YD T 3967-2021 基于云计算技术的IPv4-IPv6业务互通总体技术要求.pdf

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1、 ICS 33.040.40 CCS M32 中 华 人 民 共 和 国 通 信 行 业 标 准 YD YD/T xxxx-xxxx 基于云计 算技术的IPv4-IPv6 业务互 通 总体技术 要求 IPv6 service interoperability based on cloud computing technology （ 报批稿） - - 发布 - - 实施 中 华 人 民 共 和 国 工 业 和 信 息 化 部 发布 YD/T xxxx-xxxx I 目 次 前言 . 1 引言 . 3 1 范围 . 4 2 规范 性引 用文 件 . 4 3 术语 定义 及缩 略语 . 4 3.1

2、 术 语及 定义 . 4 3.2 缩略 语 . 4 4 IPv4 与 IPv6 融 合互 通场 景 . 5 4.1 IPv4 向 IPv6 迁移 场景 分析 . 5 4.2 IPv4 与 IPv6 互通 应用 场景 . 5 5 IPv4-IPv6 互 联互 通架 构. 9 6 业务 互通 交换 中心 总体 架构 . 9 YD/T xxxx-xxxx 1 前言 本文件 是 “基 于云 计算 技 术的IPv4-IPv6 业务 互通 ” 的系列 标准 之一 。 该 系列 标准结 构如 下： - 基于 云计 算技 术 的 IPv4-IPv6 业务 互通 总体 技术 要求； - 基于 云计 算技 术 的

3、 IPv4-IPv6 业务 互通 交换 中心 网元技 术要 求； - 基于 云计 算技 术 的 IPv4-IPv6 业务 互通 交换 中心 网元测 试方 法； - 基于 云计 算技 术 的 IPv4-IPv6 业务 互通 交换 中心 安全系 统技 术要 求； - 基于 云计 算技 术 的 IPv4-IPv6 业务 互通 交换 中心 安全系 统测 试方 法； - 基于 云计 算技 术 的 IPv4-IPv6 业务 互通 交换 中心 基础云 平台 技术 要求 ； - 基于 云计 算技 术 的 IPv4-IPv6 业务 互通 交换 中心 基础云 平台 测试 方法 ； - 基于 云计 算技 术 的 I

4、Pv4-IPv6 业务 互通 域名 系统 技术要 求。 本 文件 按照GB/T 1.1-2020给出的 规则 起草 。 请注意 本文件 的 某些 内容 可能 涉 及专 利。 本标 准的 发布机 构不 承担 识别 这些 专利的 责任 。 本 文件 由中 国通 信标 准化 协会提 出并 归口 。 本文 件起 草单 位 ： 中 国信 息通信 研究 院 、 北 京网 能 经纬科 技有 限公 司 、 中 国 航天科 工集 团网 络信 息总体 部、 中国 电信 集团 有限公 司、 中国 联合 网络 通信集 团有 限公 司、 中国 移动通 信集 团有 限公 司 、 中国广 电网 络股 份有 限公 司、国 家

5、电 网有 限公 司、 国家石 油天 然气 管网 集团 有限公 司、 中国 银联 股 份 有限公 司、 中国 融通 资产 管理集 团有 限公 司、 中国 电子信 息产 业集 团有 限公 司、中 国电 子科 技集 团 有 限公司 、华 为技 术有 限公 司、新 华三 技术 有限 公司 、上海 诺基 亚贝 尔股 份有 限 公司 、北 京计 算机 技 术 及应用 研究 所、 中国 科学 院信息 工程 研究 所、 国家 计算机 网络 与信 息安 全管 理中心 、国 家信 息中 心 、 航天云 网科 技发 展有 限责 任公司 、广 东省 广播 电视 网络股 份有 限公 司、 粤港 澳大湾 区大 数据 研究

6、 院 、 新华网 股份 有限 公司 、清 华大学 、航 天科 工智 慧产 业发展 有限 公司 、华 测电 子认证 有限 责任 公司 、 国 家下一 代互 联网 产业 技术 创新战 略联 盟 。 本 文件 主要 起草 人 ： 傅 承鹏 、 蒋 林涛 、 毕奇 、 邬 贺铨 、 尹 浩 、 李 伯虎 、 邹 峰、 徐江 山 、 张 宏科 、 陈 国瑛、 黄澄 清、 奚全 生、 杜平、 刘浩 、柴 旭东 、杨 辅祥、 何志 强、 谢华 、 申 江婴、 刘著 平、 马杰 、 宋 晓明、 刘中 云、 魏政 、 惠 泉、 薛 茂森 、袁 晓光 、申 世光、 叶东 升、 王宁 、孔 雷、魏 晓菁 、高 洪雨

