电力通信网IPv6过渡技术的研究分析
一、引言
近年来，随着云计算、物联网以及移动互联网等技术的迅猛发展，全球对IP地址的需求大幅增加。智能电网作为物联网的重要应用，已经在全国各地开展示范工程推广。智能电网对IP地址的大量需求，迫切需要基于下一代互联网技术的信息通信平台作为支撑。具有巨大地址空间的IPv6已经成为下一代互联网IP层技术。作为下一代互联网协议，IPv6是针对IPv4面临的问题而提出的。同IPv4相比较，IPv6在地址容量、安全性、移动性以及服务质量等方面有了明显的改进。
二、IPv6过渡技术分析
现阶段全球绝大多数网络仍是IPv4，过渡到IPv6还需要很长一段时间。在此期间，IPv4与IPV6是共存的，过渡技术就是用来解决两个版本IP网络互通的问题。过渡技术总体可以分为三类：IPv6/IPv4双栈技术、隧道技术和IPv4/ IPv6协议翻译技术。
2.1 IPv6/IPv4双协议栈技术
双栈技术是IPv4向IPv6过渡的一种有效的技术。网络中的节点要求同时支持IPv4和IPv6协议栈，源节点根据目的节点的不同选用不同的协议栈，而网络设备根据报文的协议类型选择不同的协议栈进行处理和转发。双协议栈部署简单，是所有过渡技术的基础，被国内外运营商广泛采用，但双协议栈技术没有完全解决IPv4地址短缺的问题。
2.2隧道技术
隧道（tunnel）是指一种协议封装到另外一种协议中的技术。隧道技术提供了两个IPv6节点之间通过IPv4网络实现互连通信，以及两个IPv4节点之间通过IPv6网络实现互连通信的技术。
隧道类型有多种，根据隧道协议的不同分为IPv4 overIPv6隧道和IPv6 over IPv4隧道。按照隧道终点地址的获得方式，可将隧道分为配置型隧道（如手工隧道、GRE 隧道）和自动型隧道（如隧道代理、6to4、6over4、6RD、ISATAP、基于MPLS 的隧道6PE和6VPE等）。隧道技术的特点是不要求网络所有设备都支持双协议栈，只要求隧道两端的设备支持两种协议。缺点是不能实现IPv4节点与IPv6节点的直接通信。
2.3协议翻译技术
协议翻译技术是为了提供了IPv4网络与IPv6网络之间的互访技术，也就是使IPv6主机可以访问IPv4主机，IPv4主机可以访问IPv6主机。相关的技术有NAT-PT和IVI技术。
NAT-PT是IETF最先提出的解决IPv4/IPv6互通问题的解决方案。通过与SIIT 协议转换和传统的IPv4 下的动态地址翻译NAT以及适当的应用层网关ALG相结合，实现了纯IPv6 的主机和纯IPv4 主机间的相互通讯。但NAT-PT技术由于其协议自身存在不少缺陷，带来很多的部署问题和安全漏洞，所以IETF已经不推荐使用NAT-PT。
IVI基于运营商路由前缀的无状态IPv4/IPv6翻译技术，该方案是由清华大学李星教授提出的IPv4和IPv6的翻译技术，并已形成5 个IETF 的RFC 标准。目前IVI已经在我国的纯IPv6网络CERNET2正常运行四年以上，并得到了思科、华为、中兴通讯等设备厂商的支持，具有良好的运用前景。
三、电力通信网IPv4-IPv6过渡技术研究
3.1 通信网现状
江西公司现有IPv4数据通信网已具备一定规模，采用MPLS VPN （标签交换虚拟专用网络）技术设计建设。全网使用IP over SDH技术进行组网，双机双平面方案配置。目前通信数据网已运行信息、视频等多个VPN，其中信息VPN承载大量与企业生产、经营活动相关的业务流量。
3.2 过渡技术分析
基于IPv6的电力通信网与智能电网的结合，一方面可以满足物联网、云计算等技术在智能电网应用中对网络地址的大量需求，另一方面也可以满足电网与IPv4/IPv6用户信息交互，推动智能电网的全面建设。在公司“信息通信十三五规划”中，公司提出逐步建设IPv6网络的规划。在充分考虑IPv6网络与现有的业务系统不发生冲突的基础上，公司可采用新建一个IPv6 VPN方案，将IPv6与IPv4业务流量隔离。由于数据通信网IPv4至IPv6演进是一个长期过程，可采用以下三种方案实现过渡：
方案一：采用隧道技术
该方案最为保守，对现网改动最小。只需在数据网CE路由器上运行双协议栈，开启IPv6协议。方案的缺点是在CE路由器的隧道上并没有为IPv6带来MPLS VPN的对等体模型的优势，且CE路由器需要运行双协议栈，这样会增加设备负载，降低路由器处理能力和转发效率，因此不建议采用。
方案二：采用6PE（IPv6 Provider Edge）技术
该方案较为稳健。部署IPv6可以实现多点对多点的IPv6孤岛访问，需要新购IPv6业务CE路由器，PE和CE路由器均需运行IPv6协议。该方案不用改变现有网络结构，有利于快速部署IPv6网络，但它没有VPN的概念，随着未来接入IPv6网络的业务逐渐增多，各项业务流量无法实现的相互隔离，安全性也不能得到保证，因此不建议采用。
方案三：采用6VPE（IPv6 VPN Provider Edge）技术
该方案为优选方案。通过部署IPv6 MPLS VPN，可有效做到各项业务流量之间的相互隔离，而且CE与PE路由器之间具有VPN的对等体模型的优势，业务安全性也可得到有效保障。部署方式和现有IPv4 MPLS VPN方式类似，不必改变现有网络结构，只需新购IPv6业务CE路由器，开启IPv6协议。PE路由器运行双协议栈，骨干网可继续采用IPv4协议。原有PE路由器和新增CE路由器运行IPv6协议并配置相应的VPN和VRF接口。
3.3 演进路线
1、IPv6穿越IPv4通信网的应用
随着 IPv6 的部署规模扩大，IPv6分布于广域网不同区域。Ipv6需穿越Ipv4骨干通信网，并运行 IPv6 业务。数据通信网采用MPLS VPN技术进行数据交互。骨干网两端IPv6区域，需通过隧道技术或6VPE技术互相通信，网络中仍存在一定数量的双协议栈节点。
2、IPv6 全网覆盖
在规划末期，公司IPv6 进一步广泛部署，大部分业务运行于 IPv6 网络上，基本不存在 IPv6 孤岛，网络中 IPv4 局域网和双协议栈点逐步消失，全网设备单轨运行IPv6协议。
四、结束语
IPv6技术是互联网发展的必然趋势。IPv6技术在中国已蓄势待发，将带动包括智能电网在内大量相关服务和产业的蓬勃发展，拥有广阔的应用前景。
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