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正文

運營商網絡的IPv6部署與改造——安徽移動IPv6規模部署和應用案例

2021年12月12日 15:41 來源: 中國網信網

一、項目背景

2017年,中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發了《推進互聯網協議第六版(IPv6)規模部署行動計劃》,具體要求到2025年末,網絡、應用和終端全面支持IPv6,開啟了IPv6改造的新篇章。安徽移動作為網絡運營商,設備種類繁多且數量非常龐大,完成IPv6部署與改造的任務艱巨。

二、技術難點與創新

在實施IPv6部署工作中,面對的最大問題就是部署范圍廣、改造設備多、技術難度大。為解決這些問題,安徽移動以“典型應用先行、移動固定并舉、增量帶動存量”為原則,承載先行、支撐系統按需部署,以IPv6地址的編碼與規劃貫穿全局,在完善編碼規范后,實施端管云逐個擊破,同步開啟客戶、承載及云服務的IPv6改造,并輔以IPv6安全管理與質量管控系統,保障IPv6業務質量,完成安徽移動IPv6的部署與改造。

圖1 IPv6改造與部署路線

(一)IPv6地址編碼規劃

IPv6的優勢在于它大大地擴展了地址的可用空間,同時也因為IPv6地址相比IPv4地址長度更長,帶來了編碼規劃難度加大的問題。

圖2 IPv6地址類型

在進行IPv6地址規劃的過程中,安徽移動按照地址用途增加類型標識字段,用來標識區分網絡地址與用戶地址。網絡地址設置網絡及專業標識,用于區分省公司不同的網絡及專業。為了滿足對用戶地址的監管要求,用戶地址和網絡地址采用不同的規劃方式,將用戶地址分為生活消費和政務生產兩大類。生活消費類用戶地址增加區縣標識,在地址規劃中嵌入8比特區縣編碼,實現了生活消費類用戶地址細分到區縣,根據用戶的地址就可以判斷用戶的區縣歸屬。

(二)終端與客戶側改造

在新入網用戶中,均采用了具備IPv6功能的家庭網關,同時完成所有可遠程升級家庭網關的IPv6升級,對不可遠程升級的家庭網關,也均通過上門維護等方式完成了IPv6改造。

圖3 IPv6全息轉換技術

互聯網客戶的網站之間往往會進行相互引用,簡單的IPv6雙?;虼砑夹g往往會帶來“天窗”效應,影響用戶訪問體驗,而如果進行全部網絡與代碼改造,改造工作量大、改造周期長、投入資金多。安徽移動推出IPv6全息轉換技術,極大簡化客戶改造及配置工作量,以“零部署、零配置”方式無需客戶端及網站側做任何改造及配置,即可快速提供IPv6應用服務,同時完美解決“天窗”問題,幫助客戶快速完成IPv6改造。

(三)承載與業務系統改造

安徽移動承載了三千多萬手機及一千多萬固網用戶,網絡體量異常龐大,擁有路由器、交換機等各類網元共兩萬多臺,在實現IPv6部署目標基礎上,需保證對業務影響最小且盡可能利用現網設備以降低投資。

圖4 安徽移動網絡總架構

在改造的過程中,安徽移動以實施移動網絡升級換代和固定網絡光纖到戶為契機,穩步推進DNS、RADIUS業務系統改造,同步提高用戶上網質量,提升用戶滿意度。

圖5 DNS雙棧用戶請求類型

圖6 用戶發起AAAA DNS請求流程

由于改造后實際的網絡仍處于過渡階段,即IPv4和IPv6共存,IPv6資源依然較少,為提升雙棧用戶訪問感知,安徽移動使用以下技術方案:首先是由于過渡階段中,大部分域名無對應IPv6資源,為提升雙棧用戶訪問感知,將無AAAA解析結果的域名通過強制不遞歸方式規避用戶的遞歸查詢請求,以減少雙棧用戶遞歸域名等待時間,降低系統遞歸負荷,提升用戶感知。

(四)云平臺改造

云平臺基礎設施IPv6改造技術復雜且工作量龐大,涉及大量網絡設備,云軟件及安全設備等。

圖7 云平臺IPv6接入方式

針對云平臺基礎設施改造技術復雜的各類情況,安徽移動首先完成了硬件設備的升級,使得云平臺各類軟硬件網元具備IPv4/IPv6雙棧能力。針對網絡及業務地址規劃事項,按照安徽移動IPv6地址分配規范,按照云平臺歸屬及地理位置,將地址段切換為網絡及業務兩類地址,按照96位地址規劃分配租戶地址。針對存量改造,協同客戶搭建云產品測試環境,驗證改造方案可行性及安全性,并以此進一步優化升級方案,提高升級效率。

(五)IPv6系統支撐

1.安全管理

IPv6地址空間的擴大,一部分基于掃描的安全威脅得到緩解,無論是互聯網還是內網,大規模的窮舉掃描實現起來非常困難,這也間接增加了蠕蟲病毒擴散的難度。但對于大多數針對網絡層的攻擊,例如DDoS攻擊,IPv6并沒有解決。

圖8 IPv6 DDoS攻擊示意圖

在IPv6DDoS攻擊防護中,安徽移動首先完成了對現有抗DDoS攻擊設備的評估,對部分不支持直接IPv6升級的設備完成了替換,可實現雙棧流量同時檢測,起到監控預警作用,并部署了更強的流量清洗能力,自動判斷IP類型,可支持海量IPv6地址的安全防御和DDoS清洗。

2.質量管控

安徽移動建設了IPv6專用質量管控系統,綜合IPv6業務端到端各項數據,分析IPv6業務流量、質量變化,通過系統挖掘IPv6端到端全流程的質量問題,推動解決IPv6終端、網絡、業務平臺等之間適配性問題,保障IPv6用戶業務質量,同時支撐異常問題快速定位,IPv6故障處理平均時長由6小時縮短至1.5小時,提高了IPv6故障處置效率,加強用戶感知。

三、建設成果

截至目前,安徽移動完成了所有網絡設施的IPv6改造,全部設備與云產品均支持IPv6,IPv6服務的可用域達到全部IPv4可用域數量的50%以上,地址容量得到極大提升,大大拓展了互聯網業務發展空間,并為全國范圍內的互聯網客戶提供IPv4/IPv6雙棧專線、IPv6單棧專線、IPv6代播等多種業務,對IPv6單棧專線開通給予了九五折資費優惠,全力助力IPv6業務發展,提升中國互聯網的健壯性和安全性。安徽移動開展了IPv6質量告警監控,完成了兩百多臺IPv6探針部署,通過對各類網站開展雙棧撥測分析,確保了IPv6網絡質量與IPv4持平,網絡抖動保持在0.01%以下。

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