王曉東

（中國移動通信集團(tuán)有限公司，北京 100032）

在過去的40多年中，互聯(lián)網(wǎng)不斷發(fā)展進(jìn)入到了我們生活中的方方面面，成為了人們在通信、娛樂、金融等方面不可獲取的基礎(chǔ)資源之一，而IP技術(shù)正是互聯(lián)網(wǎng)最核心的技術(shù)。當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)仍然是以IPv4地址為主要通信依據(jù)，由于IPv4地址在最初設(shè)計(jì)時(shí)并未考慮到互聯(lián)網(wǎng)迅猛發(fā)展所帶來的巨大地址需求，地址總量十分有限，2011年2月3日全球IPv4地址總庫已分配完畢，導(dǎo)致各級網(wǎng)絡(luò)部署了大量的NAT或者代理來解決地址短缺的問題，但這些設(shè)備的部署也引入了很多業(yè)務(wù)體驗(yàn)方面的問題。

2017年11月26日，中共中央辦公廳、國務(wù)院辦公廳印發(fā)了《推進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議第六版（IPv6）規(guī)模部署行動計(jì)劃》，明確了用5～10年時(shí)間，形成下一代互聯(lián)網(wǎng)自主技術(shù)體系和產(chǎn)業(yè)生態(tài)，建成全球最大規(guī)模的IPv6商業(yè)應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)。

2018年5月2日，工業(yè)和信息化部發(fā)布關(guān)于貫徹落實(shí)《推進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議第六版（IPv6）規(guī)模部署行動計(jì)劃》的通知，旨在加快網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施和應(yīng)用基礎(chǔ)設(shè)施升級步伐，促進(jìn)下一代互聯(lián)網(wǎng)與經(jīng)濟(jì)社會各領(lǐng)域的融合創(chuàng)新。為了更好的適應(yīng)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的需求，響應(yīng)國家和工信部的行動計(jì)劃，各大運(yùn)營商和互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)均制定了明確的IPv6部署演進(jìn)規(guī)劃，中國移動也提出了在今年底或明年初完成端到端改造實(shí)現(xiàn)IPv6全面商用的目標(biāo)。

本文就國家和工信部的IPv6行動計(jì)劃進(jìn)行了解讀，并結(jié)合實(shí)際終端、網(wǎng)絡(luò)和平臺現(xiàn)狀，提出了IPv6部署原則和各級網(wǎng)絡(luò)/系統(tǒng)的演進(jìn)方案。

1 中央關(guān)于IPv6部署行動計(jì)劃目標(biāo)解讀

用5～10年時(shí)間，形成下一代互聯(lián)網(wǎng)自主技術(shù)體系和產(chǎn)業(yè)生態(tài)，建成全球最大規(guī)模的IPv6商業(yè)應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)下一代互聯(lián)網(wǎng)在經(jīng)濟(jì)社會各領(lǐng)域深度融合應(yīng)用，成為全球下一代互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重要主導(dǎo)力量。

到2018年末，市場驅(qū)動的良性發(fā)展環(huán)境基本形成，IPv6活躍用戶數(shù)達(dá)到2億，在互聯(lián)網(wǎng)用戶中的占比不低于20%，并在以下領(lǐng)域全面支持IPv6：國內(nèi)用戶量排名前50位的商業(yè)網(wǎng)站及應(yīng)用，省部級以上政府和中央企業(yè)外網(wǎng)網(wǎng)站系統(tǒng)，中央和省級新聞及廣播電視媒體網(wǎng)站系統(tǒng)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等新興領(lǐng)域的網(wǎng)絡(luò)與應(yīng)用；域名托管服務(wù)企業(yè)、頂級域運(yùn)營機(jī)構(gòu)、域名注冊服務(wù)機(jī)構(gòu)的域名服務(wù)器，超大型互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心（IDC），排名前5位的內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)（CDN），排名前10位云服務(wù)平臺的50%云產(chǎn)品；互聯(lián)網(wǎng)骨干網(wǎng)、骨干網(wǎng)網(wǎng)間互聯(lián)體系、城域網(wǎng)和接入網(wǎng)，廣電骨干網(wǎng)，LTE網(wǎng)絡(luò)及業(yè)務(wù)，新增網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、固定網(wǎng)絡(luò)終端、移動終端。

