从技术角度看IPv6与IPv4不能兼容,并且IPv6中一些新概念会改变当前宽带网络的运作模式,例如:IPv6的寻址方式的取消,包括单播LLA(链路本地地址)、GUA(全球单播地址)和ULA(本地唯一地址),组播寻址,广播寻址;IPv6报头也发生了变化,体现在下一个报头等方面;对于SLAAC,无状态地址自动配置,不需要使用DHCP Server;缺省路由器支持使用路由器通告(RA);对DHCP PD,通过DHCP的前缀委派为家庭网络分配前缀地址;并且邻居发现(ND),MLD(组播侦听发现)等通过ICMP支持。
新改变在展现优势的同时,也对IPv6在住宅用户网络部署方面产生了影响,并且运营商采用的网络设计不同,引入IPv6所带来的影响也不同。
PPPoE网络:汇聚网元无影响
在宽带论坛的TR-187中明确定义了如何在使用PPPoE的电信网络环境中支持IPv6。在PPPoE/L2TP网络中引入IPv6不会对接入和汇聚网元产生任何影响。IPv6 PPP会话认证方式与IPv4一样使用PAP/CHAP或option82,并且IPv4和IPv6会话的认证可以在同一个认证阶段进行。由于PPPoX IPv6CP只定义链路本地地址,全球IPv6地址通常由DHCP或SLAAC分配。
在使用IPv6路由型家庭网关的情况下,家庭网关和BNG/BRAS之间需要下列机制确保IPv6连接。
PPPoE IPv6CP将用于链路本地地址分配(LLA)。
DHCPv6的前缀委派(IA - PD)用于获取局域网地址前缀。
无状态DHCPv6用于获取其他配置参数。
当部署numbered RG模型时,有状态的DHCPv6(IA-NA)用于获取家庭网关的IPv6地址,而部署unnumbered RG模型时,则不是必需。
使用路由器通告分配默认网关。
另一种用于提供IPv6 PPPoE连接的方法是使用桥接型家庭网关(目前联通应用最广的家庭网关类型),也称为主机模型。为确保在这个模型下的IPv6连接,在终端设备(通常是个人电脑)和BNG/BRAS之间需要执行下列机制。
PPPoE IPv6CP用于链路本地地址分配(LLA)。
SLAAC用于为主机获得全球单播IPv6地址。
无状态DHCP用于获取其他的配置参数。
使用路由器通告分配默认网关。
在提供PPPoE业务时,无论是采用N:1 VLAN结构或1:1 VLAN结构对于部署IPv6或IPv4没有区别。在采用PPPoE的宽带网络中引入IPv6只对BNG和CPE/RG产生影响,对CPE/RG具体影响取决于家庭网络使用桥接模式还是路由模式。采用RADIUS进行认证/计费/COA时,还需要RADIUS支持一些新的属性。
VLAN模型决定IPoE网络影响
在宽带论坛的TR-177中详细定义了在电信网络中如何支持IPv6 IPoE。在中国联通,IPoE尚未普遍使用,因此,这里较为简单地描述一下引入IPv6 IPoE对网络的影响。影响主要取决于部署的VLAN模型是1:1模型还是N:1模型,以及家庭网络选择桥接型还是路由型。
使用IPv6路由型家庭网关部署DHCPv6,在家庭网关和BNG/BRAS之间需要执行下列机制以确保IPv6连接。
DHCPv6的前缀委派(IA-PD):为家庭网关分配唯一的IPv6前缀在家庭网络中使用。
如果使用numbered RG模型,为家庭网关分配DHCPv6广域网地址。
从BNG收到有效路由器通告后,设定BNG链路本地地址作为下一跳缺省路由。
当部署桥接家庭网关模型来支持IPv6 IPoE时,对网络的影响取决于是采用DHCP还是SLAAC为终端设备分配地址。
采用DHCP时,桥接型家庭网关IPoE模型与路由型模型的主要区别是只对主机分配一个IA地址而不需要DHCP PD地址。特别要注意的是,要确保家庭网络中的IPv6设备之间的通信在本地完成的,不通过BNG。
而采用SLAAC则会带来一系列新的问题。如线路标识、重复地址检测(DAD)消息的发送等。这些问题需要BNG/接入设备增加额外的功能来解决。因为这些问题仍在IETF讨论,目前也很少有BNG/接入设备支持,在此就不详述了。
移动网络中UE、GGSN/PGW为主要网元
移动网络中的IPv6连接场景在3GPP R7/R8等规范中已经得到了清楚的体现。建立IPv6连接所涉及的主要网元是UE和GGSN/PGW,在GSM、WCDMA网络中提供IPv6连接,在UE和GGSN/PGW之间需运行下列机制。
SLAAC(路由器请求/路由器通告)使用/64地址提供IPv6连接。
在创建的PDP响应内PCO选项中提供DNS信息。
从GGSN/PGW收到有效路由器通告后,设定GGSN/PGW的链路本地地址作为下一跳缺省路由。
3GPP从R8开始定义了一种机制,在单一的PDP/Bearer Context上使用PDP type (IPv4IPv6)同时分配IPv4和IPv6地址。有了这一机制,引入IPv6时不需要额外创建PDP Context。然而,在R8之前,每种PDN类型(IPv4和IPv6)都需要一个PDP Context,这将降低GGSN的可扩展性。
在解决IPv4公网地址耗尽问题和逐步引入IPv6的过程中存在很多可能性及实际部署的问题。阿尔卡特朗讯使用ISOCORE第三方独立实验室对各种IPv6部署场景下的部署细节进行验证,并通过细致的技术验证工作帮助中国联通从IPv4向IPv6迁移的过程中做出正确的选择,从技术和业务上解决多种纬度问题。