基于IPv6的IP城域网优化改造措施

王丽芳?余和平?吴超艺?冯波

摘要：文章主要对IP城域网优化改造中的IPv6应用进行分析。包括IP城域网与IPv6概述、IP城域网优化改造分析以及IP城域网优化改造中的IPv6主要部署措施分析。经分析发现，在对IP城域网进行优化改造的过程中，IPv6过渡技术发挥着至关重要的作用。通过IPv6的合理部署，可有效提升IP城域网应用质量，充分满足其优化改造目标，促进IP城域网在当今时代中的良好应用与发展。希望通过本次分析，可以为IPv6技术的合理应用与IP城域网优化改造质量的提升提供一定参考。

关键词：IP城域网；IPv6；城域网优化；优化改造；部署策略

在通过IPv6对IP城域网进行优化改造时，相关单位与技术人员首先需要明确IP城域网和IPv6技术，明确其具体的改造目标、原则和思路。然后以此为依据，采取合理的措施来部署IPv6，以满足IP城域网的实际优化改造及其应用需求。

一、IP城域网与IPv6概述

（一）IP城域网概述

所谓IP城域网，就是一种具有较大覆盖范围的网络，包括大型LAN。它将IP和ATM电信技术作为网络基础，并采用光纤通信技术在城市范围内进行信号传输，以满足人们对通信方面的实际业务需求。通常情况下，IP城域网的主要组成部分有以下三个：①核心层，采用高端路由和设备进行搭建，可为高带宽业务承载及其传输提供支持。②汇聚层，通过二层或三层网络技术对业务接入点加以利用，从而为用户的数据汇集与处理提供支持，并实现各种业务服务和等级分类等功能。③接入层，由MSTP或二层交换设备组成，通过二层技术或物联网技术为带宽与业务的分配提供支持。在当今，IP城域网已经广泛应用于家庭证券界交易、远程监控、远程教育、远程医疗、网络电视、VoD视频点播、互动游戏和高速上网等领域，让人们的各项通信业务需求得到了有效满足[1]。

（二）IPv6概述

IPv6是传统IP城域网中IPv4技术的升级版本，该协议可有效解决传统IPv4中存在的很多不足。就目前的IP城域网优化改造来看，应用在其中的IPv6过渡技术主要包括以下几种：①双栈技术：在该技术条件下，网络中的设备可同时支持IPv4协议和IPv6协议，并提供IPv4报文和IPv6报文的转发支持，以实现IP城域网与IPv4节点以及IPv6节点之间的通信功能。在双栈技术中，DS-Lite提供双栈接入方式，其中B4桥接宽带基本单元的主要作用是构建与AFTR连接的隧道，并对报文进行封装和发送处理；AFTR负责终结隧道，对NAT报文进行转换和发送；B4和AFTR之间的隧道形式是IP-in-IP。6RD是快速部署IPv6的技术形式，其主要组成部分是6RD和客户边界CE中的6RD-BR中继。②6top隧道技术：此种机制的主要形式是自动化隧道，其应用功能是使两个相对独立的IPv6站点能够跨越IPv4进行通信。在此过程中，一个IPv6报文需要在IPv4报文里封装，以满足其在6to4隧道中的实际传输需求，将IPv6形式的报文转发到IPv4互联网中。对于此类报文，借助于6RD-BR技术，可使其在IPv4报文中得到良好的封装处理。具体应用时，可将6RD-BR里的IPv4地址作为相应报文的源地址使用，将CE/CPE里的IPv4地址作为相应报文的目的地址使用。③NAT-PT技术：此项技术在IPv6主机服务不具备IPv6服务器的情况下适用，在隧道法无法解决互通问题的其他情况下也很适用。具体应用中，NAT-PT技术主要通过一个IPv4地址池进行公有IPv4地址的跨边界分配，并对IPv4地址、IPv6地址与端口之间的映射关系进行绑定和记录[2]。通过这样的方式，便可为网络中的报文传送提供透明路由。

相比较IPv4，IPv6在IP城域网中的主要应用优势包括以下几方面：①地址长度从原来的32位扩展到了128位，使地址扩展空间接近于无限大。②报文头部更加简洁，处理效率实现了显著提升。③其报头更具灵活扩展效果，便于协议的进一步扩展。④其地址层次性非常强，为路由聚合提供足够便利。⑤其地址配置工作可以自动化实现。⑥其网络层可对IPSEC进行自动认证，同时也可以对其实施有效的加密处理，从而使端到端通信更加安全。传统IPv4到IPv6的双栈过渡示意图如图1所示。