到2020年末，市場驅(qū)動的良性發(fā)展環(huán)境日臻完善，IPv6活躍用戶數(shù)超過5億，在互聯(lián)網(wǎng)用戶中的占比超過50%，新增網(wǎng)絡(luò)地址不再使用私有IPv4地址，并在以下領(lǐng)域全面支持IPv6：國內(nèi)用戶量排名前100位的商業(yè)網(wǎng)站及應(yīng)用，市地級以上政府外網(wǎng)網(wǎng)站系統(tǒng)，市地級以上新聞及廣播電視媒體網(wǎng)站系統(tǒng)；大型互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心，排名前10位的內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)，排名前10位云服務(wù)平臺的全部云產(chǎn)品；廣電網(wǎng)絡(luò)、5G網(wǎng)絡(luò)及業(yè)務(wù)、各類新增移動和固定終端，國際出入口。

到2025年末，我國IPv6網(wǎng)絡(luò)規(guī)模、用戶規(guī)模、流量規(guī)模位居世界第一位，網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用、終端全面支持IPv6，全面完成向下一代互聯(lián)網(wǎng)的平滑演進(jìn)升級，形成全球領(lǐng)先的下一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)產(chǎn)業(yè)體系。

針對以上IPv6行動計(jì)劃目標(biāo)，中國移動制定了端到端改造方案，具體情況如圖1所示。

2 終端IPv6改造方案

2.1 固定終端IPv6改造方案

中國移動家庭寬帶固定終端ONU分為橋接型和路由型兩種。

ONU又分為橋接型和路由型兩種：

（1）橋接型ONU，對于PPPoE業(yè)務(wù)無需改造，但是對于IPoE業(yè)務(wù)，如果ONU不支持IPv6協(xié)議報(bào)文透傳則需要升級或者替換，如果支持透傳則無需改造。

(2）路由型ONU，需要升級支持雙棧，支持PPPoEv6、DHCPv6等協(xié)議。

2.2 無線終端IPv6改造方案

目前手機(jī)在硬件上和軟件上都是支持IPv6的，配置上只要滿足如下3個(gè)條件即可。

圖1 中國移動端到端改造方案全景圖

（1）手機(jī)APN設(shè)置中，APN的協(xié)議要設(shè)置為IPv4/IPv6；

(2）Attach/PDN建立過程中，申請的IP類型設(shè)置為IPv4/IPv6。

(3）手機(jī)需要支持無狀態(tài)自動配置（Stateless Auto Configuration）協(xié)議， 用來從網(wǎng)絡(luò)獲取IPv6的網(wǎng)絡(luò)前綴，然后與自身隨機(jī)生成Interface ID，組成一個(gè)全球唯一的IPv6地址。

3 固定網(wǎng)絡(luò)IPv6改造方案

固定網(wǎng)絡(luò)包括公眾互聯(lián)網(wǎng)（骨干網(wǎng)/省網(wǎng)/城域網(wǎng)）、IP專用承載網(wǎng)、統(tǒng)一站點(diǎn)和有線接入網(wǎng)，是提供IPv6端到端連接的根本，需要先行改造支持IPv6。

有線接入網(wǎng)指固定寬帶接入網(wǎng)絡(luò)，主要采用PON接入的方式，向IPv6的演進(jìn)應(yīng)為用戶提供IPv4、IPv6的接入能力。

3.1 公眾互聯(lián)網(wǎng)骨干網(wǎng)IPv6改造方案

中國移動公眾互聯(lián)網(wǎng)主要采用IP方式承載業(yè)務(wù)，采用雙棧技術(shù)進(jìn)行IPv6 過渡，提供全網(wǎng)的IPv6業(yè)務(wù)承載。雙棧方案要求網(wǎng)絡(luò)設(shè)備應(yīng)能夠同時(shí)支持IPv4和IPv6，包括TCP/IP 基本協(xié)議，路由協(xié)議等，雙棧用戶以IPv4 和IPv6地址分別訪問IPv4 和IPv6 資源。

目前骨干網(wǎng)已經(jīng)全部支持雙棧。3個(gè)國際出口中已在上海完成50G帶寬的IPv6改造，國內(nèi)出口已完成5個(gè)互聯(lián)節(jié)點(diǎn)的改造。未來將全面向IPv6單棧網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)。

3.2 公眾互聯(lián)網(wǎng)省網(wǎng)和城域網(wǎng)IPv6改造方案

對于公眾互聯(lián)網(wǎng)的省網(wǎng)和城域網(wǎng)部分，由于改造量巨大，計(jì)劃采用分階段的方式逐步進(jìn)行改造。

第1階段改造內(nèi)容如下：

(1）所有路由器升級支持IPv4/IPv6雙棧。

(2）網(wǎng)絡(luò)設(shè)備開啟BGP4+，按照IPv4路由規(guī)劃部署IPv6路由。

(3）網(wǎng)絡(luò)設(shè)備采用ISIS作為IGP時(shí)，部署ISISv6，開啟ISIS多拓?fù)?，V4和V6分別建立獨(dú)立邏輯拓?fù)溆?jì)算路由；采用OSPF作為IGP時(shí)，部署OSPFv3，按照IPv4路由規(guī)劃部署IPv6路由。

