電子政務(wù)外網(wǎng)對IPv6的需求
作為國家電子政務(wù)骨干網(wǎng)的電子政務(wù)網(wǎng)外網(wǎng),承載各政府部門的多種業(yè)務(wù),卻大量使用著私網(wǎng)地址和地址轉(zhuǎn)換技術(shù)。目前在電子政務(wù)外網(wǎng)內(nèi)存在三類地址,第一類是公網(wǎng)地址,作為資源共享區(qū)和互聯(lián)網(wǎng)區(qū)的服務(wù)器地址,每個省分配1個公網(wǎng)B類地址,每個縣分配一個C類地址,遠不夠各地方政府使用;第二類是10網(wǎng)段地址,作為電子政務(wù)外網(wǎng)的私網(wǎng)地址使用,在電子政務(wù)外網(wǎng)內(nèi)統(tǒng)一規(guī)劃,到互聯(lián)網(wǎng)需要進行地址轉(zhuǎn)換;第三類是各接入部門內(nèi)部的局域網(wǎng)地址,一般是192網(wǎng)段,由各部門自行規(guī)劃,或根據(jù)縱向業(yè)務(wù)接入要求進行規(guī)劃,訪問資源共享區(qū)域需要進行地址轉(zhuǎn)換??梢娂词乖陔娮诱?wù)外網(wǎng)的辦公應(yīng)用方面,都需要部署大量的設(shè)備提供地址轉(zhuǎn)換功能。
此外,作為我國電子政務(wù)的骨干網(wǎng),將有越來越多的應(yīng)用接入電子政務(wù)外網(wǎng),一些復(fù)雜新業(yè)務(wù)的開展也受到IP地址的制約。比如應(yīng)急指揮業(yè)務(wù),涉及大量的監(jiān)控、視頻會議、通信設(shè)備等終端,必然會占用大量的IP地址,我們不得不投入較大的人力、物力在如何有效的分配IP地址和進行地址轉(zhuǎn)換上。在環(huán)境與生態(tài)監(jiān)測、交通控制等領(lǐng)域,使用傳感器協(xié)作地監(jiān)控不同位置的物理或環(huán)境狀況,進行統(tǒng)一的分析或決策指示。比如地震監(jiān)測、水文監(jiān)測等,跨地域廣泛分布的傳感器網(wǎng)絡(luò)正在形成,這些設(shè)備同樣面臨IP地址的有效分配問題。
電子政務(wù)外網(wǎng)IPv4向IPv6過渡之路
電子政務(wù)外網(wǎng)目前運行的是IPv4業(yè)務(wù),并采用MPLSVPN技術(shù)來隔離不同的業(yè)務(wù),技術(shù)實現(xiàn)上較為復(fù)雜??紤]到IPv6規(guī)范制定尚不完善,IPv6技術(shù)應(yīng)用并不成熟,在國內(nèi)也只有IPv6實驗網(wǎng)絡(luò),還沒有真正意義上的商用IPv6網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn),因此在電子政務(wù)外網(wǎng)不適宜建設(shè)大規(guī)模的IPv6網(wǎng)絡(luò),可采取先試點,再推廣的方式進行。在國家電子政務(wù)外網(wǎng)和少數(shù)幾個部委、少數(shù)省電子政務(wù)外網(wǎng)先進行試點IPv6建設(shè),試點單位的終端主機升級為IPv6/IPv4雙棧;逐步增加IPv6業(yè)務(wù)系統(tǒng),先增加一部分IPv6/IPv4雙棧業(yè)務(wù),既能支持新增IPv6終端主機的訪問,也支持未能升級的IPv4終端主機的訪問。試點網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)應(yīng)兼容IPv4和IPv6兩種協(xié)議,考慮到國家電子信息產(chǎn)業(yè)振興規(guī)劃強調(diào)推進下一代網(wǎng)絡(luò)(IPv6)的試驗和推廣,在政務(wù)外網(wǎng)上的網(wǎng)絡(luò)升級應(yīng)采用更為先進的技術(shù)--雙棧技術(shù)實現(xiàn),為后續(xù)建設(shè)純IPv6網(wǎng)絡(luò)進行技術(shù)積累。在技術(shù)設(shè)計上,先在共享資源區(qū)試點IPv6的IP地址分配、路由規(guī)劃等基本的IPv6技術(shù),然后再試點IPv6MPLS VPN技術(shù),將部分縱向VPN切換到IPv6網(wǎng)絡(luò)運行。
