下一代网络过渡技术(共3篇)
下一代网络过渡技术 篇1
0 引言
当前, 伴随着IT技术和通信技术的快速发展, Inter-net使用的IP协议版本IPv4正面临IP地址即将耗尽等问题。IETF从1995年开始, 着手研究开发下一代IP协议, 即IPv6。IPv6[1]具有长达128位的地址空间, 长度是IPv4的4倍, 这是一个巨大的地址空间, 保守估算, 每平方米可以分到1016 个IPv6 地址。采用IPv6 地址后, 不仅每个人可以拥有一个IP地址, 而且这个IPv6地址将来就像我们的身份证一样为用户终身使用, 作为个人的标识之一。IPv6不仅可以完美解决IPv4地址枯竭问题, 而且在网络管理、控制、运行、处理等许多性能上更为强大、高效。与IPv4相比, IPv6增加了许多新的功能, 比如自动配置主机地址、加密等技术, 以满足飞速发展的网络需求。
IPv4网络向IPv6 网络演化是一个长期的阶段性事件, 目前还有大量的用户使用IPv4网络, 而首先使用IPv6网络的用户仍然需要和IPv4用户进行通信。IPv6协议是兼容IPv4网络协议的, 也就是说在大部分网络环境中, 两者是可以并存和通信的。目前需要研究的是IPv4向IPv6网络平稳过渡的技术, 以解决不同环境和不同时期的过渡通信问题。本文重点研究IPv4网络向IPv6网络过渡的3种技术。
1 IPv6过渡技术
在IPv4占据绝对地位的网络环境中妥善合理地引入IPv6是一个渐进的过程。在开始阶段, 运行IPv4的网络占绝大部分, 随着IPv6技术的发展, 运行IPv4的网络会逐渐减少, IPv6网络会变得越来越大, 最终完全成为IPv6网络。为了实现这个目标, IPv6 协议针对过渡策略提供了一些解决方案, 这些技术主要用来解决IPv6网络之间互通以及IPv4网络和IPv6网络之间的互相通信技术。
由此涉及了两个方面的技术:IPv4和IPv6共存技术及IPv4分组包和IPv6 分组包相互交换技术。IPv4 和IPv6共存技术目前主要有双协议栈技术和隧道技术。而IPv4分组包和IPv6分组包相互交换技术主要通过翻译和网关进行通信, 包括协议转换技术、Socks64技术、传输层中继技术和应用层代理网关等。
1.1 隧道技术
在IPv6全面实施之前, 对于少量的IPv6结点或者局域网而言, 要想通过IPv4进行网络通信, 通常采用的技术是隧道技术。
隧道技术 (Tunnel) 这种机制通过IPv4网络建立隧道实现与IPv6站点之间的连接。在隧道的入口处, 隧道技术在网络的某一结点将IPv6的整个报文封装在IPv4报文中, 并将这个IPv6 报文作为IPv4 数据包的数据净载荷, 然后在目的地将其解封, 得到IPv6报文。图1说明了这种技术的运作机制。
隧道方式的关键是如何确定隧道尾节点的IPv4 地址。因为隧道首节点在将IPv6分组封装到IPv4分组时, 必须确定IPv4的源和目的地址, 源地址就是隧道首节点自身的IPv4地址, 而目的地址即隧道尾节点的IPv4 地址, 是需要通过某种方式确定的。隧道技术根据确定隧道IPv4尾结点的不同方式, 可以分为自动隧道技术和配置隧道技术。
采用隧道技术不需要遵从特定的升级次序, 可以直接通过IPv4基础设施隧道至IPv6网络。但是隧道技术也有缺陷, 如路由器上负载会增加, 在隧道的入口点和出口点封装和解封装数据包时需要占用CPU和时间, 同时结点还有可能会遇到单点故障的问题。
1.2 双协议栈技术
