ipv4v6双栈技术_【第二十六期】IPv6系列应用篇——数据中心IPv4/IPv6双栈架构探讨...

背景

2017年，工业和信息化部发布了《推进互联网协议第六版(IPv6)规模部署行动计划》的通知，从国家层面推动下一代IP技术——IPv6的普及和应用。目标到2020年末，IPv6活跃用户数超过5亿，在互联网用户中的占比超过50%，新增网络地址不再使用私有IPv4地址。这就要求从互联网应用、网络基础设施、应用基础设施和网络安全等各个维度推动IPv6的改造和建设。

互联网业务的IPv6改造不会一蹴而就，这还受限终端及运营商网络的IPv6能力，所以IPv4业务和IPv6业务并存将会持续很长时间。而数据中心作为应用基础设施的重要部分，需要同时支撑IPv4业务和IPv6业务，双栈部署是最重要的技术手段。今天就跟大家聊聊数据中心IPv4/IPv6网络双栈架构的一些实践。双栈部署涉及很多方面，由于受限文章长度，本次主要聚焦IPv6组网下的PXE装机及IPv6服务器双归冗余架构的实现。

在展开具体分析之前，先带大家先回顾IPv6地址分类(含规划建议)和IPv6地址的分配原则，帮助大家更好的理解本文内容。

IPv6地址分类及规划建议

数据中心基础网络主要使用IPv6单播地址，涉及服务器业务地址、服务器管理地址、交换机互联地址、交换机管理地址的分配。

IPv6单播地址可分为全球单播地址、唯一本地地址以及链路本地地址，如下图所示。

▲图一 IPv6单播地址分类

• 服务器业务地址、服务器管理地址以及交换机管理地址建议采用唯一本地地址，并使用64位掩码长度。

1、空间大：

(1)64位掩码空间拥有2,814,749亿个地址空间。

2、节省交换机硬件表项：

(1)交换机用于存放表项的硬件资源十分有限；

(2)64位掩码的网段路由相比128位掩码的主机路由，需要更小的匹配域(源IP、目的IP)，消耗更少的硬件资源。

使用64位掩码的网段也会带来一些小问题，我会在IPv6服务器双归冗余架构章节详细介绍。

• 交换机互联地址建议使用唯一本地地址。

1、唯一本地地址空间足够大，这个上面已说明；

2、OSPF、BGP等路由协议对链路本地地址的支持还不够成熟。

IPv6地址分配原则

如下图所示，IPv6地址分配方式可分为手工配置和自动配置，自动配置又分为有状态地址自动分配(DHCPv6)以及无状态地址自动分配。

▲图二 IPv6地址配置方式

有状态地址分配方式和DHCPv4类似，依赖DHCPv6协议从DHCPv6 Server的地址池中获取可用的IPv6地址，而无状态地址自动配置摆脱了复杂的DHCPv6协议，依赖ND(Neighbor Discovery，邻居发现)协议即可完成地址自动配置。下图是服务器无状态地址自动配置的过程：

▲图三 无状态地址自动配置过程

• 服务器主动发送RS(Router Solicitation，路由器请求)报文，RS报文的源IP是服务器的Link-local地址，目的IP是组播IP；

• 交换机收到RS报文后，进行RA(Router Advertisement，路由器公告)报文的封装及发送，源IP是网关的Link-local地址，目的IP是组播IP。需要重点关注的是RA报文的M标志位以及O标志位，M标志位的值为0，服务器才会走无状态地址配置流程；

• 服务器收到RA报文后，会将RA报文的源IP设置为默认网关，并解析RA报文的M、O标志位，如果M标志位为0则解析RA报文携带的路由前缀内容，接口ID使用EUI-64格式生成。