在電子政務(wù)外網(wǎng)上實現(xiàn)端到端的IPv6涉及到三個系統(tǒng)的升級,分別是業(yè)務(wù)系統(tǒng)、終端系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)。
業(yè)務(wù)系統(tǒng)(包括業(yè)務(wù)系統(tǒng)軟件及相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫、中間件):因為涉及到尋址,所以需要進行升級。以數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)為例,就涉及監(jiān)控終端、編解碼器等的IPv6地址升級,以及服務(wù)器端尋址方式的升級。目前我國僅在教育科研網(wǎng)進行了IPv6建設(shè),業(yè)務(wù)應(yīng)用多以游戲、視頻下載點播等校園應(yīng)用為主,適合政務(wù)應(yīng)用的IPv6資源和業(yè)務(wù)很少。因此在政務(wù)外網(wǎng)上可考慮逐步開發(fā)適合政務(wù)應(yīng)用的IPv6業(yè)務(wù),如公文交換、郵件系統(tǒng)等。
終端系統(tǒng):如果操作系統(tǒng)是windowsVista及以上系統(tǒng),默認(rèn)支持IPv6并且可以支持DHCPv6,無需升級;如是Windows其他版本或其他操作系統(tǒng),雖可以升級為支持IPv6,但升級后不能支持DHCPv6,因此建議操作系統(tǒng)采用windows Vista或以上系統(tǒng)。通過升級,使個人終端變成雙棧主機,即可以同時訪問IPv4資源和IPv6資源。
網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng):目前主要有兩種IPv4->IPv6的過渡技術(shù)。一種是隧道技術(shù),即將IPv6協(xié)議封裝在IPv4報文中穿越IPv4網(wǎng)絡(luò),適合為較少的互相獨立的IPv6網(wǎng)絡(luò)(或終端)提供聯(lián)通性。另一種是雙棧技術(shù),網(wǎng)絡(luò)設(shè)備必須同時支持IPv4/IPv6協(xié)議棧,這種過渡方式能兼容目前IPv4和IPv6共存的現(xiàn)狀,同時又可以平滑的從IPv4升級到IPv6。
在電子政務(wù)外網(wǎng)可采用雙棧技術(shù)和隧道技術(shù)結(jié)合的方式,在骨干網(wǎng)和部分試驗局域網(wǎng)采用雙棧技術(shù),在投資有限的單位局域網(wǎng)可采用隧道技術(shù)。
電子政務(wù)外網(wǎng)IPv6方案
電子政務(wù)外網(wǎng)IPv6骨干網(wǎng)絡(luò)建議分階段建設(shè),先基于雙棧技術(shù),建設(shè)基礎(chǔ)IPv6網(wǎng)絡(luò),待技術(shù)積累成熟、網(wǎng)絡(luò)運行穩(wěn)定后,再進行IPv6MPLSVPN的建設(shè)。電子政務(wù)外網(wǎng)基礎(chǔ)IPv6網(wǎng)絡(luò)建設(shè)可以考慮兩種建設(shè)模式,一是新建IPv6/IPv4雙棧網(wǎng)絡(luò),二是現(xiàn)有IPv4網(wǎng)絡(luò)升級為雙棧。下面逐一加以介紹。
