Как добиться сосуществования IPv4 и IPv6: dual stack или MPLS tunnel

В настоящее время, когда доступные адреса IPv4 (Internet Protocol Version 4) почти исчерпаны, отсутствие IP-адресов стало насущной проблемой во всем мире. Хотя IPv6 (Internet Protocol Version 6) с более длинным заголовком появился несколько лет назад, он позволяет использовать больше IP-адресов для будущего использования, но его применение и продвижение не легки, и может пройти долгий путь. Можно ли использовать IPv4 и IPv6 одновременно? Чтобы ответить на эти вопросы, мы представим некоторые методы сосуществования IPv4 и IPv6, а именно dual stack и MPLS (Multi-Protocol Label Switching) tunnel.

Зачем нужны сосуществование IPv4 и IPv6?

Обычно основной причиной использования IPv4 и IPv6 является совместимость. Фактически, IPv4 и IPv6 несовместимы друг с другом, а это означает, что устройства не могут взаимодействовать напрямую. Сегодня IPv4 по-прежнему доминирует в IP-сети, в то время как IPv6 имеет лишь небольшой диапазон развертывания и коммерческого использования. Таким образом, отсутствие реальной обратной совместимости с IPv4 может быть критическим отказом для широкого применения IPv6, и полное преобразование в IPv6 является путь прочь. Internet Service Providers (ISP, поставщик интернет-услуг) должны предоставлять своим клиентам услуги IPv4 и IPv6, что также создает проблемы для пользователей.

Как добиться сосуществования IPv4 и IPv6?

Сосуществование IPv4-IPv6 может быть достигнуто с помощью трех технологий. Одним из них является стек с двумя протоколами, где ваше сетевое оборудование работает как по IPv4, так и по IPv6. Вторым является tunnel, что означает, что пакеты IPv6 инкапсулированы в пакеты IPv4. Последний метод называется преобразованием сетевых адресов (NAT), и устройство использует этот метод для преобразования пакетов IPv6 в пакеты IPv4 и наоборот. Поскольку NAT в основном используется ISPs, здесь представлены первые две технологии.

Сосуществование IPv4 и IPv6 через dual stack

Dual stack является наиболее простой и прямой стратегией для достижения сосуществования IPv4 и IPv6. С этим решением каждое сетевое устройство, включая использование коммутаторов IPv4 или IPv6, в сети ISP будет настроено со способностью запуска IPv4 и IPv6 одновременно. Обычно для связи IPv4 используется стек протоколов IPv4, а для связи IPv6 - стек протоколов IPv6. Использование IPv4 или IPv6 основано на ответе на запросы системы доменных имен (DNS), но в целом стек протокола IPv6 будет иметь приоритет над IPv4. Поскольку dual stack позволяет хосту одновременно получать доступ к существующему контенту IPv4 и IPv6, это очень гибкая стратегия сосуществования. Но имейте в виду, что если вы собираетесь использовать все сетевые устройства с двумя стеками, предварительным условием является то, что интерфейсам необходимы как IPv6, так и IPv4-адрес. Это означает, что IPv6 должен быть доступен на всех устройствах и требуется достаточное адресное пространство IPv4.

Рисунок 1. Сосуществование IPv4 и IPv6 через dual stack.

Преимущества & недостатки dual stack

Dual stack - относительно экономичная и простая технология перехода на IPv6. Это исключает необходимость трансляции между двумя стеками протоколов, что обеспечивает высокую эффективность обработки и отсутствие потери информации. Хотя перевод является действительным механизмом, он также вносит сложности в эксплуатацию и снижает производительность. Другое преимущество состоит в том, что, как только служба работает на IPv6, вы можете просто прервать IPv4, что упростит для IP-сетей полное преобразование в IPv6 в будущем. Однако dual stack не является долгосрочным решением, поскольку он требует как IPv4, так и IPv6, но доступные адреса IPv4 ограничены.

Сосуществование IPv4 и IPv6 через MPLS tunnel

Tunnel также является типичным механизмом, часто используемым при переходе IPv4/IPv6, что означает инкапсуляцию одного типа трафика протокола в пакеты другого протокола для передачи. Существует множество методов tunnel, в том числе 6to4 (IPv6 over IPv4 Tunnel), ISATAP (Intra Sita Automatic Tunnel Addressing Protocol), Teredo, 6PE (IPv6 Provider Edge), 6VPE (IPv6 VPN Provider Edge) и MPLS. MPLS используется поставщиками услуг в своих сетях IPv4 для увеличения скорости пересылки. По сравнению с традиционным методом IP-маршрутизации MPLS анализирует только заголовки IP-пакетов на границе сети, а не на каждом прыжке при пересылке данных, что экономит время обработки. MPLS Tunnel подключается к сети IPv6 через тракт переключения меток (LSP) в сети IPv4. По сравнению с другими методами tunnel. он обеспечивает лучшую производительность и оптимизированную маршрутизацию по сравнению с другими методами tunnel. MPLS tunnel может быть реализованы многими способами, среди которых 6PE на MPLS является распространенным способом. 6PE позволяет IPv6 работать на ядре MPLS, которое использует только IPv4, на котором мы используем PE-маршрутизаторы dual stack.

Рисунок 2: Сосуществование IPv4 и IPv6 через MPLS tunnel.

Преимущества & недостатки MPLS tunnel

6PE через MPLS может быть удобным методом tunnel. Его основное преимущество - отсутствие влияния на основные устройства MPLS, поэтому существующая базовая сеть может быть полностью использована без необходимости обновления или перестройки, что может сэкономить затраты и конфигурацию. Интерфейс на устройстве 6PE, подключенном к устройству CE (Customer Edge), может быть сконфигурирован для пересылки трафика IPv6, трафика IPv4 или обоих в зависимости от требований клиента. Эти устройства PE в базовой сети не знают, что они обмениваются пакетами IPv6. Однако MPLS tunnel необходимо инкапсулировать и декапсулировать, что снижает эффективность пересылки. Это увеличивает вычислительную сложность входа и выхода, что не способствует крупномасштабным приложениям. Более того, из-за предстоящего исчерпания адресов IPv4, также упомянутых в двойном стеке, этот метод tunnel может столкнуться с аналогичными трудностями в будущем.

Советы по сосуществованию IPv4 и IPv6

Даже если существует множество стратегий сосуществования IPv4 и IPv6, вы всегда должны помнить, что это сосуществование является лишь переходом в определенный период времени, и развертывание IPv6 может быть долгосрочной стратегией. С другой стороны, IPv4 в настоящее время доминирует в IP-сетях, что может продолжаться долго из-за трудностей в продвижении IPv6. Поэтому лучше всего выбрать подходящий метод, который будет легче решать проблемы совместимости, что поможет упростить настройку сети и сэкономить средства.

Заключение

Dual stack является прямым способом достижения высокой производительности, но стоимость может быть высокой. Хотя MPLS tunnel может в полной мере использовать исходную сеть, он также приносит вычислительную сложность. Мы советуем выбрать стратегию сосуществования IPv4 и IPv6, которая соответствует характеристикам вашей сети в зависимости от таких факторов, как масштабируемость, безопасность, производительность сети, стоимость, технические трудности и простота развертывания.

Связанная статья

IPv4 vs IPv6: в чем разница?

IPv6 Address: Public vs Private