IPv6网络交换中心技术方案探讨

1、IPv6网络交换中心（IX/NAP）技术方案探讨2007年 6月 12 日 13:19中国联通网站一、网络交换中心概念、作用和发展为什么要网络交换中心网络交换中心，又称 NAP（ NetworkAccessPoint 网络接入节点）或者 IX（InternetExchange ），主要是实现不同运营商/组织间的INTERNET寸等接入或者信息交互。NAP是INTERNET发展的产物。INTERNET勺早期发展，骨干网络部分是由NSF（Natio nalScie nceFou ndatio n）控制的。由于业务流量的增加，由NSF继续管理骨干网是不适合的。因而引入商业运营的NSP建设多个全国骨干

2、网。早期的计划是通过建设全美国范围的4个NAP点，实现各NSP的流量交互。由于流量的进一步发展， 各运营商，或者地方 政府建设了一些商业交换节点，获得本地交换节点（ FIX 和 CIX 等）。涉及到寸等的问题。由于各运营商的流量的不寸等，有一个寸等接入或者接入收费 的问题。在中国INTERNET发展的早期，各有关经营单位都是通过国外的运营商实现接入，因此国内的不同的运营商的信息都是在国外进行交换， 一般是通过美国进行交换。 中国互连网 交换中心的建立解决了国内信息的本地交换问题。进一步的发展，是由于流量的增加，形成在国际上有影响的交换中心提供接入和寸 等服务。从 IPv4 的发展角度看， 目前

3、国内建设了北京、 上海和广州 3 大交换中心， 分别相继 于 2000 年 3 月、开通。由于电子政务等的发展，以及信息化程度的提高，本地的业务流量 交互也比较大， 因此，一些地方的交换中心已经开始建设，并部分投入使用，例如武汉交换 中心和重庆省级互连交换中心等。IPv6 技术概要和网络交换中心的发展NGN由于 IPv4 地址数量以及分配策略等方面的限制，同时也由于数据、移动以及等网络业务的发展，下一代 IP 技术 IPv6 已经呼之欲出。并且经过多年的发展， IPv6 已经 比较成熟，科研和试验网络，以及商用网络已经获得发展。 IPv6 建设互连交换中心，也提 到议事日程上来。并且在国际上已

4、经建设了众多的 IPv6 交换中心。在 IPv6 发展的初期，已经开始了有关试验网和商用网络的建设，例如6Bone、 6REN等等。同时，也开始了 IPv6 交换节点的支持。到 2004 年初，在全球至少建设了 20 个以上 的NAP节点（www v6NAP。net网站的信息是截止 2003年10月；新增的包括新加坡、新西 兰、莫斯科、CW等等IX节点）。我国的大规模IPv6网络建设和试验，是 2003年开始启动的CNGI项目。该项目分5 个骨干网络，同时建设了 2 个交换中心实现骨干网络的互连。因此，探讨 IPv6 交换中心的方案具有一定的现实意义。二、IPv6 网络交换中心技术方案IPv6

5、 网络的核心机制简介IPv6 在 TCP/IP 的 IP 层做了增强和改进，具体而言采用了 128位 IPv6 地址，来解 决 IPv4 的地址短缺问题。 由此而引起了 TCP/IP 协议的几乎每一个层面都发生或多或少的变 化，例如L2的FR、ATM以太网的IPv6数据包的承载；路由协议的增强或改进，以及DNS的增强，甚至一些高层的应用例如PKI，由于IP地址结构的改变，也可以做相应的改变，本文讨论交换中心的方案问题，因此仅考虑与路由协议有关的部分。IPv6 的 IGP 协议主要采用和 IPv4 类似的协议的扩展，包括和RIP、OSPF、IS-IS 对应的 RIPng、OSPFv3以及IS-I

6、SV6等。而EGP协议，由于BGP4的广泛使用，IPv6采用其扩展BGP4+而另外一 个协议IDPR,则使用的很少。BGP4+勺扩展方面，主要是针对IPv6地址的携带方面，路由交换的可扩展性、振荡抑制等措施，例如联盟、路由反射器，等等一如BGP4。IPv6 交换中心的功能概要交换中心的作用包括：* 实现互连。可以通过交换中心进行直接互连，或者实现多边的对等互连。* 路由交互和流量交互。既可以实现路由信息，同时也进行业务流量的交互。* 管制功能。对流量以及路由策略等进行控制。三、IPv6 交换中心的关键功能实现网络连接交换中心基本上是采用 L2的交换。早期多采用ATM交换机，而目前基本上是采用以

7、 太网交换机。特别是在以太网发展到今天10G的接口水平，更是如此。而对运营商路由器的连接，可以采用 2种方案。一是运营商在交换中心直接放置路 由器， 这样管理界面非常明确， 交换中心只是提供和其他运营商的信息交换通道； 另外一种 方案， 是交换中心集中设置一些路由器， 各运营商通过链路连接到这些路由器， 进行策略路 由和转发等功能。应该来说， 2 种方案各有优缺点，前者管理界面比较清晰，但可能在成本上略微有 些浪费；而后者，比较节约一些，但管理界面不够清晰。具体的实现，可以根据各运营商的 具体的策略，加以调整实现。从交换中心的构建看，还有所谓的LAN方式-SP路由器设置在交换中心；WAh方式-