(4）對于采用VRRP接入的IPv4業(yè)務(wù)，部署VRRP6接入其IPv6地址。

(5）路由器的QoS、ACL、Netstream等功能，參考IPv4規(guī)劃，部署對IPv6地址的QoS、ACL6等功能。

(6）對于MPLS VPN業(yè)務(wù)，在PE設(shè)備上部署6vPE，實(shí)現(xiàn)對IPv6 VPN業(yè)務(wù)的標(biāo)簽轉(zhuǎn)發(fā)。

（7）BRAS添加IPv6地址池、DNS6地址、用戶域、IPv6認(rèn)證和計(jì)費(fèi)等配置，向AAA發(fā)送IPv6相關(guān)Radius屬性，支持雙棧用戶的接入控制。

第2階段，將面向IPTV、VoIP及自有業(yè)務(wù)提供IPv6接入能力，要求路由器支持雙棧多播，支持靜態(tài)或者動態(tài)方式部署RP，支持基于IPv6的anycast RP。交換機(jī)支持MLD Snooping。

第3階段，將向IPv6單棧網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)。包括路由器支持IPv6 VPN over SRv6技術(shù)，逐步關(guān)閉IPv4協(xié)議棧。接入網(wǎng)采用IPv6地址管理，逐步關(guān)閉IPv4協(xié)議棧。

3.3 IP專用承載網(wǎng)IPv6改造方案

中國移動IP專用承載網(wǎng)采用6vPE技術(shù)實(shí)現(xiàn)IPv6 VPN的承載。PE-CE之間使用IPv6 地址，運(yùn)行IPv6不同類型的業(yè)務(wù)系統(tǒng)應(yīng)封裝在不同的Multi-VRF中。同一VRF應(yīng)能同時(shí)接收用戶的IPv4和IPv6路由，實(shí)現(xiàn)IPv4和IPv6流量的轉(zhuǎn)發(fā)，不為同一業(yè)務(wù)分別設(shè)置IPv4 VRF和IPv6 VRF。對于已為業(yè)務(wù)系統(tǒng)設(shè)置的VRF，在新增IPv6業(yè)務(wù)系統(tǒng)網(wǎng)元后仍繼續(xù)使用原有VRF。

后續(xù)6vPE將演進(jìn)至IPv6 VPN over SRv6。包括P設(shè)備升級支持雙棧，承載網(wǎng)運(yùn)行ISISv6 路由協(xié)議，并且基于IPv6運(yùn)行MPLS。作為PE設(shè)備的BR，MP-IBGP VPN升級到IPv6的VPN，使用SRv6轉(zhuǎn)發(fā)IPv6 的VPN業(yè)務(wù)。PE設(shè)備現(xiàn)有的IPv4業(yè)務(wù)的MP-IBGP VPN升級到IPv6的VPN，使用SRv6轉(zhuǎn)發(fā)IPv6的VPN業(yè)務(wù)。

3.4 有線接入網(wǎng)IPv6改造方案

中國移動家庭寬帶主要采用PON（無源光網(wǎng)絡(luò)）接入方式，典型的PON系統(tǒng)由局端OLT（光線路終端）、用戶端ONU（光網(wǎng)絡(luò)單元）和ODN（光分配網(wǎng)絡(luò)）組成，中國移動家庭寬帶組網(wǎng)如圖2所示。

圖2 中國移動家庭寬帶組網(wǎng)圖

第1階段改造方案采用雙棧方案演進(jìn)。有線接入網(wǎng)網(wǎng)元可以分為OLT和ONU，OLT對于PPPoE業(yè)務(wù)無需改造，對于IPoE業(yè)務(wù)，需要支持DHCP L2 realy、地址綁定、二層多播時(shí)，需要升級支持雙棧。

第2階段支持IPTV、IMS等IPoE方式的業(yè)務(wù)采用IPv6地址接入。OLT、ONU支持MLD Proxy，支持二層靜態(tài)多播加入，支持DHCP option18/37消息插入，OLT設(shè)備將RID寫入DHCPv6報(bào)文的Option 37字段，將CID寫入Option 18字段。

第3階段支持向IPv6單棧演進(jìn)，OLT管理地址及相關(guān)接口支持IPv6，ACL、防IP地址欺騙、QoS等與IP地址相關(guān)的功能特性全面支持IPv6，逐步關(guān)閉IPv4協(xié)議棧。