1)新建IPv6/IPv4雙棧網(wǎng)絡(luò)
新建IPv6/IPv4雙棧網(wǎng)絡(luò)可與現(xiàn)有IPv4骨干網(wǎng)規(guī)模相同,但鏈路帶寬略低,兩張骨干網(wǎng)同時運行。新建骨干網(wǎng)絡(luò)承載IPv4和IPv6協(xié)議,后續(xù)該新建網(wǎng)絡(luò)可作為IPv6骨干網(wǎng)專門承載IPv6協(xié)議。
可試點將共享資源區(qū)的業(yè)務(wù)逐步切換到IPv6,在電子政務(wù)外網(wǎng)IPv4網(wǎng)絡(luò)依舊承載縱向VPN和Internet業(yè)務(wù),如圖1。
在新建雙轉(zhuǎn)網(wǎng)絡(luò)中,建立雙棧業(yè)務(wù)服務(wù)器,網(wǎng)絡(luò)中的所有雙棧設(shè)備均具有IPv4/IPv6兩種地址。由路由器鏈路層解析出接收到的數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)段,拆開并檢查包頭。如果IPv4/IPv6包頭中的第一個字段,即IP包的版本號是4,該包就由IPv4的協(xié)議棧來處理;如果版本號是6,則由IPv6的協(xié)議棧處理。
雙棧路由器可通過雙棧主機的目的訪問地址尋徑路由到IPv4資源或IPv6資源,如圖2。如果雙棧主機訪問縱向VPN或Internet,雙棧主機將其歸屬到IPv4網(wǎng)絡(luò),按照原IPv4網(wǎng)絡(luò)的方式轉(zhuǎn)發(fā)報文;如果雙棧主機訪問IPv6地址,則雙棧主機將在雙棧網(wǎng)絡(luò)尋址資源。

因為服務(wù)器資源為雙棧,網(wǎng)絡(luò)中沒有升級雙棧的IPv4主機可以通過IPv4協(xié)議訪問該雙棧資源,如圖3。

電子政務(wù)外網(wǎng)IPv6路由協(xié)議規(guī)劃可采用類似IPv4網(wǎng)絡(luò)的方式,包括域間路由協(xié)議(EGP)和域內(nèi)路由協(xié)議(IGP)。對于EGP,采用IPv6BGP。IPv6EBGP用于廣域骨干網(wǎng)進行互聯(lián),IPv6IBGP用于承載城域網(wǎng)(AS)內(nèi)部的用戶路由和MPLS VPN的建立。IGP在廣域骨干網(wǎng)和中央城域網(wǎng)中主要承載網(wǎng)絡(luò)設(shè)備間的互聯(lián)路由,采用OSPF v3協(xié)議實現(xiàn)。在省級電子政務(wù)外網(wǎng)可采取同樣的規(guī)劃方式規(guī)劃省電子政務(wù)外網(wǎng)路由。如圖4。

電子政務(wù)外網(wǎng)新建雙棧網(wǎng)絡(luò)的地址分配需全網(wǎng)統(tǒng)一規(guī)劃,并與網(wǎng)絡(luò)層次規(guī)劃、路由協(xié)議規(guī)劃、流量規(guī)劃等結(jié)合起來考慮。需規(guī)劃IPv4和IPv6兩種地址,網(wǎng)絡(luò)設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)IPv4報文,路由尋址需要IPv4地址,IPv6路由協(xié)議OSPFv3中的ROUTERID等也需IPv4地址,同時需要在雙棧設(shè)備上配置IPv6地址供IPv6協(xié)議尋址。由于IPv6地址長度是128位,比IPv4地址復(fù)雜的多,如何分配和管理IPv6地址就成為一個重要問題。IPv6協(xié)議本身支持自動進行地址配置來降低網(wǎng)絡(luò)管理難度,但由于采用DHCPv6方式式分配地址可以讓網(wǎng)絡(luò)管理員知道哪些設(shè)備連接到網(wǎng)絡(luò)上,以及他們的IP地址,更有利于維護網(wǎng)絡(luò)的安全性,因此新建雙棧網(wǎng)絡(luò)的IPv6地址分配建議采用DHCPv6方式。
