IPv4向IPv6的过渡策略3246.docx

IPv4向IPv6的过渡策略移动网络向移动IPv6的过渡过程中，IPv4的网络和业务将会在一段相当长的时间里与IPv6共存，许多业务仍然要在IPv4网络上运行很长时间，特别是IPv6不可能马上提供全球的连接，很多IPv6的通信不得不在IPv4网路上传输，因此过渡机制非常重要，需要业界的特别关注和重视。 IPv4向IPv6过渡的过程是渐进的，可控制的，过渡时期会相当长，而且网络/终端设备需要同时支持IPv4和IPv6，最终的目标是使所有的业务功能都运行在IPv6的平台上。 1、IPv4到IPv6的过渡方法 从IPv4到IPv6的过渡方法有三种：网络元素/终端的双协议栈、网络中的隧道技术以及翻译机制。其中双协议栈和隧道技术是主要的方法，而翻译机制由于效率比较低，只在不同IP版本的元素之间进行通信时才采用。 (1)网络元素和移动终端上的IPv4/IPv6双协议栈双协议栈是非常重要的过渡机制，从网络方面来看，网络设备(如GGSN)实现双协议栈对于实现IPv4和IPv6的接入点并完成IPv6-in-IPv4的隧道都是至关重要的，另外运营商IP网络和公众因特网边缘的边际路由器也应该是双栈路由器。从移动终端来看，需要通过双协议栈来访问IPv4和IPv6的业务而不需要网络上的翻译机制。 (2)隧道技术 如将IPv6的数据包封装在IPv4的数据包中并在隧道的另一端解除封装，这也是一种非常重要的过渡方法，隧道技术要求在封装和解除封装的节点上都有IPv4/IPv6双协议栈的功能。隧道技术又分为自动和人工配置两种，人工配置的隧道技术是在隧道的终点人工配置到某个特定的IPv4地址；对于自动隧道技术来说，封装是自动在进行封装的路由器/主机上完成的，隧道终点的IPv4地址被包含在目的地址为IPv6地址的数据包中，如“6to4”隧道技术。 (3)网络上的IPv4-IPv6协议翻译器：翻译器是纯IPv4主机和纯IPv6主机之间的中间件，使两种主机不需要修改任何配置就可以实现彼此之间的直接通信，翻译器的使用对于移动终端来说是透明的，头标转换是一种重要的翻译机制，通过这种方法IPv6数据包的头标被转换为IPv4数据包的头标，或者反过来，IPv4转换为IPv6，有必要的时候对校验进行调整或重新计算，NAT/PT(Network Address Translator/Protocol Translator)就是采用这种机制的一种方法。 采用地址/协议翻译器需要转换IP数据包的头标，带来的问题是破坏了端到端的服务(如端到端的IPSec)，而且NAT/PT可能成为网络性能的瓶颈，有可能限制业务提供平台的容量和扩展性。 使用网络中的地址/协议翻译器还是采用其它过渡方法主要由网络运营商决定，一般来说，只有当两个通信节点的IP版本不同时才建议采用翻译器。 2、IPv4到IPv6的过渡阶段 图1中给出了GPRS/WCDMA网络过渡到IPv6的一个简单描述，同样的原则也适用于其它网络类型。 从图1中可以看出，开始的时候是只支持IPv4的GPRS/WCDMA网络，所有连接到因特网上的终端都是纯IPv4的设备，NAT被用来节约公共的IP地址。这些网络向IPv6过渡的过程可以分为三个阶段： 图1IPPv4过过渡到IIPv66的各个个阶段   (1)第一一阶段：网络中中有着一一个个单单独的IIPv66孤岛，它它们之间间的连接接是通过过在IPPv4网网络上自自动或人人工配置置“IPPv6 in IPvv4”的隧隧道来实实现的。在在这个阶阶段，向向移动用用户提供供的IPPv6业业务绝大大多数是是由运营营商的内内网络(Inttrannet)提供的的，其它它的一些些IPvv6业务务通过在在IPvv4网络络上的配配置/自自动隧道道来实现现，传统统的IPPv4业业务可以以提供有有IPvv4或者者双协议议栈的终终端。在在运营商商的网络络上仍然然有NAAT，通通过分配配临时地地址来处处理公共共IPvv4地址址匮乏的的问题。运运营商的的网络上上还可以以安装翻翻译器(如NAAT-PPT)来来完成IIPv44与IPPv6协协议之间间的翻译译转换。 (2)第二阶阶段：这这一阶段段IPvv6已经经广泛部部署并且且有了大大量在IIPv66平台上上实现的的业务，但但是由于于IPvv6网络络还不能能达到完完全连接接，有时时仍然需需要IPPv4网网上的隧隧道技术术来与IIPv66节点连连接通信信。 这这个阶段段由于所所有新业业务都在在IPvv6平台台上实现现，从而而加速了了IPvv6的部部署。从从IPvv6的发发展趋势势来看，移移动网络络将率先先进入这这一发展展阶段。