4 LTE網(wǎng)絡(luò)IPv6改造方案

4.1 無線接入網(wǎng)IPv6改造方案

無線接入網(wǎng)組網(wǎng)圖如圖3所示，此部分IPv6總體改造原則為5G新網(wǎng)優(yōu)先、4G影響最小和2G/3G自然退網(wǎng)不考慮改造。5G新網(wǎng)新建商用部署IPv6，避免未來再次改造。4G網(wǎng)絡(luò)規(guī)模龐大，承擔(dān)主要業(yè)務(wù)，為5G提供覆蓋和保底，不能影響業(yè)務(wù)，2G/3G退網(wǎng)在即且硬件能力有限，改造成本更高且對業(yè)務(wù)無增值，故不再進(jìn)行改造。

圖3 中國移動無線接入網(wǎng)組網(wǎng)圖

表1 無線側(cè)按照3個(gè)階段，根據(jù)不同制式進(jìn)行IPv6改造

無線側(cè)按照3個(gè)階段，根據(jù)不同制式進(jìn)行IPV6改造，詳細(xì)如表1所示。

無線側(cè)的改造主要集中在Phase II。當(dāng)承載網(wǎng)/OSS/CN IPv6改造完畢，5G業(yè)務(wù)正常運(yùn)行（出故障時(shí)易區(qū)分是否由LTE IPv6改造引入），不同設(shè)備商LTE設(shè)備完成IPv6接口下 IoT測試（包括雙棧測試）后，啟動Phase III。

4.2 核心網(wǎng)IPv6改造方案

核心網(wǎng)處于網(wǎng)絡(luò)核心位置，承載話音、數(shù)據(jù)、短信等基礎(chǔ)電信業(yè)務(wù)，對核心網(wǎng)進(jìn)行IPv6部署，需要結(jié)合網(wǎng)絡(luò)可靠性及業(yè)務(wù)穩(wěn)定，控制部署節(jié)奏，逐步分階段推進(jìn)。結(jié)合政府發(fā)文，分成如下3個(gè)階段。

(1）第1階段(2018年末），實(shí)現(xiàn)IPv6業(yè)務(wù)承載。

(2）第2階段（2020年末），實(shí)現(xiàn)核心網(wǎng)元之間IPv6互聯(lián)。

(3）第3階段（2025年末），實(shí)現(xiàn)核心網(wǎng)IPv6規(guī)模云化。

5 業(yè)務(wù)網(wǎng)IPv6改造方案

5.1 IDC IPv6改造方案

中國移動IDC組網(wǎng)圖如圖4所示，IDC承載網(wǎng)絡(luò)采用逐步改造，平滑演進(jìn)的方案，首先采用較為成熟的雙棧技術(shù)過渡，IDC內(nèi)網(wǎng)路設(shè)備，包括路由器、防火墻、交換機(jī)等，升級支持雙棧，滿足相同協(xié)議?？蛻舳伺c服務(wù)器之間的訪問需求。

第2階段部分用戶已經(jīng)是IPv6單棧用戶，但是部分Internet服務(wù)器仍然是IPv4，或者Internet上還有很多IPv4單棧用戶，但是Internet服務(wù)器已經(jīng)是IPv6單棧，IDC采用NAT64方案滿足不同協(xié)議棧客戶端與服務(wù)器之間的訪問需求。

5.2 內(nèi)容網(wǎng)絡(luò)IPv6改造方案

為能夠正常提供IPv6/IPv4雙棧服務(wù)能力，且盡量減少對線上業(yè)務(wù)的影響，內(nèi)容網(wǎng)絡(luò)IPv6改造需要遵循以下改造原則及要求：

（1）終端、Local DNS、骨干網(wǎng)先行支持IPv4/IPv6雙棧能力。

(2）內(nèi)容網(wǎng)絡(luò)調(diào)度/媒體平面全部完成IPv4/IPv6雙棧改造。

內(nèi)容網(wǎng)絡(luò)作為移動整網(wǎng)的內(nèi)容分發(fā)系統(tǒng)，需要對其業(yè)務(wù)承載平面做IPv6的改造，以滿足IPv6/IPv4客戶端同時(shí)進(jìn)行流量服務(wù)的需求。圖5給出內(nèi)容網(wǎng)絡(luò)需改造平面展示。

6 支撐網(wǎng)IPv6改造方案

6.1 計(jì)費(fèi)領(lǐng)域IPv6改造方案

按照BSS IPv6規(guī)劃的分階段目標(biāo)，推薦的計(jì)費(fèi)側(cè)IPv6部署方案如下：

圖4 中國移動IDC組網(wǎng)圖

圖5 中國移動內(nèi)容網(wǎng)絡(luò)改造平面圖

第1階段（2020年末）：改造話單支撐IPv6地址解析、存儲、計(jì)費(fèi)，與網(wǎng)元對接的綜合采集系統(tǒng)支撐IPv6/IPv4雙棧。

