三大方向助力聯通寬帶網絡IPv6轉型

｜周新宇

三大方向助力聯通寬帶網絡IPv6轉型

｜周新宇

隨著公網IPv4地址的枯竭、智能手機和M2M設備的迅速普及，越來越多的人認識到通過引入IPv6來維持業務增長并為客戶提供完善服務的重要性。

盡管IETF的IPv6工作開始于1990年，但截至目前IPv6還很少被用于個人業務。真正商業驅動力的缺乏，新應用對IPv6的依賴不高，對IPv6引入成本太高的看法等原因，導致了服務提供商很少關注并在住宅寬帶網絡中引入IPv6。但同時隨著公網IPv4地址的枯竭、智能手機和M2M設備的迅速普及，越來越多的人認識到通過引入IPv6來維持業務增長并為客戶提供完善服務的重要性。

從技術角度看IPv6與IPv4不能兼容，并且IPv6中一些新概念會改變當前寬帶網絡的運作模式，例如：IPv6的尋址方式的取消，包括單播LLA（鏈路本地地址）、GUA（全球單播地址）和ULA（本地唯一地址），組播尋址，廣播尋址；IPv6報頭也發生了變化，體現在下一個報頭等方面；對于SLAAC，無狀態地址自動配置，不需要使用DHCP Server；缺省路由器支持使用路由器通告（RA）；對DHCP PD，通過DHCP的前綴委派為家庭網絡分配前綴地址；并且鄰居發現（ND），MLD（組播偵聽發現）等通過ICMP支持。

新改變在展現優勢的同時，也對IPv6在住宅用戶網絡部署方面產生了影響，并且運營商采用的網絡設計不同，引入IPv6所帶來的影響也不同。

PPPoE網絡：匯聚網元無影響

在寬帶論壇的TR-187中明確定義了如何在使用PPPoE的電信網絡環境中支持IPv6。在PPPoE/L2TP網絡中引入IPv6不會對接入和匯聚網元產生任何影響。IPv6 PPP會話認證方式與IPv4一樣使用PAP/CHAP或option82，并且IPv4和IPv6會話的認證可以在同一個認證階段進行。由于PPPoX IPv6CP只定義鏈路本地地址，全球IPv6地址通常由DHCP或SLAAC分配。

在使用IPv6路由型家庭網關的情況下，家庭網關和BNG/BRAS之間需要下列機制確保IPv6連接。

PPPoE IPv6CP將用于鏈路本地地址分配（LLA）。

DHCPv6的前綴委派（IA - PD）用于獲取局域網地址前綴。

無狀態DHCPv6用于獲取其他配置參數。

當部署numbered RG模型時，有狀態的DHCPv6（IA-NA）用于獲取家庭網關的IPv6地址，而部署unnumbered RG模型時，則不是必需。

使用路由器通告分配默認網關。

另一種用于提供IPv6 PPPoE連接的方法是使用橋接型家庭網關（目前聯通應用最廣的家庭網關類型），也稱為主機模型。為確保在這個模型下的IPv6連接，在終端設備（通常是個人電腦）和BNG/BRAS之間需要執行下列機制。

PPPoE IPv6CP用于鏈路本地地址分配（LLA）。

SLAAC用于為主機獲得全球單播IPv6地址。

無狀態DHCP用于獲取其他的配置參數。

使用路由器通告分配默認網關。

在提供PPPoE業務時，無論是采用N:1 VLAN結構或1:1 VLAN結構對于部署IPv6或IPv4沒有區別。在采用PPPoE的寬帶網絡中引入IPv6只對BNG和CPE/RG產生影響，對CPE/RG具體影響取決于家庭網絡使用橋接模式還是路由模式。采用RADIUS進行認證/計費/COA時，還需要RADIUS支持一些新的屬性。

VLAN模型決定IPoE網絡影響

在寬帶論壇的TR-177中詳細定義了在電信網絡中如何支持IPv6 IPoE。在中國聯通，IPoE尚未普遍使用，因此，這里較為簡單地描述一下引入IPv6 IPoE對網絡的影響。影響主要取決于部署的VLAN模型是1:1模型還是N:1模型，以及家庭網絡選擇橋接型還是路由型。

使用IPv6路由型家庭網關部署DHCPv6，在家庭網關和BNG/BRAS之間需要執行下列機制以確保IPv6連接。

DHCPv6的前綴委派（IA-PD）：為家庭網關分配唯一的IPv6前綴在家庭網絡中使用。

如果使用numbered RG模型，為家庭網關分配DHCPv6廣域網地址。

從BNG收到有效路由器通告后，設定BNG鏈路本地地址作為下一跳缺省路由。

當部署橋接家庭網關模型來支持IPv6 IPoE時，對網絡的影響取決于是采用DHCP還是SLAAC為終端設備分配地址。

采用DHCP時，橋接型家庭網關IPoE模型與路由型模型的主要區別是只對主機分配一個IA地址而不需要DHCP PD地址。特別要注意的是，要確保家庭網絡中的IPv6設備之間的通信在本地完成的，不通過BNG。

而采用SLAAC則會帶來一系列新的問題。如線路標識、重復地址檢測（DAD）消息的發送等。這些問題需要BNG/接入設備增加額外的功能來解決。因為這些問題仍在IETF討論，目前也很少有BNG/接入設備支持，在此就不詳述了。

圖 移動網絡引入IPv6

移動網絡中UE、GGSN/PGW為主要網元

移動網絡中的IPv6連接場景在3GPP R7/R8等規范中已經得到了清楚的體現。建立IPv6連接所涉及的主要網元是UE和GGSN/PGW，在GSM、WCDMA網絡中提供IPv6連接，在UE和GGSN/PGW之間需運行下列機制。

SLAAC（路由器請求/路由器通告）使用/64地址提供IPv6連接。

在創建的PDP響應內PCO選項中提供DNS信息。

從GGSN/PGW收到有效路由器通告后，設定GGSN/PGW的鏈路本地地址作為下一跳缺省路由。

3GPP從R8開始定義了一種機制，在單一的PDP/Bearer Context上使用PDP type (IPv4IPv6)同時分配IPv4和IPv6地址。有了這一機制，引入IPv6時不需要額外創建PDP Context。然而，在R8之前，每種PDN類型（IPv4和IPv6）都需要一個PDP Context，這將降低GGSN的可擴展性。

在解決IPv4公網地址耗盡問題和逐步引入IPv6的過程中存在很多可能性及實際部署的問題。阿爾卡特朗訊使用ISOCORE第三方獨立實驗室對各種IPv6部署場景下的部署細節進行驗證，并通過細致的技術驗證工作幫助中國聯通從IPv4向IPv6遷移的過程中做出正確的選擇，從技術和業務上解決多種緯度問題。