诚信为本专业服务 官网

前言：在中华人民共和国工业和信息化部、中共中央网络清静和信息化委员会办公室、 中华人民共和国教育部指导下，，，，，，，中国信息通讯研究院团结地方政府主理首届 IPv6 手艺应用立异大赛，，，，，，，旨在推动IPv6 与千行百业融合生长，，，，，，，引发工业立异，，，，，，，增进人才作育。。。。。。

为进一步普及推广IPv6看法，，，，，，，集中展示行业前沿手艺和应用，，，，，，，昌盛工业生态，，，，，，，本次大赛特殊推出“焦点解读”专题，，，，，，，和三大运营商及工业链巨头携手配合泛起目今IPv6的规模安排、落地实践及未来妄想等，，，，，，，在IPv6生长历史历程中誊写华章，，，，，，，孝顺力量。。。。。。本期“焦点解读”特邀中国诚信为本专业服务 官网专家解说“大规模IPv6单栈网络架构研究和实践”

一、配景

IPv6单栈（“IPv6-only”）网络，，，，，，，顾名思义就是以IPv6为唯一网络协议的网络，，，，，，，网络装备只基于IPv6协议举行编址、路由和转发，，，，，，，并且网络也支持SRv6等IPv6新生长的能力。。。。。。从IPv4/IPv6双栈向IPv6单栈演进是互联网手艺生长的一定趋势，，，，，，，也是国际标准化的热门。。。。。。已往十多年来，，，，，，，国际IETF设计了多项支持IPv6单栈网络的手艺，，，，，，，如：DS-Lite[1]、Lightweight 4over6[2]、MAP-T[3]、MAT-E[4]、NAT64[5]/464XLAT[6]等。。。。。。但到现在为止，，，，，，，天下上的商用IPv6单栈实验案例还相比照少。。。。。。究其缘故原由，，，，，，，首先，，，，，，，已有的单栈手艺相互不兼容，，，，，，，在差别场景中使用差别的IPv6单栈手艺，，，，，，，数据包在跨域时需要举行频仍的IPv4/IPv6转换，，，，，，，网络会变得重大，，，，，，，数据处置惩罚效率低；；；；；；；；其次，，，，，，，现有的单栈手艺基本面向接入场景，，，，，，，即在网络边沿为用户提供IPv6单栈接入，，，，，，，多域网络的主干层面缺乏可商用的IPv6单栈计划，，，，，，，导致IPv6单栈网络孤岛化甚至碎片化，，，，，，，没有形成系统化IPv6单栈网络。。。。。。

随着海内IPv6的周全安排及IPv6流量逐渐上升，，，，，，，部分网络中IPv6流量有凌驾IPv4流量的趋势，，，，，，，在这种情形下，，，，，，，需要系统性地思量从双栈网络向IPv6单栈过渡的问题，，，，，，，并且迫切需要一个多域IPv6总体架构，，，，，，，该架构在主干层面拉通各自治系统（也称“自治域”）的IPv6单栈能力，，，，，，，并团结已有的接入侧IPv6单栈手艺形成大规模网络可实验的IPv6单栈整体计划。。。。。。

二、IPv6单栈网络的明确

大规模IPv6单栈网络必需具备如下特征：

1）单栈编址，，，，，，，在接入侧为客户网络或终端只分派IPv6地址，，，，，，，对终端举行IPv6单栈编址；；；；；；；；网络装备的接口地址及lookback等管理地址也接纳IPv6单栈方法举行编址。。。。。。

2）支持“IPv4即服务”（即“IPv4-as-a-Service”），，，，，，，由于海内和外洋部分IPv4应用可能恒久保存，，，，，，，因此IPv6单栈网络需支持IPv4营业流的承载，，，，，，，确保在底层网络关闭IPv4协议后，，，，，，，用户依旧可会见存量IPv4营业，，，，，，，用户体验不降低。。。。。。

3）端到端IPv6能力，，，，，，，网络关于IPv6营业、IPv4营业流均接纳端到端的承载，，，，，，，支持域间甚至运营商间的IPv6单栈能力互通，，，，，，，阻止在数据路径中不须要的IPv4-IPv6转换。。。。。。

4）清静可信，，，，，，，IPv6单栈中交流的主要网络资源类信息，，，，，，，如：地址资源、路由和IPv4/IPv6映射规则信息是清静可信的。。。。。。

基础网络IPv6单栈化的实质是删繁就简，，，，，，，在包管网络和营业正常运行的条件下，，，，，，，镌汰不须要的冗余功效，，，，，，，释放装备中的资源。。。。。。同时，，，，，，，引入SRv6[7]等IPv6扩展型手艺，，，，，，，提供高质量的毗连服务，，，，，，，实现网络能力“螺旋式上升”。。。。。。