这这时大量量传统的的IPvv4业务务仍然存存在，很很多移动动节点上上都安装装了IPPv4/IPvv6双协协议栈。 (3)第三阶阶段：IIPv66已经获获得主导导地位，IIPv66网络已已经实现现了全球球连接而而且所有有的业务务都在IIPv66平台上上运行，这这时候将将不再需需要双协协议栈功功能或者者地址/协议的的翻译机机制，这这使得网网络结构构更加简简单，网网络维护护也更加加容易。 IPvv6使得得网络中中的每个个节点都都有一个个独一无无二的、全全球可路路由到的的地址。 3、IIPv44向IPPv6过过渡的网网络模型型 3.1网网络模型型 图22简单地地显示出出移动终终端与GGPRSS核心网网络的连连接，移移动终端端与GGGSN接接入点(AP)之间所所建立的的连接称称为分组组数据协协议(PPDP)上下文文，移动动终端通通过激活活PDPP上下文文来获取取其IPP地址，图图2中显显示了两两种不同同的移动动终端连连接到GGGSNN的两个个不同的的接入点点上的情情况。GGGSNN中的AAP1是是原生的的IPvv6，始始终连接接到IPPv6环环境中。AAP2提提供通过过IPvv4网络络隧道的的IPvv6连接接，这一一连接可可以是“66to44”的、也也可以是是“4tto6”的。AAP3是是原生的的IPvv4，提提供到纯纯IPvv4服务务/主机机的连接接。 图2到GGGSNN的IPPv4和和IPvv6接入入点的连连接    图3是过渡渡期网络络模型分分析的简简单图解解，只显显示了移移动终端端和GPPRS核核心网。使使用运营营商本地地的IPPv4和和IPvv6业务务(网内内业务)没有必必要采用用公用IIPv44地址或或全球IIPv66地址(站点本本地IPPv6地地址就足足够了)。 当当用户离离开运营营商网络络时，通通信流要要通过边边缘路由由器和防防火墙，在在这种情情况下，需需要公用用IPvv4地址址和全球球IPvv6地址址。获取取全球IIPv66地址不不是问题题，但是是运营商商的公用用IPvv4地址址非常有有限，因因此需要要提供临临时的IIPv44地址的的机制，如如NATT。 当当通过IIPv44网络来来连接某某个IPPv6主主机时需需要采用用隧道技技术，隧隧道的起起点可以以是GGGSN、边边缘路由由器、或或者移动动终端，隧隧道的终终点可以以是主机机或者IIPv66网络边边缘的路路由器(如图33中的路路由器11)，如如果隧道道在主机机之前终终结则由由该路由由器解开开封装。  图3过渡渡期的网网络模型型   图4显示了了双栈移移动终端端在某个个仅支持持IPvv4的外外访网络络上漫游游，而用用户希望望连接某某个IPPv6主主机的情情况。链链路层的的移动性性是指移移动终端端可以连连接到其其家乡GGGSNN并获得得到IPPv6网网络的接接入，外外访网络络上的SSGSNN通过IInteerPPLMNN骨干网网络的GGTP隧隧道，将将移动终终端连接接到家乡乡的GGGSN上上，Innterr-PLLMN网网络连接接运营商商的GPPRS核核心网和和相关得得有漫游游协议的的运营商商网络。 图4链路路层的移移动性MTT从外访访网络通通过PLLMN骨骨干网之之间的网网络连接接到家乡乡网络GGGSNN和某个个IPvv6主机机   3.2连连接的不不同组合合方式 移动网网络、移移动终端端、连接接到的不不同主机机的IPP版本都都存在两两种可能能性，它它们之间间的连接接会出现现不同的的组合方方式。一一条基本本规则是是：如果果两个通通信的IIP节点点的IPP版本不不同，网网络中的的某些节节点就需需要协议议翻译。网网络元素素和移动动终端采采用IPPv4/IPvv6双协协议栈是是一个确确保通信信节点能能用同一一种IPP版本通通信的很很好的解解决方案案。 在在过渡期期将会有有三种不不同的网网络业务务类型： (11)传统统的IPPv4业业务通过过全球连连接的IIPv44网络来来传输：由于缺缺乏公用用IPvv4地址址，必须须采用私私有IPPv4地地址和NNAT。 (2)IPvv6网络络上的IIPv66业务：这种情情况下原原生的IIPv66路由即即可完成成，不需需要IPPv4网网络上的的隧道或或者协议议翻译。 (3)IPvv4网络络上的IIPv66业务：通信的的IPvv6节点点/网络络通过IIPv44网络采采用隧道道技术实实现连接接，有可可能使用用协议翻翻译。 使用以以上三种种网络业业务的移移动终端端类型可可以是纯纯IPvv4的终终端(常常见的第第一代GGPRSS/WCCDMAA终端)、双IIPv44/IPPv6协协议栈的的终端、或或纯IPPv6的的终端(正在研研发阶段段)，同同样与之之通信的的对等主主机也可可以是双双协议栈栈、纯IIPv44或者纯纯IPvv6的。 