8、SP 路由器不在交换中心，而在SP的自己的机房中；以及混合方式的区分-前述的2种情况都有。 实际上，在技术上是没有什么具体的区别，主要是各有关SP到交换中心的连接链路的安排，以及设备的设置位置问题。而具体的设备的选取，则要根据流量的预测、接入SP的数量，等多种因素确定交换 容量、端口数量和速率，以及其他一些附加功能，例如速率限制、服务质量保证，以及比较 高级的流量统计功能，等等。SP 路由器设备地址配置由于交换中心的各运营商的路由器， 使用不同的 IPv6 地址块，并且从管理的角度看， 在和其他SP互连时，并不希望使用对方的IPv6地址。为此，有几个解决方案，来比较公平地使用 IPv6 地址，

9、进行对等配置，主要包括以下方法：*使用本地链路地址。各 SP都使用本地链路地址，这样比较公平和互不干涉。只是 要做适当的配置。* 使用 IPv6 交换中心注册的可聚合的全球单播地址。通过向 RIR 为交换中心申请独 立的IPv6地址，例如/48和64/前缀，以便各IPv6SP建立对等关系。*共享前缀。各SP之间共享前缀。特别是在交换中心不能向IPv6SP提供IPv6连接性或者可聚合全球单播前缀时。有关路由交互的功能如前所述，IPv6交换中心的SP路由器通过BGP4进行路由交互。最直接的方法是， SP路由器两两对等，进行路由交互。但是，由于路由交互需要维护TCP连接，如果交换中心接入大量的SP路

10、由器，存在维护量比较大的问题；同时路由器的对等会话数，也可能存 在限制，为此，一般在交换中心引入路由服务器。路由服务器(RS的作用是，在连接到 NAP的SP间进行路由交换。具体的实现是， 收集各个SP的路由信息，按照SP的路由策略处理信息，最后将处理好的路由信息传到每一 个SP路由器。RS使用BGP4作为域间路由协议，来和连接到NAP的SP路由器进行路由交互。RS不在连接到NAP的SP间转发数据包。实际上它是通过BGP的第三方路由信息能力，来将路由信息从一个 SP传递到另一个SP,并将下一跳(Next-Hop )指向广播路由信息 给RS的SP路由器。因此，尽管路由服务器提供了路由信息，通信流量

11、实际上是在SP的路由器上直接交换的。RS的一个关键作用， 是减少BGP4+寸等会话路由器的数量。 在NAP中，BGP4+寸等会 话需要进行维护。这样可以减轻负载，因为在交换中心每一个 SP都维护一个和RS的对等会 话，而不是直接和其他 SP维护多个会话。在大型 NAP中，RS服务是十分关键的，因为目前路由器可支持的 BGP4对等会话数量有一定的限制。RS 的另一个用途是保证路由信息的安全性。RS提供一套先进的工具，来管理SP之间路由信息的变化，将信息中无效的数据过滤掉，或者由RS按照SP预先制定的规则来实施 策略路由。流量管理问题对交换中心的路由器的连接，可以直接进行点对点的连接。 可以通过V

12、LAN进行划分，并通过流量控制等措施，进行一定的带宽控制，以及其他服务质量的措施支持。而对多个运营商网络的互连，则可以通过多个VLAN来实现，则流量的模型比较复杂。 是对所有的SP进行一个统一的流量/带宽限制，还是为每一个 SP做带宽限制？使用ATM交换机，可以通过 PVC来做，并可以做到比较精确的流量管制和分析。而 以太网交换机，从目前的角度看，还略微欠缺一些。可靠性设计NAP在网络互连中的关键作用是显而易见的。为保证交换中心的高可靠运行，宜采 用高可靠性的设计，特别是在核心交换方面。四、有关 IPv6 交换中心设计的其它要考虑的问题支持网络演进既可以支持 IPv6 的直接连接，也可以支持通

13、过 6to4 等隧道进行连接。可管理性从长远的角度看，NAP提供一些服务是必要的。例如，进行网络的实时提交或申请等。或者，通过网络进行实时的流量情况监控，而各有关的SP可以通过NAP提供的服务进行实时的查询等等。 这些，都是对NAP的建设服务提出需求。 由于这可以基于 Web技术，这 里不展开讨论。国际出口的问题IPv6 交换中心的建设和 IPv4 的情况一样，首先解决有无的问题。其次是解决本地 的业务量交互。 这里描述的方案， 既适应于国家级的交换中心的建设， 也适用于本地交换中 心的建设。 只是要根据具体的情况， 对设备的等级以及端口的容量和处理能力， 做适当的规 划即可。对国家级的交换中心，要考虑国际