IPv6环境下的PPPoE接入技术研究.pdf

专题： I P v 6 技术与应用 I P v 6环境下的 P P P o E接入技术研究 陈 琦 ( 中 国电信 股份 有 限公 司广 东研 究 院广 州 5 1 0 6 3 0 ) 在 I P v 4向 I P v 6过 渡 过 程 中 ， P P P o E现 有 标 准 对 I P v 6协 议 栈 的 支 持 还 不 够 完 善 NC P在 对 网 络 层 I P v 6协议配置方 面， 无法完成 I P v 6 前 缀下传 、 I P v 6地址 、 I P v 6 D N S地址等参数配置。 目前的 P P P o E 联动其他协议完成 I P v 6协议配置方式存 在诸 多潜在风险 。 不适合 中国电信现 网应用 ， 一种新 的实现 方式通过增加 I P v 6 C P可选选项配 置这些参 数 ， 能有 效地避免潜在风 险 降低 P P P o E与其他协 议 间的关联性 ， 减少宽带接入配置时间 ， 也 比较符合 中国电信的现网需求 。 关键词 “ v 16 P P P o E ； 6 C 1 引言 I P v 6良好的可扩展性和出色的管理控制机制， 得到了 广泛的认可。随着 I P v 4 地址枯竭时间的临近， 业界正紧锣 密鼓地推进 I P v 6 技术现网应用工作。 I P v 6的应用， 将会推 进相关技术和配套设施的升级。 P P P o E在I P v 4网络中是一 种被广泛采用的宽带接人方式， 技术成熟， 相关标准或规 范较完善， 但它能否较好地适应 I P v 6网络有待深入研究。 2 I P v 6环境下 P P P o E接入方式的典型组网 I P v 6 环境下常见的 P P P o E接入方式组网如图 1 所示 ， B R A S 为接入控制路由器， A A A S e r v e r 为P P P o E的认证服 务器， P e e r 为 P P P o E接人终端。 3 I P v 6环境下 PP P o E接入 的实现 P P P o E即以太网上的P P P P P P 较早的标准 R F C 1 6 6 1 中定义了如下 3 个部分：一种封装多协议数据报的方法； 一 种链路控制协议( 1 i n k c o n t o l p r o t o c o l ， L C P ) ， 用于建立、 配置和测试数据链路连接； 一个网络控制协议( N C P ) 簇， 用于建立和配置不同的网络层协议。这 3 个部分确定 了 P P P的基本架构及演进方向。 P P P o E标准是建立在 P P P 标 准基础之上 可以认为是 P P P的延伸或细化。P P P o E标准 规定 了 P P P o E在 以太 网上建 立一个 逻辑 连接 ( P P P o E d i s c o v e r y s t a g e ) 。建立逻辑连接之后， P P P o E进入P P P 链路 确立阶段、 P P P 认证阶段、 P P P网络层建立和配置阶段。而 P P P o E断开连接 、释放资源的过程与建立连接的过程相 反 先是断开N C P连接( 因为N C P配置网络层一个协议或 多个协议， 单个配置协议中断， 可能并不影响 P P P o E连接， 图 1 I P v 6环境下 P P P o E接人方式典型组 网 一一一 一 一 静 有时会忽略这个阶段) ， 而后断开 L C P连接， 最后断开逻辑 连接。 在 I P v 6 环境下的 P P P o E接人，当完成逻辑连接、 P P P 链路确立、 P P P 认证后， N C P协商配置I P v 6 协议参数时使 用I P v 6 C P 协议完成 I P v 6的接13 I D的协商配置， I P v 6 协议 所需要的其他参数配置未涉及。 3 1 各种实现方式的原理与特点 目 前 I P v 6 环境下 P P P o E接人是通过以下两种方式完 成网络层 I P v 6 协议其他参数配置的。 ( 1 ) P P P o E+N D R A方式 通过 D H C P v 6下传I P v 6地址前缀以及指定 I P v 6的 D N S 地址。在完成前 3 个阶段后 ， P e e r 和 B R A S 之间已经 建立了二层的链路连接 在 I P v 6 C P阶段 ， P e e r 在 P P P o E逻 辑接口上完成协商接口I D过程， 并生成l i n k 。 l o c a l 地址， 但 P P P o E 逻辑接口还未获取 I P v 6 公网地址。之后 。 P e e r 发起 N D R S请求 ， B R A S收 到 N D R S后 回应 的 N D R A 中包 含 I P v 6 公网前缀 P e e r 收到 N D R A后 自动生成 I P v 6公网地 址 。 