双栈方式是IPv4向IPv6过渡的一种重要方式, 双栈是指主机同时运行IPv4和IPv6两套协议栈, 同时支持两个版本的网络层IP协议标准。主机和路由器都可以通过双栈方式获得与IPv4或IPv6结点的通信能力, 而究竟使用哪个协议栈, 是由上层应用程序通过DNS地址解析返回的地址类型来决定的。
双栈技术实现的前提是:IPv4网络和IPv6网络功能是相似的, 它们处于相同的物理层次, 同时又承载相同的传输层协议TCP或UDP。双协议栈技术的工作机理如图2所示, 图中表明当一台主机可以运行IPv4和IPv6两种协议时, 那么这台主机不仅可以和IPv6的主机通信, 也可以和IPv4的主机通信。
还有一种有限双协议栈 (Limited Dual Stack) 模式, 只为网络服务器结点配置双栈协议, 而其它非服务器主机的IPv6结点就视为客户结点, 采用这种模式的优点是可以减少IPv4地址的使用, 但是无法支持纯IPv4和纯IPv6结点之间的通信, 需要代理网关的支持。
目前, 正在构建的IPv6实验系统就是采用有限双协议栈模型。其网络拓扑结构如图3所示。IPv6/IPv4结点能够转发IPv4 A记录和IPv6 A6 记录或AAAA记录, DNS服务器能够解析这些地址, 最终根据得到地址的具体情况进行相应的反应。
实现IPv6主机和IPv4主机之间的通信可以使用双协议栈网关和双协议栈路由器, 同时还可以采用隧道技术实现IPv6主机和IPv4网络中其它IPv6主机进行通信。
采用双栈技术通信比较灵活, IPv4 主机之间以及IPv6主机之间通信可以采用该技术, 所有主机升级到IPv6之后, 简单禁用或删除IPv4栈即可。双栈技术的缺点是必须升级整个网络软件后才能运行两个独立的协议栈, 这意味着要同步存储所有的表, 还要为这两种协议都配置路由协议。对网络管理而言, 协议不同采用的命令也不同, 这样会占用更多的CPU和内存。如果使用了双栈技术, 就需要现在的防火墙技术既能保证IPv4网络的安全, 也能保证IPv6网络的安全。
1.3 转换技术
以上Tunnel技术解决了在IPv4 的海洋中IPv6 和IPv4之间进行通信的问题。但是, 在过渡初期, 由于IPv4和IPv6共存, 因此在网络的海洋中会同时存在纯IPv6节点和纯IPv4节点通信的问题, 主要是纯IPv6节点如何访问纯IPv4节点以及纯IPv4节点如何访问纯IPv6节点, 这里最需要解决的问题是前者。为了解决这个问题, 提出了NAT-PT、ALG、SIIT、BIS、SOCKS64、传输层中继等转换技术。
(1) NAT-PT。NAT-PT[2]在RFC2766 中被描述成一个IPv6/IPv4 翻译器, 允许纯IPv6 主机和应用程序与纯IPv4 主机和应用程序进行相互通信。NAT-PT设备位于IPv6 和IPv4 网络的边界, 每个NAT-PT设备要保留一个全球可路由IPv4 地址池, 当通过IPv6/IPv4边界的会话开始时, 就动态地给IPv6 节点分配IPv4地址。
采用NAT-PT过渡技术可以解决纯IPv4和纯IPv6网络结点之间的通信问题。这种通信技术可以在IPv4地址和IPv6地址之间进行地址及报文报头的翻译, 同时可以用特殊设备来实现。这种NAT-PT设备包含一个应用层网关, 在IPv4站点和IPv6 站点的DNS请求和应答之间进行相应的翻译。NAT技术只有在不可能使用其它技术时才使用。
(2) BIS。BIS过渡机制可以在一个主机上运行IPv4, 但并不支持IPv6的应用程序和纯IPv6主机通信。
采用这种机制需要在IPv4协议栈中插入3个特殊的功能扩展模块, 分别是域名解析模块、报头翻译模块和地址映射模块。
