ZXR10 产品操作维护标准培训资料：ZXR10-A-CH-Carrier-Grade NAT 技术介绍

Carrier-GradeNAT技术目录第一章IPv6过渡技术概述第二章NAT44第三章NAT444第四章DS-Lite第五章NAT-64目录第一章IPv6过渡技术概述第二章NAT44第三章NAT444第四章DS-Lite第五章NAT-64IPv6过渡技术概述基于双栈的IPv6过渡基于隧道的IPv6过渡基于翻译的IPv6过渡4IPv4地址枯竭，迫切需要IPv6，但是IPv4和IPv6不兼容，过渡技术是必须的。IPv6过渡技术概述-双栈5缺点：对于新建网络，若采用双栈需同时占用IPv4和IPv6地址，并不能解决IPv4地址短缺的问题；全网双栈的动力不足，无法做到全网统一规划；双栈向IPv6演进过程中可划分为IPv4单栈-双栈-IPv6单栈三大阶段，需对全网进行软硬件改造升级，改造范围大，对于投资者风险较大。IPv6过渡技术概述-隧道6过渡阶段初期，隧道技术将IPv6网络“孤岛”通过IPv4网络连接起来；过渡阶段后期，隧道技术将IPv4网络“孤岛”通过IPv6网络连接起来。技术有：6RD，6PE，6vPE等。缺点：IPv6网络无法访问IPv4Internet存在二次改造问题引入隧道，增大了网络运维管理的复杂度IPv6过渡技术概述-翻译7一类是用在IPv6部署前IPv4网络中的NAT44/NAT444，是一种IPv4-IPv4的地址转换，以延长IPv4地址的使用时间，为向IPv6迁移争取时间，NAT444具有技术成熟，部署相对简单等特点；另一类是IPv4向IPv6过渡过程中的转换技术，如DS-LITE、NAT64、IVI等，此类技术可解决IPv4地址枯竭、以及IPv4与IPv6网络的互通互访等问题，实现IPv4向IPv6网络的平滑过渡。目录第一章IPv6过渡技术概述第二章NAT44第三章NAT444第四章DS-Lite第五章NAT-64NAT44-概述基本原理转换方式映射关系的生成方式映射行为过滤行为发卡行为NATALG优缺点9NAT44-基本原理10NAT44-转换方式11BasicNAT只转换IP地址，报文其他字段(如UDP/TCP的端口号)不参与转换。这种转换方式私网地址和公网地址一一对应，在同一时间段内有多少台主机需要访问外部网络，就需要占用多少个全局IP地址。PAT(PortAddressTranslation)UDP/TCP端口号，ICMP的IDNAT44-映射关系的生成方式12静态NAT(StaticNAT)私网地址和公网地址的映射关系由事先设定，且固定不变。动态NAT(DynamicNAT)当内部网络和外部网络间设备通信时，从设定的公网地址集合中动态地选取其中一个公网地址(用于NAT的公网地址集合称为NAT地址池，NATIPPool)，与私网地址动态地建立映射关系。私网地址和公网地址的映射关系会有个生存期，当在既定的生存周期内两个网络设备不再通信时，该映射关系会自动消失，所占用的公网地址会被回收到NAT地址池中，可被再次分配其他主机使用。设定端口映射范围(UserDefinedSourcePortRangesforPAT)对于某个私网地址，只能使用设定的某一段端口块，至于建立某条NAT会话时使用该端口块的哪个端口则动态分配，也称为端口范围预分配。NAT44-映射行为13端点无关(Endpoint-IndependentMapping)NAT44-映射行为14地址相关(Address-DependentMapping)NAT44-映射行为15地址端口相关(AddressandPort-DependentMapping)NAT44-过滤行为16端点无关(Endpoint-IndependentFiltering)NAT44-过滤行为17地址相关(Address-DependentFiltering)NAT44-过滤行为18地址端口相关(AddressandPort-DependentFiltering)NAT44-NATALG由于NAT对TCP/IP协议的网络层和传输层作转换，如果上层协议中包含有IP地址或TCP/UDP端口号，例如FTPPort报文中包含有用于数据连接的IP地址和端口号，故此类报文经过NAT时还需对上层协议中相应的IP地址和端口号做同样的转换。NATALG(ApplicationLevelGateways)就是将特定应用协议中相关IP地址和端口号作相应的NAT[RFC2663]。除FTPALG外，常用的还有ICMP、DNS、PPTP(Point-to-PointTunnelingProtocol)、RTSP(RealTimeStreamingProtocol)、H.232、SIP(SessionInitiationProtocol)等需要NATALG，方可保证应用协议正常通信。NAT44-NATALGNAT44-优缺点优点缺点极大地提高IP地址的复用率，节省公网地址，可有效解决IP地址短缺问题；由Outside侧首先发起的应用受到限制；除NAT设备外，其他终端无需作任何更改，便捷地实现内部网络访问外部网络，而且成本较低；Internet协议以及应用大多是基于端到端网络，NAT破坏了这种端到端的属性，无法支持某些应用或者实现起来比较复杂；利用NAT的过滤方式，映射规则，可以增强网络的安全性，有效拦截从Outside到Inside的攻击；NAT改变了网络设备的IP地址，为网络管理运维增加了困难。