完成配置 P e e r 的P P P o E逻辑接 口I P v 6 公网地址 ， 但是 I P v 6的 D N S 地址 P e e r 还未获取 此时如果 P e e r 的 P P P o E 逻辑接 口设定 D N S地址 自动获取 ，那么 P e e r 会 通过 D H C P v 6协 议 报 文 发 起 i n f o r m a t i o n r e q u e s t B R A S通 过 D H C P v 6的 r e p l y 报文 回应请求报文 ，下传 D N S地址 给 P e e r ， 至此， P e e r 上的P P P o E逻辑接口I P v 6协议配置完成。 ( 2 ) P P P o E+D H C P v 6 方式 通过N D R A下发I P v 6 地址前缀、 D H C P v 6 下发I P v 6的 D N S 地址。在完成前 4 个阶段后 。 P e e r 在 P P P 0 E逻辑接口 上完成接 口I D配置并生成 l i n k l o c al地址 但还未获取 I P v 6公网地址。而后 ， P e e r 通过 D H C P v 6协议报文发送 S o l i c i t 组播报文请求 I P v 6前缀及 D N S地址 B R A S 发 送 A d v e r t i s e 单播报文响应， P e e r 向B R A S 发送R e q u e s t 报文 B R A S 使用R e p l y 报文确认分配I P v 6 前缀以及 D N S 地址。 P e e r 根据获取的I P v 6 前缀生成 I P v 6 公网地址 完成网络 层I P v 6 协议配置。 P e e r 也可以直接通过D H C P v 6 获取I P v 6 地址和D N S 地址， 完成网络层 I P v 6 协议配置 上述两种配置方式存在诸多不足， 具体表现在以下几 个方面。 从客户体验角度来看，客户需要改变上网习惯 要 么使用专用P P P o E接入软件认证上网要么使用 P e e r 自带P P P o E客户端在完成前 3 个阶段后， 设定 P e e r 端创建P P P网络适配器的参数上网 电信 P P P o E连接断开需要联动其他协议， 这增加了独立 运行的各协议间的关联性。 就 P P P o E + N D R A配置方式而言，在 I P v 6 C P阶段结 束后， 要触发N D协议发送N D R S 报文， 如果在这个 过程中未能触发 N D协议发送 N D R S 报文，那么网 络层可能获取不到 I P v 6前缀 ， P e e r 不能生成 I P v 6 公网地址。 P P P o E+D H C P v 6配置方式同样存在这 个问题 另外如果 P P P o E + D H C P v 6 方式选择直接下 传 I P v 6地址， 那么 P P P o E断开前还要触发 D H C P v 6 释放分配的I P v 6 地址。 这两种方式配置网络层 I P v 6 协议 ，要求 P e e r 和 B R A S 都必须支持 D H C P v 6 功能。 从I P v 6 协议栈开销以及网络维护来看，这两种方 式都会增加协议功能模块间的耦合性 ， 不利于协议 的维护开发。 从网络维护角度来看， 采用 P P P o E + D H C P v 6 配置方 式， B R A S 端需维护同一个 P e e r 的P P P 0 E和 D H C P v 6 两份资源信息， 增加了维护工作量并造成了资源的 浪费。 有没有能够弥补上述缺陷的实现方式呢?P P P o E在 I P v 4 协议栈上的表现给出了答案。P P P o E采用 I P C P 选项 配置 I P v 4 地址和D N S 地址等。I P v 6 C P 协议有着良好的扩 展性，可以通过添加I P v 6 前缀、 I P v 6地址、 D N S 地址选项 完成 I P v 6 前缀、 I P v 6 地址、 D N S 地址的配置。 在 I P v 6 C P报文中 I P v 6前缀选项的格式如图 2 所示 ， rr v p e 标识 I P v 6 前缀选项编码， L e n g t h 标识整个选项长度 ， P r e fi x Len g t h 标识前缀长度， I P v 6 P r e fi x 标识 I P v 6 前缀。 图 2在 I P v 6C P报 文 中 I P v 6前 缀 选 项 的格 式 在 I P v 6 C P报文中 I P v 6 地址选项的格式如图 3 所示 T y p e 标识I P v 6 地址选项编码， L e n gt h 标识整个选项长度， I P v 6 A d d r e s s 标识 I P v 6 地址。 