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IPv6 主干环境下的 校园网接入 东南大学 周渔

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Contents

背景及相关技术介绍 校园网接入 IPv6 主干的策略 IPv4 流量分流方案 DNS 相关问题 路由相关问题

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CERNET2 以纯 IPv6 作为其主干网络的 IP 层协议特点： - 大规模： 20 个核心节点，数百个接入学校 - 高带宽：主干网带宽为 2.5G – 10G

校园网的新需求 : - 由于 IPv4 地址资源有限，新建网络可采用纯 IPv6 - 校内 IPv6/IPv4 互连，接入 IPv6 主干，进行 IPv6 科研， 开展 IPv6 新应用 - 特定 IPv4 流量分流至相对空闲的 IPv6 主干，充分利用 其高带宽。

背景

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- 双协议栈： IPv4/IPv6 最简单的共存方式，也是隧道技术 的基础 - 手动隧道： IPv6 over IPv4 、 IPv4 over IPv6 - 半自动隧道： 各种 Tunnel Broker 模型 - 自动隧道： 6to4 、 ISATAP 、 DSTM 、 Teredo

- 协议转换： NAT-PT 、 TCP-UDP Relay 、 BIS/BIA

迁移技术

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背景及相关技术介绍 校园网接入 IPv6 主干的策略 IPv4 流量分流方案 DNS 相关问题路由相关问题

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接入 IPv6 主干 - 两类校园网

- 可直接接入 IPv6 主干的校园网 南京 IPv6 城域实验网的用户，其校园网边界设备为双栈，能同时接入 IPv6 主干和 IPv4 主干 - 不能直接接入 IPv6 主干网的校园网 江苏省网的其他学校，其校园网边界设备距离地区网络中心的 IPv6 接入路由器较远，且不一定升级为双栈 ,中间路由器暂时均为 IPv4-only

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接入 IPv6 主干 - 用户接入需求用户接入需求分析： - IPv4 用户获得附加的 IPv6 地址，升级为双栈主机，可访问 IPv6 网络资源，而不考虑纯 IPv4 主机访问 IPv6资源的情形 - 为鼓励用户向 IPv6 迁移，纯 IPv6 主机必须能够访问IPv4 网络资源实现方式： - IPv6 访问 IPv6 ：必要时采用隧道 - IPv6 访问 IPv4 ： NAT-PT

校园网边界设备需要具备此功能，其参数需满足校园网需求，如最大并发会话数量， IPv4 地址池大小，协议翻译性能等

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接入 IPv6 主干 - 南京城域网拓扑

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接入 IPv6 主干 - 三层交换架构校园网

校园网内部为三层交换结构，所有三层交换机以及二层交换机之间启用 VTP，末端纯 IPv6 主机单独划为一个 VLAN ，在边界三层交换机上指向 NE40。对于原来的 IPv4 主机，如果升级为双栈，在边界三层交换机上只要为相应端口增加一个 IPv6 地址即可 VLAN 结构不用变化。

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接入 IPv6 主干 - 非三层交换架构校园网

校园网内路由器为纯 IPv4，边界路由器为双栈纯 IPv6 主机 : 手工配置隧道， NAT-PT

双栈主机： ISATAP

ISATAP 路由器向校园网内通告网络前缀，主机上需要配该 ISATAP 路由器的 IPv4 地址 网络前缀 64bit 0000:5efe A.B.C.D

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接入 IPv6 主干 - 江苏省网拓扑

在地区网络中心提供 Tunnel Broker 服务， NE80作为隧道服务器。校园网边界路由器如果不是双栈，可在边界与接入路由器间并接一隧道设备。校园网内策略部署和南京城域网用户相同。

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背景及相关技术介绍 校园网接入 IPv6 主干的策略 IPv4 流量分流方案 DNS 相关问题路由相关问题

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IPv4 over IPv6 - 应用背景现状： - 已接入 IPv6 主干的校园网用户部署 IPv4 应用 - 实时、海量数据的跨主干传输，要求高带宽，高性能，较好服务质量 - 现有 IPv4 主干相对拥挤，而 IPv6 应用较少， IPv6 主干相对空闲前景： - 充分利用 IPv6 主干的高带宽，实现 IPv4 端到端的高性能连接 - 将来 IPv6 网络成为主流之后， IPv4 孤岛之间通信问题的解决方法之一

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IPv4 over IPv6 - 需要解决的问题

- IPv4 over IPv6 隧道在什么设备上建立？ - 对于 IPv4 端到端连接，端系统的区域限制（教育网内？其他网络？） - 隧道参数如何确定？ - 对 IPv4 应用有无性能影响 ? - 设备可扩展性以及性能问题的考虑

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IPv4 over IPv6- 总体架构

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IPv4 over IPv6- 隧道构建 之报文格式

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IPv4 over IPv6- 隧道构建过程1. 静态配置2. 动态配置 - 隧道设备收到应用会话的第一个 IPv4报文后，由原始 IPv4报文的目的地址得到 IPv6封装包头的目的 IPv6 地址 ,自动创建隧道端口，添加相应路由表项，并将 IPv4报文封装后通过 IP

v6 主干发送 - 对端隧道设备检查到达的报文，若是 IPv4 ove

r IPv6报文，且隧道尚未创建，则提取相关信息，自动创建隧道端口，并去除 IPv6封装头，将原始 IPv4报文送至目的主机

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IPv4 over IPv6- 隧道构建过程如何由 IPv4目的地址得到对端 IPv6目的地址？IPv4 地址范围注册机制1. 假定隧道设备的 IPv6 地址为 Addr6 ，由隧道设备向 Broker注册地址前缀表项 {地址前缀 :Addr6} 即校园网 IPv4 地址前缀与 Addr6 之间对应关系2. 各个区域的 Broker 之间交换地址表项，得到全局的注册信息3. 以 IPv4目的地址为参数向 Broker查询，得到对端隧道设备的 IPv6 地址，

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IPv4 over IPv6- 可扩展性和性能

- 隧道设备上隧道总数限制，并发会话数量限制（路由策略） - 隧道设备的转发能力 - Broker 之间通告的表项数目（数百个校园网，每个校园网的地址前缀数目） - 地址表项变化后的快速同步 - 隧道的动态管理

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背景及相关技术介绍 校园网接入 IPv6 主干的策略 IPv4 流量分流方案 DNS 相关问题路由协议选择

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DNS

- BIND9使用 IPv4 和 IPv6 作为传输协议， BIND8 只支持使用 IPv4 作为传输协议- Windows系统发出的 DNS请求均以 IPv4 为传输协议，Linux系统使用 IPv4/IPv6 为传输协议，依赖于所配置的域名服务器地址类型（若是 IPv6 地址，则无论解析哪种地址均使用 IPv6 传输，若是 IPv4 地址，则无论解析哪种地址均使用 IPv6 传输）

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DNS

- 地址类型： AAAA 和 A6

- 各校园网须设置自己的 IPv6权威 DNS 服务器，满足本域 IPv6 域名解析的需要 若已注册 IPv6 的域名，如 seu6.edu.cn ，在域名服务器上增加该区即可

RFC3901 建议 : - 递归域名服务器要么是 IPv4-only 要么是双栈 - 每个区至少有一台 IPv4 可达的权威域名服务器

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路由协议1. 外部网关协议： BGP4+

2. 内部网关协议： RIPng – 适用于较小网络 OSPFv3 – 只能交换 IPv6 地址信息 IS-IS – 可以同时交换 IPv4 和 IPv6 信息，单拓扑和多拓扑

在双栈网络中，一般使用 OSPFv3 + OSPF

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谢谢！