第2階段(2025年末)：計(jì)費(fèi)域包括模塊間及模塊內(nèi)全面支持IPv6。

6.2 CRM領(lǐng)域 IPv6改造方案

按照CRM IPv6規(guī)劃的分階段目標(biāo)，推薦分3個(gè)階段支撐IPv6，如圖6中國移動CRM領(lǐng)域IPv6改造平面圖所示。

第1階段(2018年末）： 對外網(wǎng)廳、商城、能力開放、APP、服務(wù)開通等DMZ部署的系統(tǒng)采用IPv6/IPv4雙棧模式支持IPv6； CRM支撐IPv6業(yè)務(wù)并開通，IPv6系統(tǒng)接入和IPv6地址的存儲和IP校驗(yàn)。

第2階段(2020年末）： CRM內(nèi)部個(gè)子系統(tǒng)之間訪問支持IPv6互訪。

第3階段(2025年末）： CRM領(lǐng)域內(nèi)全面支持IPv6部署。

6.3 AAA領(lǐng)域IPv6改造方案

按照AAA IPv6規(guī)劃的分階段目標(biāo)，推薦的IPv6部署方案：

第1階段(2020年末）：家寬業(yè)務(wù)全面支持用戶側(cè)IPv6雙棧方案

第2階段(2025年末）：支持和支撐網(wǎng)網(wǎng)元間IPv6連接，全面支持IPv6。

圖6 中國移動CRM領(lǐng)域改造平面圖

7 網(wǎng)管與安全系統(tǒng)IPv6的改造方案

7.1 網(wǎng)管系統(tǒng)IPv6改造方案

網(wǎng)管系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對IPv6設(shè)備、雙棧設(shè)備的性能（含設(shè)備性能、業(yè)務(wù)性能、業(yè)務(wù)量等）、資源（含資源配置、資源調(diào)度等）、故障監(jiān)控和分析及操作維護(hù)（智能巡檢、局?jǐn)?shù)據(jù)等）等網(wǎng)絡(luò)管理功能，分階段改造方案如下。

第1階段，實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的IPv6 MIB管理功能，主要包括：

(1）能夠?qū)崿F(xiàn)各種IPv6地址類型的識別和管理。(2）支持多種IPv6路由協(xié)議的管理功能。

(3）支持對IPv6設(shè)備和雙棧設(shè)備的性能、資源、故障等數(shù)據(jù)采集能力，滿足對IPv6設(shè)備和雙棧設(shè)備的性能管理、資源管理、故障管理及分析等功能。

(4）支持對IPv6設(shè)備和雙棧設(shè)備的智能巡檢、局?jǐn)?shù)據(jù)等操作維護(hù)能。

第2階段，網(wǎng)管升級支持雙棧，支持與網(wǎng)元及周邊系統(tǒng)采用IPv6地址交互。

7.2 安全系統(tǒng)IPv6的改造方案

第1階段：支持雙棧安全防御和IPv6過渡技術(shù)。DDoS設(shè)備實(shí)現(xiàn)IPv6協(xié)議的DDoS攻擊防御，移動互聯(lián)網(wǎng)、DC等邊界安全設(shè)備，包括防火墻、DDoS、IPS、WAF等設(shè)備，支持IPv4/IPv6雙棧安全防御能力。

第2階段：全面支持IPv6，包括新建平臺以及安全產(chǎn)品內(nèi)部組網(wǎng)和外部系統(tǒng)交互都支持IPv6地址。

8 結(jié)束語

全網(wǎng)的IPv6端到端過渡改造是一個(gè)龐大的系統(tǒng)工程，應(yīng)立足于國家要求和業(yè)務(wù)發(fā)展需求循序漸進(jìn)、逐步分階段完成。同時(shí)，改造過程中，一定要避免因?yàn)橐隝Pv6而影響現(xiàn)網(wǎng)運(yùn)行的IPv4業(yè)務(wù)，因此在IPv6部署上線前應(yīng)該做好全面的IPv4/IPv6的業(yè)務(wù)撥測驗(yàn)證。最后，向IPv6演進(jìn)的目標(biāo)是明確和堅(jiān)定的，在部署過程中應(yīng)積極探索IPv6與業(yè)務(wù)的結(jié)合，不斷引導(dǎo)用戶和流量向IPv6的逐步遷移，并最終實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的平穩(wěn)過渡。