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地点，，，，，，，，对终端举行IPv6单栈编址；；；；；；；；网络装备的接口地点及lookback等治理地点也接纳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：地点资源、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、在统一的机构治理运营的纯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路由表或地点池提取的一个或多个相关联的IPv4地点块。。。。。。IPv4地点块和IPv6映射前缀之间的映射关系称为地点映射规则。。。。。。地点映射规则由PE建设，，，，，，，，并为IPv4/IPv6数据包的地点转换提供前缀级映射信息，，，，，，，，如图1所示。。。。。。实质上，，，，，，，，地点映射规则为IPv4营业数据在多域IPv6单栈网络中的传输提供了偏向。。。。。。

（图1. 基于地点映射规则的IPv4-IPv6地点转换）

如图2所示，，，，，，，，PE1的地点映射前缀是Pref64-1，，，，，，，，PE2的地点映射前缀是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将使用地点映射规则从其原始IPv4源地点和目的地点天生新报头的IPv6源地点和目的地点，，，，，，，，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地点块和的IPv6地点映射前缀信息，，，，，，，，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点映射规则。。。。。。

（图3. 基于BGP路由扩展转达地点映射规则示意图）

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点映射规则将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：规则治理层、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）

规则治理层：认真治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点映射规则，，，，，，，，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点映射规则，，，，，，，，在相反偏向，，，，，，，，从收到的MP-BGP路由信息中提取地点映射规则信息。。。。。。

数据包转发层：支持双向的封装和翻译转发功效，，，，，，，，依据地点映射规则完成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、地点切片等，，，，，，，，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、上海市通讯治理局、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、临港新片区治理委员会主理，，，，，，，，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！