二、IP城域网优化改造分析

在分析IP城域网优化改造的过程中，相关单位与技术人员需要明确其主要的优化改造目标、优化改造原则以及優化改造思路。以下是对现代IP城域网优化改造进行的分析。

（一）IP城域网主要优化改造目标

就目前的IP城域网优化改造而言，其主要改造目标是将市场实际发展情况作为依据，对具有超前思维与技术的先进网络进行建设，以此来满足当今时代社会的实际网络通信业务需求。具体优化改造中，需要将城域网的实际发展现状作为依据，有选择地提升IP城域网的管理方法，让整体的IP城域网得到统一规划，并根据现代电信网络的实际应用和发展需求，分步对城域网进行优化改造[3]。通过这样的方式，才可以让IP城域网具有更高的传输效率，并使其可靠性和安全性得到进一步提升，以此来保障其网络通信业务的有序开展与顺利进行，使用户的实际网络通信需求得到全面满足。

（二）IP城域网主要优化改造原则

在对当今的IP城域网进行优化改造的过程中，相关单位与技术人员主要应遵循以下几个方面的优化改造原则：①安全可靠，在IP城域网的优化改造中，首要原则是确保其安全性、可靠性与实用性，让各类网络设备的应用性能可以充分满足用户的实际通信与任务保障等需求。②可拓展性，优化改造后的IP城域网系统不仅需要充分满足当今用户的实际需求，同时也应具备足够的升级改造空间，以满足其后续应用中的系统更新需求，使其能够在保留原有技术功能与价值的基础上及时实现相应的优化更新。③开放性和网络标准化，通过IPv6技术完成对IP城域网的优化改造后，新的IP城域网系统应该可以支持多厂商和多协议，其数据库也需要与用户的实际应用需求相符。只有这样才能有效确保IP城域网的优化改造效果，使IPv6技术的应用优势得以充分发挥，在满足用户实际网络通信需求的同时促进。

（三）IP城域网主要优化改造思路

针对IPv6基础模式下的IP城域网优化改造，其主要的改造思路包括以下几个方面：①对骨干网以及城域网实施双栈部署，使其主要组成部分得到合理改造。并将其中应用的设备验证作为依据来进行双栈部署的开展，以此来提升整体IP城域网系统运行的稳定性。②合理改造IP城域网中的DNS以及AAA两种支撑系统，让整体系统在改造之后能够实现IPv6信息的准确识别。通过IPv6技术对AAA支撑系统进行改造，需要记录所有的IPv6地址信息，以此为用户认证后的溯源工作提供便利。同时，通过DNS支撑系统来解析IP城域网中的IPv6系统，优化域名解析，让更多用户可以借助IPv6获取互联网访问服务。③合理改造原来的NAT444网络部署，对部署方案的运行效果进行检查和验证，明确其对实际网络通信业务的主要影响。比如，用户可在双栈部署条件下获取到两个地址，其中的一个地址是NAT444网，另一个地址是IPv6公网，具体应用中，用户可对IPv4以及IPv6过渡中产生的地址并存问题进行及时检查和解决[4]。④检查城域网设备以及用户网关支持性，使其与IP城域网实际应用和发展需求相符。⑤对IP城域网的优化和改造经验进行全面积累，以此来为IPv6网络的良好运行奠定有力的技术基础。

三、IP城域网优化改造中的IPv6主要部署措施

整体部署思路的科学确定：确定IPv6的部署范围和目标，包括确定哪些子网和设备需要支持IPv6，以及如何逐步实现IPv6网络的覆盖和使用。

三层接入网络过渡部署：在三层接入网络中，需要考虑如何实现IPv4到IPv6的过渡，包括使用双协议栈设备、IPv6隧道技术和NAT64等技术手段，以确保IPv6用户可以访问IPv4资源。

二层接入网络过渡部署：对于二层接入网络，需要考虑如何实现IPv6前缀的传递和IPv6地址的学习转发，包括使用IPv6 over Ethernet技术、IPv6隧道技术和NDProxy等技术手段，以确保IPv6用户可以接入网络并获取IPv6地址。

主要路由部署：针对主要路由设备，需要考虑如何进行IPv6路由协议的部署和IPv6路由表的管理，包括使用OSPFv3、BGP和IPv6静态路由等技术手段，以确保IPv6数据包能够正确地传输和路由。

这些部署策略可以根据实际情况进一步细化和调整，确保IPv6的合理部署和优化改造能够顺利实施，提升IP城域网的性能和可用性。

（一）整体部署思路

在IP承载网络中，主要的网络层面包括终端、骨干网、城域网以及接入网等。这里的骨干网以及城域网中应用的过渡技术与策略基本一致。在部署IP城域网的过程中，为实现IPv6技术的良好应用，技术人员首先应使骨干网的双栈承载力满足实际需求，通过网管、IT、DNS以及AAA等系统为IPv6用户认证、授权能力、地址分配等提供支持，并为IPv6中的网管、业务开通、业务受理，以及AAA业务查询等提供支持。

