IPv6 主干环境下的 校园网接入

1. IPv6 主干环境下的 校园网接入 东南大学 周渔 1

2. 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 2

3. 背景 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。 3

4. 迁移技术 - 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 4

5. 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 5

6. 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 6

7. 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 7

8. 接入IPv6主干 - 南京城域网拓扑 8

9. 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。 9

10. 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 10

11. 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。 11

12. 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 12

13. 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 13

14. 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 14

15. IPv4 over IPv6 - 总体架构 15

16. IPv4 over IPv6 - 隧道构建 之报文格式 16

17. IPv4 over IPv6 - 隧道构建过程 • 静态配置 • 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IPv6主干发送 • - 对端隧道设备检查到达的报文，若是IPv4 over 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 17

18. 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 • 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 • 各个区域的Broker之间交换地址表项，得到全局的注册信息 • 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， 18

19. 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 19

20. 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 • 路由协议选择 20

21. 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） 21

22. 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 22

23. 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 23

24. 谢谢！ 24