三、多域IPv6单栈组网计划和实践

针对大规模多域网络的IPv6单栈化问题，，，，，，，中国诚信为本专业服务 官网团结清华大学提出了多域IPv6单栈网络的框架计划。。。。。。多域IPv6单栈网络指的是由多个自治域组成、在统一的机构管理运营的纯IPv6网络系统，，，，，，，面向每个场景的自治域均接纳纯IPv6方法组网和运营，，，，，，，相互之间通过纯IPv6方法互联互通。。。。。。在这个架构下，，，，，，，网络内部的P装备关闭IPv4协议，，，，，，，仅在网络边沿的PE装备上保存IPv4特征来支持存量IPv4营业承载和转发。。。。。。其一方面支持IPv6数据包的传送，，，，，，，同时也支持IPv4营业数据的端到端传送。。。。。。

在编址方面，，，，，，，每个边沿PE装备将拥有至少一个IPv6映射前缀来标识自己，，，，，，，并具有从外地IPv4路由表或地址池提取的一个或多个相关联的IPv4地址块。。。。。。IPv4地址块和IPv6映射前缀之间的映射关系称为地址映射规则。。。。。。地址映射规则由PE建设，，，，，，，并为IPv4/IPv6数据包的地址转换提供前缀级映射信息，，，，，，，如图1所示。。。。。。实质上，，，，，，，地址映射规则为IPv4营业数据在多域IPv6单栈网络中的传输提供了偏向。。。。。。

（图1. 基于地址映射规则的IPv4-IPv6地址转换）

如图2所示，，，，，，，PE1的地址映射前缀是Pref64-1，，，，，，，PE2的地址映射前缀是Pref64-2，，，，，，，当IPv4子网中的主机H1发出的IPv4数据包抵达IPv6单栈网络的边沿时，，，，，，，入口PE1将使用地址映射规则从其原始IPv4源地址和目的地址天生新报头的IPv6源地址和目的地址，，，，，，，并将天生的IPv6数据包被发送到准确的出口PE2，，，，，，，途中不会转换为IPv4数据包，，，，，，，因此它是端到端的。。。。。。

（图2. 多域IPv6单栈网络中端到端的IPv4营业数据转发）

为了支持跨域传送IPv4营业数据并找到准确的网络出口节点，，，，，，，需要在全网的边沿PE装备间交流各自所关联的IPv4地址块和的IPv6地址映射前缀信息，，，，，，，这样抵达网络的IPv4数据包可在转换城IPv6数据包后能找到准确的出口PE装备，，，，，，，为此，，，，，，，本计划建议接纳扩展MP-BGP协议的方法在域内和域间转达地址映射规则。。。。。。

（图3. 基于BGP路由扩展转达地址映射规则示意图）

本架构支持翻译和封装两种转发方法，，，，，，，翻译手艺是指将IPv4数据包转换为IPv6数据包或反向转换，，，，，，，本功效主要凭证RFC7915[8]界说的IP/ICMP翻译算法（SIIT）和RFC6052[9]等标准。。。。。。封装手艺是指在不改变原有IPv4数据包的条件下使用IPv6协议来传输IPv4数据包，，，，，，，即将IPv4数据包封装在IPv6报文中，，，，，，，然后在多域IPv6网络中传输，，，，，，，封装的数据包名堂标准为RFC2473[10]。。。。。。

多域IPv6单栈网络架构如图4所示，，，，，，，ADPT是IPv4和IPv6网络互通的要害功效，，，，，，，由其基于外地生涯的地址映射规则将IPv4数据包转换成适合在IPv6网络中传送的IPv6数据包，，，，，，，其组成自上而下分为三层：规则管理层、路由处置惩罚层和数据包转发层。。。。。。

（图4. 多域IPv6单栈网络架构示意图）

规则管理层：认真管理存储在外地数据库中的映射规则，，，，，，，接受其它装备通告的地址映射规则，，，，，，，存储映射规则和宣布装备自己的映射规则等。。。。。。

路由处置惩罚层：提供凭证MP-BGP扩展名堂封装映射规则信息，，，，，，，并在IPv6域内和域间宣布和交流地址映射规则，，，，，，，在相反偏向，，，，，，，从收到的MP-BGP路由信息中提取地址映射规则信息。。。。。。

数据包转发层：支持双向的封装和翻译转发功效，，，，，，，依据地址映射规则完成IPv4数据包和IPv6数据包之间的转换。。。。。。

该框架可以扩展到由差别运营商运营的多自治域网络，，，，，，，因此IPv6单栈的数据路径可以跨越多个运营商的网络。。。。。。该计划作为IPv6网络的基础组网手艺，，，，，，，适用于由多个自治域组成的大规模IP承载网，，，，，，，实现基于IPv6统一承载移动网营业、宽带营业和云营业，，，，，，，支持与其它运营商的网络IPv6单栈互联。。。。。。

除了在外洋推动标准外[11]，，，，，，，中国诚信为本专业服务 官网和清华大学团结举行了跨域、长距的IPv6单栈现网验证，，，，，，，实现了从中国诚信为本专业服务 官网无锡城域网到内蒙云基地IPv6单栈网络上的多营业通讯，，，，，，，通讯类型包括：IPv4用户会见IPv4云服务，，，，，，，IPv6用户会见IPv6云服务，，，，，，，友商IPv4用户会见IPv4云服务，，，，，，，友商IPv6用户会见IPv6云服务、IPv4用户会见外部IPv4应用，，，，，，，IPv6用户会见外部IPv6应用、地址切片等，，，，，，，试验抵达了预期效果。。。。。。

