| 移動網(wǎng)絡向移動IPv6的過渡過程中,IPv4的網(wǎng)絡和業(yè)務將會在一段相當長的時間里與IPv6共存,許多業(yè)務仍然要在IPv4網(wǎng)絡上運行很長時間,特別是IPv6不可能馬上提供全球的連接,很多IPv6的通信不得不在IPv4網(wǎng)路上傳輸,因此過渡機制非常重要,需要業(yè)界的特別關注和重視。IPv4向IPv6過渡的過程是漸進的,可控制的,過渡時期會相當長,而且網(wǎng)絡/終端設備需要同時支持IPv4和IPv6,最終的目標是使所有的業(yè)務功能都運行在IPv6的平臺上。 1、IPv4到IPv6的過渡方法 從IPv4到IPv6的過渡方法有三種：網(wǎng)絡元素/終端的雙協(xié)議棧、網(wǎng)絡中的隧道技術以及翻譯機制。其中雙協(xié)議棧和隧道技術是主要的方法,而翻譯機制由于效率比較低,只在不同IP版本的元素之間進行通信時才采用。 (1)網(wǎng)絡元素和移動終端上的IPv4/IPv6雙協(xié)議棧雙協(xié)議棧是非常重要的過渡機制,從網(wǎng)絡方面來看,網(wǎng)絡設備(如GGSN)實現(xiàn)雙協(xié)議棧對于實現(xiàn)IPv4和IPv6的接入點并完成IPv6-in-IPv4的隧道都是至關重要的,另外運營商IP網(wǎng)絡和公眾因特網(wǎng)邊緣的邊際路由器也應該是雙棧路由器。從移動終端來看,需要通過雙協(xié)議棧來訪問IPv4和IPv6的業(yè)務而不需要網(wǎng)絡上的翻譯機制。 (2)隧道技術 如將IPv6的數(shù)據(jù)包封裝在IPv4的數(shù)據(jù)包中并在隧道的另一端解除封裝,這也是一種非常重要的過渡方法,隧道技術要求在封裝和解除封裝的節(jié)點上都有IPv4/IPv6雙協(xié)議棧的功能。隧道技術又分為自動和人工配置兩種,人工配置的隧道技術是在隧道的終點人工配置到某個特定的IPv4地址;對于自動隧道技術來說,封裝是自動在進行封裝的路由器/主機上完成的,隧道終點的IPv4地址被包含在目的地址為IPv6地址的數(shù)據(jù)包中,如“6to4”隧道技術。 (3)網(wǎng)絡上的IPv4-IPv6協(xié)議翻譯器：翻譯器是純IPv4主機和純IPv6主機之間的中間件,使兩種主機不需要修改任何配置就可以實現(xiàn)彼此之間的直接通信,翻譯器的使用對于移動終端來說是透明的,頭標轉換是一種重要的翻譯機制,通過這種方法IPv6數(shù)據(jù)包的頭標被轉換為IPv4數(shù)據(jù)包的頭標,或者反過來,IPv4轉換為IPv6,有必要的時候對校驗進行調整或重新計算,NAT/PT(Network Address Translator/Protocol Translator)就是采用這種機制的一種方法。 采用地址/協(xié)議翻譯器需要轉換IP數(shù)據(jù)包的頭標,帶來的問題是破壞了端到端的服務(如端到端的IPSec),而且NAT/PT可能成為網(wǎng)絡性能的瓶頸,有可能限制業(yè)務提供平臺的容量和擴展性。 使用網(wǎng)絡中的地址/協(xié)議翻譯器還是采用其它過渡方法主要由網(wǎng)絡運營商決定,一般來說,只有當兩個通信節(jié)點的IP版本不同時才建議采用翻譯器。 2、IPv4到IPv6的過渡階段 圖1中給出了GPRS/WCDMA網(wǎng)絡過渡到IPv6的一個簡單描述,同樣的原則也適用于其它網(wǎng)絡類型。 從圖1中可以看出,開始的時候是只支持IPv4的GPRS/WCDMA網(wǎng)絡,所有連接到因特網(wǎng)上的終端都是純IPv4的設備,NAT被用來節(jié)約公共的IP地址。這些網(wǎng)絡向IPv6過渡的過程可以分為三個階段：  圖1 IPv4過渡到IPv6的各個階段
