6網(wǎng)絡(luò )的過(guò)程，就好像將旅館的所有客房重新粉刷、更換家具設施，同時(shí)還要保障旅館不停業(yè)，甚至接待更多旅客；并且旅館老板還要考慮成本投入，難度可想而知。運營(yíng)商在升級到IPv6時(shí)，普遍面臨下面三個(gè)挑戰。 方案眾多 IETF有觀(guān)點(diǎn)認為：“IPv6最大的敗筆，在于無(wú)法向前兼容IPv4協(xié)議�！边@也是從IPv4升級到IPv6，出現眾多演進(jìn)方案的根本原因。雖然這些方案的技術(shù)不外乎三類(lèi)——雙棧、隧道和地址轉換，但在不同細枝末節上的變種已超過(guò)20余種，如NAT444、NAT64、NAT-PT、DS- Lite、6RD、IVI等。 這些技術(shù)方案有的可以緩解IPv4地址短缺的燃眉之急，有的可以幫助運營(yíng)商應對來(lái)自終端用戶(hù)或自身網(wǎng)絡(luò )建設的IPv6部署需求。各種技術(shù)方案的應對場(chǎng)景不同，再加上運營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò )基礎各異，這都增加了運營(yíng)商選擇方案的難度。 成本敏感 電信行業(yè)顯然已經(jīng)不再是早年的“朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)”，運營(yíng)商也在不斷降低毛利以吸引更多用戶(hù)，抵抗競爭壓力。尤其是2008年的全球金融危機之后，電信行業(yè)也不可避免地陷入投資額下降的困境。在IPv6網(wǎng)絡(luò )演進(jìn)的問(wèn)題上，運營(yíng)商的改造規模覆蓋了終端、接入、城域、骨干等各個(gè)環(huán)節，幾乎是全網(wǎng)升級，設備采購量和資金投入自然不小。如何降低TCO，保護投資，也是運營(yíng)商需要考慮的關(guān)鍵問(wèn)題之一。 平滑演進(jìn) IPv6的演進(jìn)不可能一蹴而就，不同電信業(yè)務(wù)、不同應用場(chǎng)景在不同階段對IPv6演進(jìn)方案有著(zhù)不同需求。因此，基于各過(guò)渡技術(shù)的進(jìn)展，運營(yíng)商需要根據自己的特點(diǎn)，選擇合適的過(guò)渡方案組合。在這個(gè)過(guò)程中，運營(yíng)商不僅要解決目前的地址枯竭問(wèn)題，還要兼顧長(cháng)期的演進(jìn)過(guò)程更加平穩，以達到保護投資的目的。 IPv6演進(jìn)之道 運營(yíng)商所需要的IPv6演進(jìn)方案，首先要能夠解決IPv4的地址短缺問(wèn)題，由于時(shí)間緊迫，這個(gè)方案還要具備較高的成熟度，而且部署簡(jiǎn)單。其次，運營(yíng)商還需要長(cháng)遠考慮，確定中后期的演進(jìn)路線(xiàn)。在全盤(pán)考慮整個(gè)網(wǎng)絡(luò )改造的過(guò)程中，運營(yíng)商要注意控制投資成本，保護前期采購的設備能夠得到充分使用。 初期過(guò)渡方案NAT444 NAT444方案由日本NTT提出，其主要思想是將NAT44部署位置提高，由運營(yíng)商部署運營(yíng)級NAT44設備CGN，同時(shí)與用戶(hù)側的NAT組成兩級地址轉換，形成三塊地址空間，即用戶(hù)側私有地址、運營(yíng)商私有地址、公網(wǎng)地址。這也是NAT444名稱(chēng)的由來(lái)。NAT444方案可以提高IPv4地址的復用率，緩解地址枯竭問(wèn)題，而且便于部署，只需在匯聚層或者核心層增加CGN設備即可，無(wú)需進(jìn)行較大規模的設備替換。從用戶(hù)感知度、技術(shù)成熟度和部署難易度等方面考慮，NAT444是目前比較好的方案。 下面分析一下成本問(wèn)題。假設整體改造一張擁有100萬(wàn)寬帶用戶(hù)的城域網(wǎng)，分別采用NAT444、6RD和DS-Lite三種方案來(lái)進(jìn)行。由于NAT444部署簡(jiǎn)單，不需要家庭網(wǎng)關(guān)的支持，所以?xún)H需升級城域網(wǎng)基礎設施，增加CGN設備，其費用約為400萬(wàn)美金。6RD和DS-Lite方案除了要在城域網(wǎng)中增添專(zhuān)用網(wǎng)關(guān)之外，均需要家庭網(wǎng)關(guān)的支持，以每個(gè)家庭網(wǎng)關(guān)43美金計算，這兩個(gè)方案的費用開(kāi)銷(xiāo)在4700萬(wàn)美金以上。顯然，NAT444方案最具成本優(yōu)勢。 長(cháng)期演進(jìn)方案DS-Lite NAT444雖然擁有成熟可靠、部署簡(jiǎn)單以及節省投資等優(yōu)勢，可以有效緩解運營(yíng)商眼下的困難，但并不能真正引入IPv6網(wǎng)絡(luò )。就面向未來(lái)而言，DS-Lite（配合NAT64方案）作為雙棧技術(shù)的改進(jìn)版本，是業(yè)界公認的中后期演進(jìn)方案。 DS-Lite方案主要解決IPv4或者雙棧用戶(hù)穿越運營(yíng)商IPv6網(wǎng)絡(luò )，進(jìn)而訪(fǎng)問(wèn)IPv4服務(wù)的問(wèn)題。