Come ottenere coesistenza tra IPv4 e IPv6: Dual stack o tunnel MPLS?

Aggiornato il 17 Mag 2023 by

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La carenza di indirizzi IP è diventata oggi una questione globale di una certa urgenza a causa dell'imminente esaurimento degli indirizzi IPv4 (Internet Protocol Version 4) disponibili. Sebbene l'IPv6 (Internet Protocol Version 6), con un'intestazione molto più lunga, sia apparso qualche anno fa e consenta un numero di indirizzi IP molto più elevato, sufficiente per gli usi futuri, tuttavia la sua applicazione e promozione non sono facili e potrebbero avere una lunga strada da percorrere. "È possibile utilizzare IPv4 e IPv6 allo stesso tempo?". Per rispondere a questa domanda, presenteremo alcuni metodi di coesistenza tra IPv4 e IPv6, ovvero il dual stack e il tunnel MPLS (Multi-Protocol Label Switching).

Perché è necessaria la coesistenza tra IPv4 e IPv6?

In generale, il motivo principale dell'utilizzo contemporaneo di IPv4 e IPv6 è il problema della compatibilità. In realtà, IPv4 e IPv6 non sono compatibili tra loro, il che significa che i dispositivi non possono comunicare direttamente. IPv4 è oggi ancora dominante nella rete IP, mentre la rete IPv6 ha solo una piccola diffusione e un uso commerciale. Pertanto, la mancanza di una reale retrocompatibilità con IPv4 può essere un ostacolo fondamentale per un'ampia applicazione di IPv6 e la conversione totale a IPv6 è ancora lontana. I fornitori di servizi Internet (ISP) devono fornire ai loro clienti sia servizi IPv4 che IPv6, con conseguenti difficoltà anche per gli utenti.

Come ottenere la coesistenza tra IPv4 e IPv6?

La coesistenza IPv4-IPv6 può essere ottenuta principalmente con tre tecniche. Una è il dual stack, in cui l'hardware di rete esegue contemporaneamente IPv4 e IPv6. La seconda è il tunnel, ovvero l'incapsulamento di pacchetti IPv6 all'interno di pacchetti IPv4. L'ultimo metodo è chiamato Network Address Translation (NAT), con il quale un dispositivo traduce i pacchetti IPv6 in pacchetti IPv4 o viceversa. Poiché il NAT è utilizzato principalmente dagli ISP, qui vengono introdotte le prime due tecniche.

Coesistenza IPv4 e IPv6 tramite dual stack

Dual stack è la strategia più semplice e diretta per ottenere la coesistenza tra IPv4 e IPv6. Con questa soluzione, ogni dispositivo di rete, compreso l'uso di switch IPv4 o IPv6, nella rete di un ISP sarà configurato con la capacità di eseguire IPv4 e IPv6 contemporaneamente. Di solito, la comunicazione IPv4 utilizza lo stack di protocollo IPv4, mentre la comunicazione IPv6 utilizza lo stack di protocollo IPv6. La scelta di utilizzare IPv4 o IPv6 si basa sulla risposta alle richieste del Domain Name System (DNS), ma di solito viene data priorità allo stack di protocollo IPv6 rispetto a quello IPv4. Poiché il dual stack consente agli host di raggiungere contemporaneamente i contenuti IPv4 e IPv6 esistenti, si tratta di una strategia di coesistenza molto flessibile. Tenete però presente che se intendete fare il dual stack di tutti i vostri dispositivi di rete, la condizione preliminare è che le interfacce abbiano bisogno sia di un indirizzo IPv6 che di un indirizzo IPv4. Ciò significa che l'IPv6 deve essere disponibile per tutti i dispositivi e che è necessario uno spazio sufficiente per gli indirizzi IPv4.

Figura 1: Coesistenza IPv4 e IPv6 tramite dual stack.

Vantaggi e svantaggi di dual stack

Dual stack è una tecnologia di transizione a IPv6 relativamente semplice ed economica. Evita la necessità di tradurre tra i due stack di protocollo, consentendo un'elevata efficienza di elaborazione e nessuna perdita di informazioni. Sebbene la traduzione sia un meccanismo valido, introduce anche una complessità operativa e prestazioni inferiori. Un altro vantaggio è che una volta che i servizi sono su IPv6, IPv4 può essere semplicemente interrotto, rendendo la rete IP più facile da convertire interamente a IPv6 in futuro. Tuttavia, dual stack non è una soluzione a lungo termine, poiché richiede sia IPv4 che IPv6, mentre gli indirizzi IPv4 disponibili sono limitati. Questa può essere la difficoltà maggiore. Inoltre, dual stack ha requisiti più elevati con i dispositivi correlati, anche a causa della necessità di avere sia IPv4 che IPv6. Pertanto, l'aggiornamento e la ricostruzione della rete interna è un compito gravoso che richiede tempi molto più lunghi.