另一種方式是將現(xiàn)有IPv4網(wǎng)絡(luò)直接升級為IPv6/IPv4雙棧網(wǎng)絡(luò),這樣可以節(jié)省鏈路費用,但是需充分考慮新增IPv6業(yè)務(wù)是否會影響現(xiàn)有IPv4業(yè)務(wù)的風(fēng)險。
在網(wǎng)絡(luò)中采用逐步將共享資源業(yè)務(wù)從IPv4切換到IPv6/IPv4雙棧的方式,其他業(yè)務(wù)仍然采用IPv4協(xié)議。如圖5。

雙棧主機訪問雙棧資源時通過IPv6協(xié)議,訪問IPv4資源時通過IPv4協(xié)議。IPv4主機訪問所有資源均可通過IPv4協(xié)議。如圖6。

路由規(guī)劃采用與新建雙棧網(wǎng)絡(luò)相同,IP地址規(guī)劃同樣采用DHCPv6方式,在雙棧設(shè)備上新增IPv6地址。
3)IPv6MPLSVPN實現(xiàn)
考慮到MPLSVPN技術(shù)在現(xiàn)有電子政務(wù)外網(wǎng)的應(yīng)用,可在實現(xiàn)IPv6/IPv4雙棧網(wǎng)絡(luò)試點后,進一步試點IPv6MPLSVPN技術(shù)。無論是新建雙棧網(wǎng)絡(luò)方案還是現(xiàn)網(wǎng)升級方案,采用技術(shù)相同??稍圏c少數(shù)部委開啟縱向VPN,通過MPLS VPN技術(shù)進行不同業(yè)務(wù)間的隔離??煽紤]通過在雙棧PE設(shè)備上啟用6VPE技術(shù),建立IPv6的MPLS VPN連接。6VPE(IPv6 VPN Provider Edge)可為電子政務(wù)外網(wǎng)IPv6用戶提供BGP MPLS VPN服務(wù),通過VPN技術(shù)實現(xiàn)不同IPv6業(yè)務(wù)間的邏輯隔離。6VPE技術(shù)使用MP-BGP承載VPN-IPv6路由信息,在為IPv6網(wǎng)絡(luò)提供VPN服務(wù)的同時也可以在其它接口或子接口上為普通的IPv4用戶提供MPLS
VPN業(yè)務(wù),即在6VPE有可能同時存在IPv6 VRF和IPv4 VRF。在6VPE技術(shù)中用戶網(wǎng)絡(luò)(CE)采用的地址族也可以是IPv4也可以是IPv6,骨干網(wǎng)同樣可以是IPv4網(wǎng)絡(luò)也可以是IPv6網(wǎng)絡(luò)。在電子政務(wù)外網(wǎng)的下一代網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中,建議在初期先采用PE升級為6VPE設(shè)備,在骨干網(wǎng)絡(luò)仍采用IPv4傳輸路由標(biāo)簽的方式。如圖7。

雖然關(guān)于IPv6的實踐已經(jīng)多年,但IPv6的標(biāo)準(zhǔn)并沒有完全制定完成,標(biāo)準(zhǔn)化進程還在繼續(xù)。電子政務(wù)外網(wǎng)的IPv6建設(shè)過程一定是長期而復(fù)雜的,而它的成功實現(xiàn)對我國實踐IPv6技術(shù)、參與國際/內(nèi)IPv6標(biāo)準(zhǔn)的制定,都將具有非常重要的意義。H3C作為Cernet2的主要承建廠商,積累了大量的IPv6建設(shè)經(jīng)驗,將協(xié)助政府各級部門實現(xiàn)IPv6在電子政務(wù)外網(wǎng)領(lǐng)域更廣泛的應(yīng)用。