这种过渡机制的思想是:当运行IPv4 但不能运行IPv6应用程序的主机与纯IPv6主机结点通信时, 首先是将结点的IPv6地址映射成一个备用的IPv4地址, 然后才相互通信。通信时产生的IPv4报文由SIIT机制翻译转换为IPv6报文。BIS过渡机制对IPv4网络和IPv6网络没有特殊的要求, 只要能够支持IPv4地址池即可, 实现起来相对简单一些。
2 IPv4向IPv6平稳过渡技术发展形式
以上总结了IPv4向IPv6网络过渡的几种机制, 以实现IPv4与IPv6、IPv6与IPv6之间的通信。但是这些技术并不是通用的, 要根据不同的网络情况, 采用不同的过渡技术, 而且有时候这几种技术要联合使用才能解决问题。
在实现向IPv6转换期间, 对所建立的网络有一定的要求。首先是在能够实现IPv6链路的情况下可以使用纯IPv6路由, 如果不能实现IPv6链路, 则需要使用隧道技术实现IPv6结点之间的通信。IPv6与IPv6结点和IPv4与IPv4结点或者具有双协议栈的结点通信时可以不采用协议转换技术, 而是根据实际情况自动选择相应的协议进行通信。而对于纯IPv4结点和纯IPv6结点之间的通信, 可以采用协议转换技术, 在不修改原来使用情况的基础上使用。
根据以上组建网络的要求, 可以认为从IPv4网络向IPv6网络过渡是一个渐进的过程, 对于这个过程可以分阶段来实现。首先是对于全是IPv4网络的情况, 这时不需要相应的过渡技术, 只需纯IPv4协议即可。但对于目前的网络状况来说, 已不是纯IPv4网络, 已经有少量IPv6结点存在, 相当于是第二阶段的开始。[3]
进入到第二阶段, 在大量的IPv4网络中IPv6网络越来越多, 要实现它们之间的通信, 可以采用隧道代理、NAT-TP等技术来实现。
发展到第三阶段时, IPv6网络规模逐渐扩大, 与IPv4网络不相上下, 这时采用NAT-PT与BIS过渡技术相对来说会更加有效。
随着时间的推移进入第四阶段, 这一阶段正好和第二阶段相反, IPv6网络成为主要网络, 而IPv4网络正逐渐减少。对于这种网络现状, 可以采用DSTM与NAT-PT过渡技术来解决通信问题。
进入到最后阶段, 也就是完全进入IPv6时代, IPv4网络已经退出历史舞台, 这时就不需要过渡技术, 和第一阶段一样, 对应各网络结点之间直接采用IPv6协议进行互通。
3 结语
IPv6作为下一代互联网的核心协议, 将促进网络服务和技术的发展。对应IPv4协议来说, 由于自身的缺陷, 最终将会由IPv6协议所替代, 只是在替代的过程中不同的发展阶段要采用不同的过渡技术。就目前来说还没有通用的过渡技术, 每种过渡技术根据自己的优缺点都有其使用范围, 我们要仔细分析, 考虑不同阶段网络的实际情况来采用相应的过渡技术, 以实现IPv4网络以最小的代价向IPv6网络过渡之目标。
摘要:目前, IPv6及相关协议已经相对成熟, 然而, IPv4网络向IPv6网络的过渡和互通仍然是个艰巨的任务, 直接影响了IPv6的发展。讨论了IPv4向IPv6过渡的3种基本技术, 阐述了IPv4向IPv6分阶段过渡的流程。
关键词:IPv6,过渡机制,双协议栈,协议转换,隧道技术
参考文献
[1]王胜.基于IPv4/IPv6协议过渡技术的研究[J].科技信息, 2013 (12) :39-40.
[2]段江春, 聂行军, 王巧燕.复杂网络环境中NAT技术应用一例[J].电脑知识与技术, 2013 (14) :3241-3242.
[3]DUPONT F, BOUND JIM, ALAIN DURAND.Dual stack transition mechanism (DSTM) [Z].Internet-Draft, 2002.