3.33过渡渡方式 (1)纯IPPv4终终端 纯纯IPvv4终端端主要是是第一代代的GPPRS终终端，提提供给纯纯IPvv4终端端的是纯纯IPvv4业务务，在很很多情况况下没有有足够的的公用IIPv44地址来来分配给给这些移移动终端端，因此此通常情情况下移移动终端端分配到到的是私私有IPPv4地地址。如如果一个个拥有私私有IPPv4地地址的移移动终端端要通过过公用的的IPvv4网络络连接到到某个主主机上，网网络中必必须有NNAT。 图5描描述了三三种情况况： 移动终终端连接接到同一一网内的的某个主主机上，这这时仅用用私有IIPv44地址就就足够了了； 移动终终端连接接到公共共因特网网上的某某个主机机，移动动终端将将从运营营商的地地址空间间中分配配到一个个公用IIPv44地址并并通过全全球的IIPv44路由来来实现连连接，由由于公用用IPvv4地址址池中的的地址有有限，图图5中的的b)情情形很少少发生。 移动终终端有一一个私有有的IPPv4地地址，NNAT分分配一个个临时的的公用IIPv44地址给给它，移移动终端端通过这这个临时时的地址址实现连连接。 图5IPPv4终终端连接接到不同同的IPPv4主主机   (2)双协协议栈的的终端 如图66所示，双双协议栈栈的移动动终端在在IPvv6模式式下操作作移移动终端端打开IIPv66类型的的PDPP上下文文并且从从GGSSN接收收到一个个全球的的IPvv6地址址，该终终端通过过IPvv6网络络连接到到纯IPPv6主主机上，这这时所有有的选路路都是在在IPvv6的域域上，不不需要任任何翻译译机制，在在这种情情况下纯纯IPvv6终端端与双协协议栈终终端的工工作方式式是一样样的。图6移动动终端连连接到一一个纯IIPv66主机   如图7所示示，PDDP上下下文在移移动终端端和GGGSN(AP类类型是IIPv66)之间间打开，在在这种情情况下，边边际路由由器被配配置为对对IPvv6分组组封装/解除封封装，因因此边际际路由器器是运营营商网络络上唯一一需要公公用IPPv4地地址的设设备。 图7通过过IPvv4网络络或IPPv6网网络连接接到IPPv6主主机   来自移动节节点发送送到主机机的IPPv6数数据包可可以通过过IPvv4网络络上的隧隧道技术术来传输输，或者者可以直直接通过过IPvv6网络络传输。但但在很多多情况下下不能通通过IPPv6网网络来发发送，因因为还没没有直接接的连接接。 发发送到主主机的数数据包采采用“66to44”类型型的主机机地址，如如果数据据包的所所有选路路都是通通过IPPv6网网络就不不需要“66to44”隧道道技术，否否则在边边际路由由器和路路由器11之间将将采用自自动“66to44”隧道道技术。 如图88所示，双双协议栈栈的移动动终端连连接到纯纯IPvv4的主主机(例例如IPPv4的的公司接接入网络络上的邮邮件服务务器)上上，双协协议栈的的移动终终端在IIPv44模式下下工作，由由于公用用IPvv4地址址的缺乏乏而被分分配到一一个私有有的IPPv4地地址，需需要用NNAT来来为移动动终端提提供临时时的公用用IPvv4地址址。 图8双协协议栈移移动终端端连接到到纯IPPv6主主机上   (3)纯IIPv66终端 纯IPPv6移移动终端端的通信信与双协协议栈终终端的主主要区别别在于：移动终终端与纯纯IPvv4主机机之间的的通信需需要在网网络上有有翻译器器(如NNAT-PT)。 如如图9所所示，纯纯IPvv6移动动节点从从GGSSN(GGGSNN的APP类型是是IPvv6)获获得了全全球的IIPv66地址，由由于纯IIPv66移动终终端连接接到的纯纯IPvv4主机机有公用用IPvv4地址址，因此此需要NNAT-PT和和其它的的翻译机机制来实实现IPPv6-IPvv4协议议和地址址之间的的翻译，边边际路由由器是双双协议栈栈的路由由器，既既有全球球的IPPv4地地址也有有IPvv6地址址。 图9纯IIPv66移动终终端使用用翻译器器连接到到纯IPPv4主主机   在这种情况况下，双双协议栈栈终端能能工作得得更好，因因为双协协议栈的的终端不不需要NNAT-PT。 4、应应用和服服务 IIPv66对有些些应用来来说至关关重要，如如VoIIP、WWAP、推推送和其其它需要要“永远远在线”支支持(如如实时连连接)的的业务。 由于过过渡策略略是不依依赖于应应用的，也也就是说说两者是是分离的的，因此此建议所所有的新新业务都都在IPPv6平平台上实实现，实实际上所所有的业业务在可可能的条条件下都都可以移移植到IIPv66平台上上。