四、总结

多域IPv6单栈网络框架解决了域间IPv6单栈互通和协同的问题，，，，，，，是对网络架构和能力的全新转变，，，，，，，目的是构建一个以IPv6为焦点协议的单栈互联网，，，，，，，这也是全球公认的生长偏向。。。。。。2021年7月份，，，，，，，中央网信办团结工信部宣布《关于加速推进互联网协议第六版（IPv6）规模安排和应用事情的通知》提出在2030年左右完成向IPv6单栈的演进过渡，，，，，，，随着IPv6流量的快速提升，，，，，，，大规模多域网络向IPv6单栈演进的时间点逐步迫近，，，，，，，其紧迫性日益征象。。。。。。

要指出的是，，，，，，，只管多域IPv6网络端到端支持IPv4营业撒播送，，，，，，，但为了深化IPv6的使用，，，，，，，降低IPv4营业的比重，，，，，，，应该继续通过政策或者市场杠杆指导互联网营业一连向IPv6的迁徙，，，，，，，降低通过ADPT转换IPv6的流量比重。。。。。。

参考文献

[1]IETF RFC 6333: Dual-Stack Lite Broadband Deployments Following IPv4Exhaustion DS-Lite:

[2]IETF RFC 7596: Lightweight 4over6: An Extension to the Dual-Stack Lite Architecture

[3]IETF RFC 7599 MAP-T: Mapping of Address and Port using Translation (MAP-T)

[4]IETF RFC 7597: Mapping of Address and Port with Encapsulation (MAP-E)

[5]IETF RFC 6146: Stateful NAT64: Network Address and Protocol Translation from IPv6 Clients to IPv4 Servers"

[6]IETF RFC 6877: 464XLAT: Combination of Stateful and Stateless Translation

[7]IETF RFC 8986：Segment Routing over IPv6 (SRv6) Network Programming

[8]IETF RFC 7915：IP/ICMP Translation Algorithm

[9]IETF RFC 6052: IPv6 Addressing of IPv4/IPv6 Translators

[10]IETF RFC 2473: Generic Packet Tunneling in IPv6 Specification

[11]IETF文稿draft-xie-v6ops-framework-md-ipv6only-underlay-05: Framework of Multi-domain IPv6-only Underlay Networks and IPv4 as a Service

作者简介

解冲锋

博士，，，，，，，教授级高工，，，，，，，现事情于中国诚信为本专业服务 官网研究院，，，，，，，恒久认真中国诚信为本专业服务 官网IPv6手艺研究和安排事情，，，，，，，研究规模包括：下一代互联网、IPv6、网络架构、物联网、云网融合等。。。。。。现在担当：欧洲诚信为本专业服务 官网标准化协会（ETSI） IPE事情组副主席、北京市IPv6重点实验室主任、中国互联网学会学术工委副主任委员、中国诚信为本专业服务 官网科技委委员等职务。。。。。。

关于IPv6大赛

为落实2021年《国民经济和社会生长第十四个五年妄想和2035年远景目的纲要》要求，，，，，，，周全推进互联网协议第六版（IPv6）商用安排，，，，，，，加速推动 IPv6 与各行各业融合生长，，，，，，，首届IPv6手艺应用立异大赛应运而生。。。。。。

本次大赛由中华人民共和国工业和信息化部、中共中央网络清静和信息化委员会办公室、 中华人民共和国教育部指导，，，，，，，中国信息通讯研究院、上海市通讯管理局、上海市经济和信息化委员会、中共上海市委网络清静和信息化委员会办公室、上海市生长和刷新委员会、上海市教育委员会、中国（上海）自由商业试验区、临港新片区管理委员会主理，，，，，，，国家（上海）新型互联网交流中心、中国信息通讯研究院华东分院、中国教育和科研盘算机网CERNET网络中心承办。。。。。。

大赛赛道设置富厚,涵盖兴业、辅政、科教、惠民四大领域赛道，，，，，，，清静、APP/终端、信息基础设置大三通用赛题，，，，，，，自7月份正式启动以来，，，，，，，受社会各界及权威媒体的高度关注和多方位报道。。。。。。

大赛总决赛在上海举行，，，，，，，时间制订12月，，，，，，，接纳路演和聚会相团结的形式，，，，，，，届时IPv6领域上中下游立异项目、领军代表将巅峰集结，，，，，，，同台竞技，，，，，，，助力IPv6妄想安排，，，，，，，引领行业热潮。。。。。。

诚邀社会各界配合加入支持本次大赛，，，，，，，共建IPv6行业生态，，，，，，，共促IPv6高质量生长，，，，，，，共筑数字经济生长底座，，，，，，，共赋千行百业数智转型！