下一代网络过渡技术 篇2
我有幸参加了2012年电子信息类新一代网络技术与课程建设师资培训,通过此次培训,我对新一代网络技术,WLAN技术,IPV6技术有一定的了解,并对无线网络的勘测、设计以及工程实施有了新的认识,同时计算机网络专业的课程设置,教学设计等有了一些新的认识,收获颇丰。具体如下:
一、了解了互联网的行业发展,计算机网络专业方面的企业需求,人才培养需求。
通过听取华三通信技术有限公司、山东恒迈信息科技有限公司、山东惠天普财信息技术有限公司、山东神州四季通信技术有限公司等通信技术公司的专家讲座以及公司经理和我们一线教师的座谈,我们对互联网行业的发展有了一定的认识,了解了网络方面的企业需求,以及企业的用人需求。我们还实地参观了一些软件外包企业,这些参观与讲座极大的开阔了我们的视野,更深一步认识到培养网络技术人才的紧迫性和必要性。同时,有关企业也详细介绍了他们企业的企业文化、主打产品以及他们的人才需求。这让我们今后的教学更加有的放矢,能更好的开展教学。
二、探讨了计算机网络专业人才培养方式。
山东商业职业技术学院作为较早的申办此专业的学校,在学生培养方面有自己的很多经验。该校计算机网络教研室主任曲文尧老师详细的介绍了学院计算机网络技术专业人才培养的方方面面的内容。特别强调了校企合作和课程设置的内容。让我深刻认识到,校企合作中如何强调对学生的管理,如何更好的发挥企业的作用。特别是一些较灵活的培养形式,如课程置换,顶岗实习方面的内容都给了我很好的启发。在课程设置上,该校大胆改革,结合企业现状鼓励学生选课方面值得我们好好学习借鉴。该校计算机网络技术专业方向的学生参加CISCO(思科)网络技术大赛、山东省网络技术大赛、全国网络技术大赛,都取得了较好的成绩,“以赛促学”的理念,也贯彻的很好,在假期里依然很多学生自觉留校准备大赛,让人感受到了浓厚的学习氛围,这是我们值得借鉴和提倡的。
三、全面学习了计算机网络技术中WLAN技术、IPV6技术及云计算技术的前沿知识。
山东商业职业技术学院聘请了杭州H3C通信技术有限公司中有多年工作经验和教学经验的邵德凯老师给我们深入浅出的讲解了WLAN技术,包括无线产品的基本配置、无线产品的高级配置及无线产品的工程实施规范,并指导我们进行无线网络的相关实验。邵德凯老师给我们讲解了IPV6技术的发展、路由协议、过渡技术等网络的前沿知识。杭州H3C通信技术有限公司济南分公司总经理杨军先生给我们介绍了新一代互联网技术的发展,云计算的应用,使我们大开眼界。我在这次培训中有非常大的收获。
四、了解了高职院校的一些办学理念。
通过本次培训我们还了解到国外一些高职院校先进的办学理念和办学方式,对我们正在进行的教学改革有一定启发作用。
五、与其他院校老师进行了深入交流,受益匪浅。
由于省培和国培一块培训,所以我们可以接触到来自全国各地的高职院校计算机老师,通过与他们的交流,更深入的了解到了高职院校的计算机网络教学情况,学习到很多先进的教学设计和方法,受益很多。
下一代网络过渡技术 篇3
同时,NEC表示还将不断向该系列解决方案群投入资源。目前,“NEC SDN 解决方案群”预计今年10月上市。
NEC基于SDN技术之一的“OpenFlow”,成功开发出“ProgrammableFlow”技术,并实现了全球第一个产品化和商用化,成为SDN领域的世界先驱。此后,NEC为全球100多家企业和数据中心运营单位成功导入该技术,同时还在高可用性和实时性的通信网络领域,与欧洲最大运营商西班牙Telefónica、葡萄牙PortugalTelecom共同开展SDN实证实验。
今年4月1日,NEC为强化SDN市场能力,整合SDN战略企划、SI/服务/产品开发等部门,设立了“SDN战略本部”。6月,又在NEC(欧洲)公司内设立了“SDN技术市场中心”,为全球运营商提供SDN解决方案的开发、提案、系统搭建以及咨询服务,并积极参与ETSI(ISG NFV)标准化组织的活动。
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