Coesistenza IPv4 e IPv6 tramite tunnel MPLS

Anche il tunnel è un meccanismo tipico usato frequentemente nella transizione IPv4/IPv6, ovvero incapsulare un tipo di traffico di protocollo all'interno di pacchetti di un altro protocollo per la trasmissione. Esistono diverse tecniche di tunnel, tra cui 6to4 (tunnel IPv6 over IPv4), ISATAP (Intra Sita Automatic Tunnel Addressing Protocol), Teredo, 6PE (IPv6 Provider Edge), 6VPE (IPv6 VPN Provider Edge) e MPLS. MPLS è stato implementato dai service provider nelle loro reti IPv4 per migliorare la velocità di inoltro. Rispetto al metodo di instradamento IP tradizionale, MPLS analizza le intestazioni dei pacchetti IP solo ai margini della rete anziché a ogni hop durante l'inoltro dei dati, risparmiando così il tempo di elaborazione. Il tunnel MPLS collega la rete IPv6 tramite un percorso di commutazione di etichette (LSP) nella rete IPv4. Offre prestazioni migliori e un instradamento ottimizzato rispetto ad altri metodi di tunnel. Il tunnel MPLS può essere implementato in diversi modi, tra cui il 6PE over MPLS è uno dei più utilizzati. Il 6PE consente di eseguire IPv6 su un core MPLS solo IPv4, dove si utilizzano router PE dual stack.

Figura 2: Coesistenza IPv4 e IPv6 tramite tunnel MPLS.

Vantaggi e svantaggi del tunnel MPLS

6PE over MPLS può essere un metodo di tunnel conveniente. Il suo principale vantaggio è l'assenza di impatto sui dispositivi core MPLS, per cui la rete core esistente può essere utilizzata appieno senza doverla aggiornare o ricostruire, risparmiando sui costi e sulla configurazione. Le interfacce dei dispositivi 6PE che si collegano ai dispositivi CE (Customer Edge) possono essere configurate per inoltrare il traffico IPv6, il traffico IPv4 o entrambi, a seconda delle esigenze del cliente, mentre i dispositivi PE nella rete centrale non sono consapevoli di commutare pacchetti IPv6. Tuttavia, il tunnel MPLS richiede l'incapsulamento e il deincapsulamento che riducono l'efficienza dell'inoltro. Aumenta la complessità computazionale dell'ingresso e dell'uscita, il che non favorisce le applicazioni su larga scala. Inoltre, a causa dell'imminente esaurimento degli indirizzi IPv4, menzionato anche nel dual stack, questo metodo di tunnel potrebbe incontrare difficoltà simili in futuro.

Suggerimenti per la coesistenza tra IPv4 e IPv6

Anche se esistono molte strategie per ottenere la coesistenza di IPv4 e IPv6, bisogna sempre tenere presente che questo tipo di coesistenza è solo una transizione di un certo periodo di tempo, mentre la diffusione dell'IPv6 può essere una strategia a lungo termine. D'altra parte, IPv4 è attualmente dominante nella rete IP e questo potrebbe durare per un periodo relativamente lungo a causa delle difficoltà nella promozione dell'IPv6. Pertanto, sarebbe meglio scegliere un metodo adatto che possa essere più facile da gestire per i problemi di compatibilità, che possa aiutare a semplificare la configurazione della rete e a risparmiare sui costi.

Conclusioni

Il dual stack è un metodo diretto che consente prestazioni elevate, ma può avere un costo elevato. Mentre il tunnel MPLS può utilizzare pienamente la rete originale, ma introduce anche una complessità computazionale. Si consiglia di scegliere la strategia per la coesistenza di IPv4 e IPv6 adatta alle caratteristiche della propria rete in base a fattori quali l'espandibilità, la sicurezza, le prestazioni della rete, il costo, la difficoltà tecnica e la convenienza dell'implementazione, ecc.