在 I P v 6 C P报文中I P v 6 D N S 地址选项的格式如图4 所 示， T y p e 标识 I P v 6 D N S 地址选项编码 ， L e n gt h标识整个选 项长度， P ri m a r y D N S I P v 6 A d d r 标识 I P v 6 D N S 地址 翻 图 3 在 1 P v 6 C P报文 巾 I P v 6地址选项 的格式 图 4在 I P v 6 CP报 文 中 I Pv 6 DNS地 址 选 项 的 格 式 这种配置方式的优点如下： 从用户体验角度来看可以实现平滑过渡到I P v 6 网络， 用户不需要改变上网习惯， 用户无缝感知。 在 I P v 6 C P完成接 口I D协商配置的同时，完成了 I P v 6 地址、 I P v 6 前缀 、 t P v 6 D N S 地址的配置， 简化了 报文交互过程 用户接入网络的等待时间减少了。 增加协议的独立性 。降低了P P P o E与 N D 、 D H C P v 6 的关联性。 从 I P v 6 协议栈开销以及网络维护角度来看， B R A S 只需维护P P P o E用户信息， 网络维护比较容易。 从安全角度来看，这种配置方式的安全性更高 因 为简化了配置报文交互过程，不再联动发送 N D R S 多播或 S o l i c i t 多播。 当然， 这种配置方式也存在不足 ， 那就是 P e e r 端所使 用的认证客户端不支持新添加的I P v 6 C P 选项 ，需要客户 端升级认证客户端 对于 I P v 6 环境 P P P o E接人中N C P选项用于配置 I P v 6 前缀、 全局 I P v 6 地址以及 D N S 地址部分 ， 还没有制定正式 的 R F C标 准 。 目前 中 国 电信 已 经 提交 d r a f t q i n p p p e x t i p v 6 - a d d r p r e f - O 0 t x t 和 d r a f t - i e t f - p p p e x t - i p v 6 - d n s a d d r - 0 3 t x t 草案， 前者是定义I P v 6 C P中如何配置I P v 6 地址和下 传I P v 6 前缀的， 后者是定义I P v 6 C P中如何配置D N S 地址 的， 以推动这部分添加选项的标准化。 3 2 实现方式的选择 中国电信现网主要采用 P P P o E接人 在 I P v 6 试商用 阶段 ， P P P o E接人方式不可能被摒弃 ，采用前两种配置方 式需要用户更改上网习惯 而且用户终端接人配置时间变 长， 这样会给用户带来很不好的体验 ， 给市场部门造成一 定压力， 另外网络维护工作量也会加大。如果采用添加选 项配置方式， 将可以在一定程度上降低各方面的风险和压 力， 虽然会面临用户终端接人软件升级等压力， 但在可操 作性、 可控性以及用户体验上都要优于前两种配置方式。 Re s e a r c h o n PPPo E Ac c e s s Te c h no l o g y Unde r I Pv 6 En v i r o nme nt C h e n Q i ( Gu a n g d o n g Re s e a r c h I n s t i t u t e o f Ch i n a T e l e c o m C o ，L t d ，G u a n g z h o u 5 1 0 6 3 0 ， Ch i n a ) Ab s t r a c t I n t h e c o u r s e o f I P v 4 o v e r t o I P v 6 ， t h e e x i s t i n g s t a n d a r d P P P o E s u p p o r t f o r I P v 6 s t a c k i s n o t y e t c o mp l e t e An d ，i n t h e I P v 6 p r o t o c o l c o n fi g u r a t i o n ， n e t w o r k c o n t r o l p r o t o c o l ( N C P )d o e s n o t d e fi n e t h e c o n f i g u r a t i o n s o f I P v 6 p r e fi x ， I P v 6 a d d r e s s a n d I P v 6 D NS a d d r e s s I n t h e c u r r e n t i mp l e me n t a t i o n o f I P v 6 p r o t o c o l p a r a me t e r c o n f i g u r a t i o n P P P o E h a s t o w o r