運營(yíng)商只提供IPv6接入，為 CPE（Customer Premise Equipment）分配IPv6前綴，CPE為其內部網(wǎng)絡(luò )分配IPv6地址以及IPv4私有地址，同時(shí)CPE實(shí)現IPv4 DNS proxy，便于支持基于IPv4的DNS查詢(xún)。IPv4報文從終端發(fā)送到CPE，CPE將其封裝到IPv6隧道中，在CGN上進(jìn)行解封裝，以及將 IPv4報文進(jìn)行NAT44翻譯。 未來(lái)，使用IPv4的終端以及服務(wù)會(huì )漸漸消失，運營(yíng)商網(wǎng)絡(luò )實(shí)現IPv6單協(xié)議棧運行，整個(gè)IPv4向IPv6遷移的過(guò)程結束。 華為CGN解決方案 華為CGN（Carrier-Grade NAT）解決方案基于高端防火墻Eudemon8000E（以下簡(jiǎn)稱(chēng)E8000E）產(chǎn)品，以及日志采集系統Elog產(chǎn)品，支持NAT44/NAT444和 DS-Lite，旨在幫助運營(yíng)商延續IPv4網(wǎng)絡(luò )的使用壽命，同時(shí)過(guò)渡到IPv6網(wǎng)絡(luò )。 兩種形態(tài) 華為CGN解決方案有“插卡式”和“獨立設備”兩種形態(tài)。 “插卡式”CGN產(chǎn)品，能夠支持華為現有的NE40E、NE80E、ME60等路由器和網(wǎng)關(guān)設備，并支持分布式或集中式部署。針對現階段存在的多種IPv6過(guò)渡技術(shù)，華為CGN產(chǎn)品通過(guò)軟件方式實(shí)現“一板多用”。到2010年底，華為CGN可以全面支持DS-Lite、6RD、PNAT、NAT64、NAT44、IVI等過(guò)渡技術(shù)。 在某些高性能的應用場(chǎng)景，需要部署獨立形態(tài)的CGN設備。獨立形態(tài)CGN解決方案基于分布式硬件架構，控制平面與數據處理平面相分離。華為獨立形態(tài)的CGN可提供大規模NAT44/444特性，后期已規劃了DS-Lite、NAT64以及其他“插卡式”產(chǎn)品所具備的特性，方便不同運營(yíng)商選擇最適合自己的演進(jìn)方式。目前已在中國電信、中國移動(dòng)等運營(yíng)商網(wǎng)絡(luò )中成熟商用。 主要特性 華為CGN解決方案的主要網(wǎng)元E8000E，能夠支持的NAT（Network Address Translation）特性主要包含：無(wú)限地址轉換、NAT ALG（Application Layer Gateways）、雙向NAT和日志收集等。 不同于傳統的NAT實(shí)現方式，E8000E在進(jìn)行源地址轉換時(shí)，不僅保存了轉換前后的源地址和源端口，更增加了目的地址、目的端口和協(xié)議等信息。雖然增加了NAT表的空間開(kāi)銷(xiāo)，但卻在理論上為實(shí)現無(wú)限的址轉換提供了可能，大大降低了公網(wǎng)IP地址的使用數量，提高了地址節省率。 某些應用層多通道協(xié)議在數據傳輸開(kāi)始之前，會(huì )協(xié)商所使用的端口信息，這些信息將存在于協(xié)商報文的負載之中。NAT設備如果不能處理應用層內容，將無(wú)法使這類(lèi)協(xié)議順利實(shí)現地址轉換。E8000E支持對H.323、SIP等應用層協(xié)議協(xié)商過(guò)程的監控，獲取通信雙方所確定使用的端口信息，并建立會(huì )話(huà)，確保NAT轉換的正確性。 在某些場(chǎng)景下，一臺主機在對外發(fā)起訪(fǎng)問(wèn)的同時(shí)也接受外部的訪(fǎng)問(wèn)需求。E8000E可以實(shí)現這種雙向地址轉換，在主機對外發(fā)起訪(fǎng)問(wèn)時(shí)更換目的端所看到的源地址、端口；在接受外部訪(fǎng)問(wèn)時(shí)，呈現用戶(hù)可配置的虛擬地址，再進(jìn)一步轉換為主機真正的地址。 Elog是專(zhuān)業(yè)的日志收集系統，運行在服務(wù)器平臺上，可以保存E8000E地址轉換時(shí)所產(chǎn)生的全部過(guò)程信息。這些信息主要包括設備信息、時(shí)間信息、轉換前后的源地址源端口信息、目的地址目的端口信息。一旦發(fā)生錯誤操作，管理員可以根據這些信息進(jìn)行排查和分析。 E8000E的熱備部署方式以及冗余設計，使其自2008年上市以來(lái)，未發(fā)生一起網(wǎng)上事故。首先，E8000E支持“主－主”和“主－備”雙機熱備部署方式，如果其中一臺設備的相關(guān)鏈路發(fā)生故障，其控制信息和會(huì )話(huà)表項會(huì )自動(dòng)觸發(fā)備份到另外一臺設備上，倒換時(shí)間小于1秒。其次，單臺E8000E設備的主控板1+1備份、交換板3+1備份、接口板可針對業(yè)務(wù)處理板進(jìn)行負載均衡，當一塊業(yè)務(wù)處理板故障時(shí)，該板原先所承載的流量將被均衡到其他業(yè)務(wù)板上繼續處理。另外，電源、風(fēng)扇等重要部件也進(jìn)行了冗余設計。 |