7、 、 叶 志容、 杨力 、曾 国欢 、李 宪帮、 李凯 、 蒋 志刚 、赵 锋、 李 良、 李立 、 曹 红辉 、肖海 潮、 张亚 林、 谢 朝YD/T xxxx-xxxx 2 建、唐 文涛 、 施 友连 、 徐 震、张 橇、 唐雄 燕、 虹露 、 易勇 、陈 荣辉 、王 琳、 张群、 吴芸 、韩 江丽 、 徐 江。 YD/T xxxx-xxxx 3 引言 当前互 联网 已经 逐步 形成 包含大 量终 端、 网络 以及 服务节 点的 生态 系统 ，在 基础网 络平 台的 基 础 上， 依 托智 能终 端和 高性 能服务 器孵 化出 成千 上万 的应用 系统 。 在 考虑 基于IPv6 的 下一

8、 代互 联网 商 业 部署的 时候 ，由 于IPv6 在 协议设 计上 未考 虑与IPv4 兼容不 仅仅 需要 考虑 网络 的升级 换代 ，同 时还 要 考虑寄 生在 网络 上的 大量 终端和 应用 无缝 迁移 的问 题。网 络服 务的 特点 是“ 一点接 入、 全网 服务 ” ， 而IPv6 的 网络 升级 改造 是 逐步平 行的 ， 不 仅要 考虑IPv4 和IPv6 网 络作 为不 同 平面平 行发 展， 同时 还 要考虑 实 现IPv4 和IPv6 平面的 互联 互通 问题 。 面 对 这一 局 面， 提出 构建 基于 云 计算技 术 的IPv4-IPv6 业务互 通交 换中 心的 解

9、决 方案， 打 通IPv4 网 络空 间 向IPv6 网络 空间 的快 速迁 移， 提 供IPv6 单栈 访问 ， 实现终 端、 网络 及云 端业 务三者 之间 的无 缝互 联互 通。 IPv4 网络和 IPv6 网络 的 互联互 通将 贯穿 于网 络过 渡的全 阶段 ，IPv6 的 普及 也对网 络提 出了 新 需 求，为 满足 新兴 业务 需求 ，构建 基于 云计 算技 术的IPv4-IPv6 业务 互通 交换 中心 。 该交 换中 心由 国 家 下一代 互联 网产 业技 术创 新战略 联盟 标准 委员 会首 次提出 和认 证。 YD/T xxxx-xxxx 4 基 于云 计算 技术的 I

10、Pv4-IPv6 业务互 通 总 体技 术要 求 1 范围 本 文件 规范 了基 于云 计算 技术的IPv4-IPv6 业务 互通 的 场 景、 架构 以及 互通 交换 中 心的 技术 要求 。 本 文件 适用 于政 府、 运营 商、企 事业 单位 、学 校 、 医院等 的网 络信 息化 升级 的整体 设计 、建 设 、 使用和 运维 。 2 规范性 引用 文件 下列文 件对 于本 文件 的应 用是必 不可 少的 。凡 是注 日期的 引用 文件 ，仅 所注 日期的 版本 适用 于 本 文件。 凡是 不注 日期 的引 用文件 ，其 最新 版本 （包 括所有 的修 改单 ）适 用于 本文件 。 I

11、ETF RFC6146 客户 端到IPv4 服 务器 网络 地址 和协 议 的翻译 （有 状态NAT64 ） （Stateful NAT64: Network Address and Protocol Translationfrom IPv6 Clients to IPv4 Servers IPv6 ） IETF RFC2473 通用IPv6 隧道机 制 （Generic Packet Tunneling in IPv6 Specification ） IETF RFC4213 IPv6 主机 和路由 器的 基本 过渡 机制 （Basic Transition Mechanisms for I

12、Pv6 Hosts and Routers ） 3 术语 、 定义 和缩 略语 3.1 术语 和 定义 下 列术 语和 定义 适用 于本文 件。 3.1.1 IPv4-IPv6 业务 互通 交换 中心 IPv4-IPv6 Service interoperability exchange center 集 IPv4-IPv6 业务 互通 ， 云 计算 数据 中心 、域 名系 统、安 全系 统 ， 并实 现“ 云- 网- 端- 用” 安全 地 向 IPv6 升级 的系 统， 适用 于 在 IPv4 向 IPv6 过渡 过 程中 以 及过 渡完 成后 的各 种场景 。 3.1.2 云计算 Clou

