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全网IPv6部署带来的现实问题

2018-10-31 09:26
来源: 企业网

2018年以来,国内掀起了IPv6网络改造的热潮,从运营商到互联网,从企业到个人,都要将IPv6的网络改造付诸于行动,不少企业都立了军令状,必须要在2018年完成IPv6网络初步改造,让IPv6跑起来。不过,IPv6的口号喊了这么多年,一直没有什么声响,大家都没有改造的意愿,因为从眼前看IPv6就是一个费钱费力又得不到更多好处的事情,IPv4地址是不够用,但也有一些延缓的变通技术。5G、物联网兴起来后,对IPv6的需求迫切了,IPv4再怎么节省也无法满足物联网的未来部署,这推动着所有的网络运营商必须要进行IPv6改造。改造意愿是一方面,技术部署也存在不少阻力,IPv4网络运行多年,各种网络联接和应用盘根错节,极其复杂,这时再将IPv6纳入进来,网络就更复杂了,部署IPv6面临着很多现实问题。

首先,就是转发表项容量的问题

网络设备转发芯片为实现简单,基本都是采用IPv4和IPv6公用转发表的方式,一条IPv6占用两条IPv4表项或者四条IPv4表项。IPv4存量网络规模太大,不可能用IPv6将IPv4一下子替掉,就需要让两者在一个网络中,甚至一台设备上共存,IPv6要占用原有IPv4资源,IPv4和IPv6共存,IPv6要占用更多的资源,会使得IP转发表资源急剧下降。网络在设计之初,虽然IPv6作为网络设备的基本功能都要求支持,但对容量并没有明确要求,实际部署时IPv6功能也是摆设,没有实际用,现在真要用了,就要认真考虑容量问题了。比如:设备若IPv4转发表是16K,则只能支持IPv6转发表是8K,如果是两者公用,那么应该是IPv4+2*IPv6=16K。实际应用时可用转发表项数量会更少,这是因为IPv4和IPv6的IP地址长度并不相同,IPv6是IPv4的四倍,有128个BIT,长度差异导致两者向同一个IP转发表下发时,极其容易出现HASH冲突,从而下不去,报资源不足。实际应用中,这种情况实际可用的容量也就达到原来的一半,16K的资源,总共也就下发8K左右,即IPv4+2*IPv6=8K,之后出现HASH冲突的概率大大增加了。显然,若是现网中设备的IPv4表项已经使用的比较多,就不能再启用IPv6了,转发表资源会快速下降,出现不足。

其次,是IPv4与IPv6互通问题

部署IPv6不能将原来的IPv4网络推倒重建,IPv6部署是循序渐进的过程,这就要求技术上处理好旧的IPv4网络与新的IPv6网络兼容性,尤其是两者互通问题,有的网络终端是IPv4的,网络接入是IPv4的,核心部署是IPv6的,也有的网络终端是IPv6的,网络部分又是IPv4的,这就要解决互通问题。以我们最熟悉的QQ为例,如果IPv4和IPv6用户不能互相通信将是非常糟糕的情况。显然,大家已经为此设计了一些互通技术:双栈、隧道和地址转换三种。双栈技术本身不解决网络互联互通,只是要求所有主机都支持两种IP协议,这样对用户而言就是互通了,通过主机上的协议切换从而与两个网络的用户实现互通,但这样无法做到无缝切换,要同时与IPv4、IPv6网络都要实时互通技术上就存在困难,只能将主机的网卡来回切换,分别与两个网络实现互通。隧道技术可以解决双向互通,但还是需要强大的隧道服务器,隧道的带宽是一定限制,另外隧道其实是通过双层IP头实现的,这样增加了报文的长度,增加了占用带宽,浪费掉了部分带宽资源。地址转换技术方面曾经有一个标准草案NAT-PT,但已被IETF放弃了。另外还有法国运营商Comcast提出的DS-Lite,国内CERNET2团队提出的IVI,这些方案都是将隧道和地址转换结合起来,可能更适合实现过渡的目的,但这些都大大增加了网络开销,对网络带宽是个考验。显然,这些互连互通技术还不能让人满意,只能作为过渡技术临时被采用。

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