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华为IPv6标准现状及标准发展趋势

( 2010/7/5 )

周倩  蒋胜  邹婷  华为技术有限公司 《电信网技术》标准聚焦专栏

摘  要  随着IP地址的逐步耗尽,IPv6协议从2008年开始又重新得到业界的关注。IPv6标准的主要制定组织IETF及业界专家、学者根据数十年来的研究、试验和部署情况,从技术上重新考虑如何改进IPv6,以便更有效地使用和部署。

关键词  IPv6  IETF  标准现状  发展趋势

1  引言

随着Internet的快速发展,终端数量和业务的不断增长,IPv4地址空间耗尽将进一步恶化。据最新估计,IPv4地址将在2011年完全耗尽(见图1)。


图1  IPv4地址将在2011年完全耗尽

IETF已提供了一系列有效缓解IPv4地址耗尽的技术手段,包括私有IP地址空间,动态IP地址分配,可变长子网掩码(VLSM),无类域间路由(CIDR),地址转换(NAT/NAPT)等。很难再产生新的有效缓解IPv4地址耗尽的短期方案, 修改或扩展IPv4地址管理的可能性很小。

随着3GNGNIMS的部署,以及ALL IP的发展趋势,还需要消耗大量IP地址。IPv4地址空间耗尽的来临,迫使IPv6加快商用和过渡,加速了IPv6全球部署。但是IPv6过渡方案还不完善,全球部署中还会碰到很多问题,协议组还需要不断完善。

IPv6标准主要由IETF制定,其它ITU-T,BBF,3GPP等标准组织只提供网络场景和需求等方面的输入文稿,最终标准文稿需要提交到IETF。

IETF从1994年发布第一篇IPv6 RFC以来,共制定了相关的IPv6标准(RFC)约1000篇,内容覆盖了命名、寻址、路由、演进机制、安全、管理等各个技术域。IPv6基础协议2005年后已经定型,后续标准重点将向业务转移,包括业务和应用相关的标准,基础网络对业务的支撑和适应,基础网络自身的管理、完善和演进。常用RFC根据功能分列如图2所示。

相比IPv4而言,IPv6 RFC数量只是IPv4的一半,所以仍然有不少技术方案被提出和优化。


图2  常用RFC根据功能分列

2  华为IPv6标准现状

作为通信设备的主流供应商,华为从2001年开始积极关注和跟踪IP(包括IPv6)标准的进展和研究。截至目前,华为在IETF发布了25篇RFC,覆盖IPv6,路由,MPLS/GMPLS,P2P,安全等工作组。其中,2009年发布12篇RFC,RFC数量年度增长150%以上,是IP领域成长最快的IETF标准新势力。目前,华为已提交了232篇个人草案,其中工作组文稿65篇。同时,华为公司在IETF担任多个重要职位,包括IAB (Internet Architecture Board) 1个,AD(Area Director) 2个,工作组主席12个,运维管理域理事1个,路由域理事1个以及AAA Doctor 1个。

华为积极参与IETF IPv6的标准工作,覆盖了IPv6过渡技术,翻译技术,IPv6接入和安全及IPv6的其他相关领域(如移动IPv6和地址自动配置等),提出2篇RFC(RFC4925,RFC5790,RFC 5121)和其它24篇草案(见图3)。

在IPv6过渡技术领域,IETF目前研究的重点有:NAT444,DS-Lite (NAT464),NAT64,Incremental Deployment of IPv6,6rd等。华为聚焦于网络部署和隧道技术,已发布RFC4925,RFC5790和6篇草案。其中,RFC 5790是第一篇由中国厂商主导的组播领域标准,旨在解决当前IGMPv3和MLDv2协议过于复杂,实际开发和部署困难的问题,推动组播在IPv6环境中的快速部署。草案Incremental CGN(draft-ietf-v6ops-incremental-cgn)定义了网络演进初期如何为少量分散用户提供IPv6接入,华为已率先在其路由器设备上实现了此功能特性。另外,关于隧道技术,除了双栈(DS-Lite)外,GI DS-LITE(Gateway Initiated Dual Stack-Lite)也是IETF Softwire工作组的研究热点,实现了在网络设备上做隧道代理,避免对终端的改造;但是该技术存在一个问题:对于宽带上网的场景,使用普通的IP-in-IP的隧道,不能支持用户的IPv4地址重叠,目前可选的方案有将用户链路信息与IPv6的Flow Label匹配,并采用Flow Label作为NAT密钥。