目前的IP城域网中承载的用户类型有很多种，包括VolP、VPN、ICP、移动互联网、宽带接入等。随着网络通信技术的不断发展，IP城域网也具有了越来越复杂的业务类型，且不同类型的业务都会在同一个系统中保持共同运行。自IPv6地址应用以来，IP城域网中出现了IPv4和IPv6地址共存现象。基于此，在对IP城域网进行优化改造的过程中，相关单位与技术人员需采用合理的技术措施来实现传统IPv4到IPv6之间的互联互通，并通过逐步优化升级的方式实现传统IPv4到IPv6的过渡，从而让越来越多的IPv6将IP城域网中传统的IPv4取代。在此过程中，技术人员需通过IPv6网络和骨干层同时构建的方式来实现传统IPv4与IPv6之间的网络互联。在将IPv6引入到IP城域网中后，整体的IP城域网中将形成一个由IPv4和IPv6共同组成的逻辑网络，其中，最常用的用户接入模式为宽带形式，主要包括二层接入和三层接入。

（二）三层接入网络过渡部署

当用户部署这类接入网络时，可根据实际应用需求自行配置终端地址。以下是其基本的部署策略：①若该网络仍使用IPv4逻辑层来承载网络终端IPv4访问，当终端IPv6实施接入网访问时，需要将其封存在隧道里，并借助IPv4承载实现，其中隧道的主要形式是IPv6-in-IPv4。在这种情况下，6RD属于典型的部署方案，该方案可合理提供给用户访问IPv6的通道，但在用户量较少的情况下更适用。②三层接入网如果已升级为双核形式，在通过IPv4和IPv6进行相应的终端访问时，前者主要通过接入网IPv6来承载，而后者主要通过运营商网络里的IPv6来承载。③如果接入网已全部升级为IPv6单栈模式，在通过IPv4进行终端访问时，必须将其封装到隧道里，随后从接入网中通过，其隧道应用的是IPv4-in-IPv6形式。在这种情况下，最典型的部署方案为DS-Lite。如果运营商仅提供了IPv6接入，或用户已将接入网升级为IPv6模式，则可以将一部分IPv4通道提供给用户，以便其通过传统的IPv4进行访问[5]。

（三）二层接入网络过渡部署

在通过IPv6技术进行IP城域网的优化改造时，二层接入网络过渡也是一项重要的优化策略。在此过程中，如果用户应用的接入网形式为二层网络，可供选择的接入方式主要有下列几种类型：①运营商网络中的BRAS可以为IPv6在IP城域网中的接入以及双栈运行提供支持。在此过程中，用戶终端可以发起的呼叫模式包括IPoE或PPPoE两种。通过这两种呼叫，可分别实现IPv6地址以及IPv4地址的获取，从而实现相应授权的进一步获得。②如果运营商BRAS并未升级到可以支持IPv6技术的模式，IP城域网中的IPv6可以通过IPv4通道来进行承载，以此来为IPv6的部署及其过渡提供足够的技术支持。

（四）主要路由策略

再通过上述方法进行IP城域网中的IPv6过渡部署时，IPv4逻辑网以及IPv6逻辑网将共同存在于同一套物理网络中。其中，IPv4逻辑网所运行的路由协议主要包括BGP4协议、OSPFv2协议以及ISIS协议等；而IPv6逻辑网所运行的路由协议主要包括BGP4+协议、OSPFv3协议以及ISISv6协议等。同时，对于运行IPv6功能的所有设备，在具体的路由设计中，都需要开启多拓扑，从而为系统的双栈运行提供保障。在具体的IP城域网优化改造中，如果其中的路由设备未升级到可以运行OSPFv2或ISIS的级别，就需要及时对其进行升级处理，使升级之后的IPv6设备既可以运行IPv4路由协议，也可以运行OSPFv3或ISISv6等路由协议[6]。通过这样的方式，才可以让IP城域网中的路由协议满足IPv6技术的实际应用需求，从而充分发挥出此项技术优势，让IP城域网实现从IPv4到IPv6的有效过渡。

四、结束语

综上所述，随着现代网络信息技术的应用和发展，IP城域网在人们的网络通信过程中发挥出了越来越强大的应用优势。为了适应IP城域网的发展，满足用户实际应用需求，相关单位需要对IP城域网进行合理的优化改造，并逐步使用新的IPv6技术取代原有的IPv4技术，为用户提供更加方便、快捷、安全、可靠的网络通信服务。在具体改造过程中，相关单位和技术人员应根据IPv6技术的基本情况，结合IP城域网的实际改造与应用需求，采取合理的措施来进行IPv6部署。只有通过这样的方式，IPv6技术才能在IP城域网中发挥出充分的应用优势，为IP城域网的优化改造提供足够的技术支持，从而促进IP城域网的良好应用和发展。