(1)第一階段：網(wǎng)絡中有著一個個單獨的IPv6孤島,它們之間的連接是通過在IPv4網(wǎng)絡上自動或人工配置“IPv6 in IPv4”的隧道來實現(xiàn)的。在這個階段,向移動用戶提供的IPv6業(yè)務絕大多數(shù)是由運營商的內網(wǎng)絡(Intranet)提供的,其它的一些IPv6業(yè)務通過在IPv4網(wǎng)絡上的配置/自動隧道來實現(xiàn),傳統(tǒng)的IPv4業(yè)務可以提供有IPv4或者雙協(xié)議棧的終端。在運營商的網(wǎng)絡上仍然有NAT, 通過分配臨時地址來處理公共IPv4地址匱乏的問題。運營商的網(wǎng)絡上還可以安裝翻譯器(如NAT-PT)來完成IPv4與IPv6協(xié)議之間的翻譯轉換。 (2)第二階段：這一階段IPv6已經廣泛部署并且有了大量在IPv6平臺上實現(xiàn)的業(yè)務,但是由于IPv6網(wǎng)絡還不能達到完全連接,有時仍然需要IPv4網(wǎng)上的隧道技術來與IPv6節(jié)點連接通信。 這個階段由于所有新業(yè)務都在IPv6平臺上實現(xiàn),從而加速了IPv6的部署。從IPv6的發(fā)展趨勢來看,移動網(wǎng)絡將率先進入這一發(fā)展階段。這時大量傳統(tǒng)的IPv4業(yè)務仍然存在,很多移動節(jié)點上都安裝了IPv4/IPv6雙協(xié)議棧。 (3)第三階段：IPv6已經獲得主導地位,IPv6網(wǎng)絡已經實現(xiàn)了全球連接而且所有的業(yè)務都在IPv6平臺上運行,這時候將不再需要雙協(xié)議棧功能或者地址/協(xié)議的翻譯機制,這使得網(wǎng)絡結構更加簡單,網(wǎng)絡維護也更加容易。 IPv6使得網(wǎng)絡中的每個節(jié)點都有一個獨一無二的、全球可路由到的地址。 3、IPv4向IPv6過渡的網(wǎng)絡模型 3.1 網(wǎng)絡模型 圖2簡單地顯示出移動終端與GPRS核心網(wǎng)絡的連接,移動終端與GGSN接入點(AP)之間所建立的連接稱為分組數(shù)據(jù)協(xié)議(PDP)上下文,移動終端通過激活PDP上下文來獲取其IP地址,圖2中顯示了兩種不同的移動終端連接到GGSN的兩個不同的接入點上的情況。GGSN中的AP1是原生的IPv6,始終連接到IPv6環(huán)境中。AP2提供通過IPv4網(wǎng)絡隧道的IPv6連接,這一連接可以是“6to4”的、也可以是“4to6”的。AP3是原生的IPv4,提供到純IPv4服務/主機的連接。  圖2 到GGSN的IPv4和IPv6接入點的連接
圖3是過渡期網(wǎng)絡模型分析的簡單圖解,只顯示了移動終端和GPRS核心網(wǎng)。使用運營商本地的IPv4和IPv6業(yè)務(網(wǎng)內業(yè)務)沒有必要采用公用IPv4地址或全球IPv6地址(站點本地IPv6地址就足夠了)。 當用戶離開運營商網(wǎng)絡時,通信流要通過邊緣路由器和防火墻,在這種情況下,需要公用IPv4地址和全球IPv6地址。獲取全球IPv6地址不是問題,但是運營商的公用IPv4地址非常有限,因此需要提供臨時的IPv4地址的機制,如NAT。 當通過IPv4網(wǎng)絡來連接某個IPv6主機時需要采用隧道技術,隧道的起點可以是GGSN、邊緣路由器、或者移動終端,隧道的終點可以是主機或者IPv6網(wǎng)絡邊緣的路由器(如圖3中的路由器1),如果隧道在主機之前終結則由該路由器解開封裝。  圖3 過渡期的網(wǎng)絡模型
圖4顯示了雙棧移動終端在某個僅支持IPv4的外訪網(wǎng)絡上漫游,而用戶希望連接某個IPv6主機的情況。鏈路層的移動性是指移動終端可以連接到其家鄉(xiāng)GGSN并獲得到IPv6網(wǎng)絡的接入,外訪網(wǎng)絡上的SGSN通過Inter—PLMN骨干網(wǎng)絡的GTP隧道,將移動終端連接到家鄉(xiāng) |
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