图3  华为积极参与IETF IPv6的标准工作

在翻译技术领域,华为提交2篇草案,聚焦于网络翻译技术架构的改进,包括翻译技术的冗余备份和负载分担,翻译前缀的获取方式等。

在IPv6接入和安全技术方面,主要集中在Mobile IPv6相关工作组,华为已发布RFC 5121和8篇草案,Mobile IPv6的基础协议已经完成,当前的工作主要聚焦在提升切换性能和安全性,增加对实时应用的支持,以及对IPv4/v6迁移的支持。

在IPv6其他相关技术方面,华为已发布8篇关于移动IPv6,地址自动配置等相关草案,目的在于提出IPv6网络自动配置的需求及解决方案。

另外,在6man工作组,IPv6的基本协议完善方面,对于Flow Label的各种应用场景及使用方法也是华为关注的热点;在Behave工作组,IPv4和IPv6共存互通问题是当前焦点,但在各个互通场景和功能需求的必要性上看法分歧较大;在DNSEXT/DNSOPS工作组,针对IPv6 DNS在部署和操作中遇到的问题做出协议修补和改进。

华为与前IETF主席Brian Carpenter主导发起的IPv6 ISP部署问卷调查,共收集了超过30份运营商反馈答卷,分析结果在V6OPS反响积极,在IETF引起了广泛的关注和肯定。研究结果的文稿,将会进入RFC快速发布通道。作为第一次相关的调查,客观翔实的数据为后续业界IPv6部署研究提供了依据。

此外,华为还在宽带接入领域参与了BBF的WT-146,WT-177,WT-187等IPv6相关标准的制定。在ITU主导和参与了Y.ipv6na,Y.ipv6migration,Y.ipv6split等文稿的制定。

3  联合运营商,推动IPv6标准

各运营商也在积极参与IETF IPv6研究,基于自己的网络情况,提出相适应的IPv6部署和过渡方案。

法国电信(简称法电)是目前在IPv6标准最活跃的主导运营商。在IETF,华为联合法电在Behave工作组推动了基于SCSP (Server Cache Synchronization Protocol) (RFC2334)的NAT数据库同步机制,以支持NAT设备的热备份和负载均衡,目前进展较好。

ITU-T的IPv6标准制定偏重于IPv6场景和需求的研究。在本研究期(2009-2012年)ITU-T正在制定的5篇标准中,有3篇为华为主导。其中,华为携手中国移动,共同完成了2个标准的起草,分别是Y.ipv6na和Y.ipv6migration。 Y.ipv6migration (Roadmap for IPv6 Migration from NGN Operators’ Perspectives)聚焦于指导运营商如何逐步从基于IPv4的NGN网络向基于IPv6的NGN网络演进。Y.ipv6na (Functional Requirement for Network access in IPv6-based NGN) 聚焦于网络接入参数配置的标准制定,包括前缀,地址,DNS服务器以及其他服务器的配置等。

4  IPv6标准发展趋势

在IETF,多个IPv6过渡技术相关的草案可能会成为正式标准,包括6rd,DS-Lite,NAT64,IVI和Incremental CGN。

IETF短期内需要继续研究的热点包括:

(1)部署场景。

(2)地址格式和选择。

(3)DHCPv6的新功能,包括DHCPv6安全,CGA配置的Option,终端生成ID等。

(4)DNS支持IPv6(包括DNS64)。

(5)组播支持(包括IPv4/v6的过渡场景)。

(6)IPv6接入(包括ACL,AAA,PPP等)。

(7)IPv6安全(包括ND,SeND,CGA等)。

(8)移动IPv6。

(9)IPv6路由增强。

(10)隧道技术(包括自动隧道配置、动态隧道控制等)。

(11)NAT相关(包括穿越、翻译、数据库同步等)。

在BBF,几个热点发展的项目包括:WT-177 (IPv6在以太的扩展-TR-101),WT-187 (IPv6的PPP),PD-192 (家庭网关的IPv6需求),WT-146(IP会话),WT-242(IPv4和IPv6共存及演进)。

在ITU-T,多个华为主导的项目正在发展中,除了Y.ipv6na和Y.ipv6migration外,还包括Y.ipv6split(ID和location的分离架构)。

作者:周倩 蒋胜 邹婷   来源:《电信网技术》标准聚焦专栏

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