只要通过修改NAT的IP地址池，就可以方便地将私网接入不同的运营商网络。目录第一章IPv6过渡技术概述第二章NAT44第三章NAT444第四章DS-Lite第五章NAT-64NAT444NAT444优点缺点NAT444实现了运营级IPv4地址复用与共享，可有效解决IPv4地址资源枯竭问题；并未正引入IPv6网络；用户网络和运营商接入网络都可以保持现有IPv4网络不变，只需在汇聚层或核心层增加NAT444设备即可，无需进行大规模设备替换，投资成本很低，投资风险低；NAT444通常由路由器实现，引入NAT降低了设备的整体处理性能，需增加更多的投资才能达到引入NAT前的性能；用户和运营商网络都为IPv4单栈，运维成本低；继承NAT44的不足部署方式灵活多样，还可方便地和其他IPv6过渡技术结合使用NAT444-部署NAT444与6RD配合应用NAT444-部署NAT444与双栈配合应用目录第一章IPv6过渡技术概述第二章NAT44第三章NAT444第四章DS-Lite第五章NAT-64DS-Lite-背景DS-LITE(DualStackLite)是双栈的改进方案，为“轻量级”的双栈，旨在解决IPv4终端穿越运营商的纯IPv6网络（如接入网、汇聚网），实现访问内容提供商IPv4网络的问题，是一种经济高效的演进方案，是国内外运营商关注的重点。DS-Lite-基本原理DS-Lite-基本原理B4是DS-LITE的用户接入模块，存在于CPE（CustomerPremiseEquipment）或者直接驻留在终端设备中。AFTR是ISP网络中4in6隧道的汇聚点，并且完成IPv4-IPv4NAT(NAT44)DS-Lite-流量转发outboundDS-Lite-流量转发inboundDS-Lite-优缺点优点缺点取消ISP网络、用户网络、Internet之间的耦合，ISP网络发展IPv6网络不受用户网络和Internet的约束，可以独立地直接演进到纯IPv6网络；为了支持DS-LITE，运营商需要额外投资用于购买、维护CGN设备；为IPv4用户分配私网地址，解决了新建网络IPv4地址短缺的问题CPE等用户接入设备需要更新升级，增加成本；用户可以自主地决定是否迁移到IPv6网络，当用户迁移到IPv6，对ISP网络无额外要求；因在AFTR上，需要做NAT44转换，NAT的不足，在DS-LITE中同样存在。对于IPv6用户直接按照IPv6协议处理目录第一章IPv6过渡技术概述第二章NAT44第三章NAT444第四章DS-Lite第五章NAT-64NAT64-背景NAT64-基本原理NAT64-基本原理IPv6Client向DNS64发起

的AAAA域名查询请求。DNS64查询本地域名系统，若对应的AAAA存在，则向IPv6Clinet返回AAAA；若本地域名系统不存在，DNS64发起IPv4Server的A域名查询请求，获得A域名后，将IPv4Server的IPv4地址以及IPv6前缀地址按设定的规则合成，即将A记录转换为AAAA记录，然后将AAAA记录返回给IPv6Host。IPv6Client获得IPv4Server对应的AAAA后，向IPv4Server发起建链报文，该报文的SIPv6为IPv6Client的IPv6地址，DIPv6为AAAA记录对应的IPv6地址，在IPv6网络内，该报文会路由到NAT64。NAT64-基本原理NAT64对建链报文进行IPv6-IPv4转换,将IPv6报文转换为IPv4报文，其中DIPv4是从IPv6报文的DIPv6中通过一定的规则解析获取，SIPv4是按既定的规则从NAT64IPPool池中获取一个IPv4公网地址，此外也可能对报文的端口号等作相应的转换。IPv4Server响应IPv6Client的请求，其报文的DIPv4为NAT64的IPPool内地址，可路由到NAT64。NAT64对来自IPv4Server的报文通过查询IPv6-IPv4转换状态（NAT64会话）进行IPv4-IPv6转换，将IPv4报文转换为IPv6报文；若NAT64未查询IPv6-IPv4转换状态，则丢弃报文。NAT64-基本原理内嵌IPv4地址的IPv6前缀及格式NAT64-转换技术支持三种类型的协议报文的转换：TCPUDPICMPNAT64-TCP/UDP转换IPv6-to-IPv4转换(Outbound)NAT64-TCP/UDP转换IPv6-to-IPv4转换(Outbound)NAT64-TCP/UDP转换IPv6-to-IPv4转换(Outbound)NAT64-TCP/UDP转换IPv4-to-IPv6转换(Inbound)NAT64-TCP/UDP转换IPv4-to-IPv6转换(Inbound)NAT64-TCP/UDP转换IPv4-to-IPv6转换(Inbound)NAT64-优缺点优点缺点IPv6用户可以访问内容丰