13、d computing 一种通 过网 络实 现对 各 种 IT 能 力进 行灵 活调 用的 服 务模式 。 云计 算通 过分 布 式计算 、 虚拟 化等 技 术， 构建 用于 资源 和任 务 统一管 理调 度的 资源 控制 层， 将分 散的 ICT 资源 集 中起来 形成 资源 池 ， 动 态 按需分 配给 应用 使用 。 3.2 缩略语 YD/T xxxx-xxxx 5 下列缩 略语 适用 于本 文件 。 CGN 运营 商级 网络 地 址转换 Carrier Grade NAT DNS 域名系 统 Domain Name System IP 互 联网 协议 Internet Protocol

14、 IPv6 网 际互 联协 议版 本6 Internet Protocol Version 6 NAT 网络地 址转 换 Network Address Translation 4 IPv4 与IPv6 融合 互通 场 景 4.1 概述 本 条 在 IETF RFC4213 、IETF RFC6146 和 IETF RFC2473 基础 上 给 出了 IPv4 向 IPv6 迁移 场景 分 析。 4.2 IPv4 向IPv6 迁 移场 景分 析 IPv4 和 IPv6 将长 期共 存 ， 这种共 存的 趋势 将会 随 着 IPv4 地 址的 进一 步消 耗逐 渐过渡 为 以 IPv6 为 主导

15、的 情形 。 目 前， 随 着 IPv4 地 址紧 缺所 导致 的 IPv4 和 IPv6 的过 渡共 存场 景主 要包括 以下 几个 方面 ： a) 纯IPv6接入（又称单栈IPv6接入 ） 初期：随着IPv4 地址消耗殆尽， 此时用户已无法得到IPv4 地址， 这时 便出 现了 纯IPv6 接入 的应 用场 景， 即用 户 接入的 网络 是纯IPv6 ，而 不支持IPv4 。 在本阶 段， IPv4 与IPv6 的 共 存机制 包括 已广 泛使 用的IPv4 NAT （运 营级NAT,CARRIER GRADE NAT (CGN)），IPv4 应 用与 服务 以及IPv6 应 用与 服务

16、。IPv6 过渡 初期 的一 个重 要目 标 就是 ： 使用 户 仍然能 够将IPv4 的应 用接 入纯IPv6 网 络中 ， 同 时也 能够在IPv6 的接 入环 境中 无缝使 用IPv4 的 应用与 服务 ，这 样才 能够 实现IPv6 的 顺利 过渡 。 b) 纯IPv6 接入中期 ： 在纯IPv6 的接入中期，随 着IPv6 的 进一步发展，操 作系统以 及应用程序 对 IPv6的 支持 都有 了较 好的 提升， 因此 用户 开始 较多 地转向 使用 纯IPv6 的 应用 ，用户 端出 现 了 较多的 纯IPv6 的 主机 ，而 非双栈 或纯IPv4 的主 机。 在该阶 段，IPv6

17、的服 务还 较为有 限， 大 量 IPv4的 服务 依然 存在 ，因 此用户 需要 通过IPv6 的应 用来访 问IPv4 的 服务 。 c) IPv6 普 及阶段 ：在IPv6 已较 为普及 ，用户 及网络 两侧 都已经 基本升 级到纯IPv6 的环 境时，还 存在少量位于NAT 后的IPv4 服务。这个阶段需要解决 的问题是，在纯IPv6 的环 境中访问少量 位于NAT 后的IPv4 服 务。 纯IPv6 接入 场景 是向IPv6 过渡非 常重 要的 应用 场景 。 4.3 IPv4 与IPv6 互 通应 用场 景 4.3.1 概述 IPv4 和 IPv6 之 间互 通的 场景首 先要 确

18、定 互通 真正 的起点 和终 点， 才能 进一 步明确 互通 涉及 到 的YD/T xxxx-xxxx 6 各个环 节， 从而 制定 系统 架构。 这里定 义数 据包 发起 者为 起点， 数据 包的 接受 者为 终 点。 为 了统 一描 述通 信起 点/ 终点的 协议 类型， 以数据 报文 在传 输至 通信 起点/ 终 点边 界时 的类 型来 进行定 义。 若该 数据 报文 为 IPv6 的 数据 报文 ， 则 称该场 景中 的通 信起 点/ 终 点为 IPv6 类型；否则，若该 数 据包为 IPv4 的数 据 报 文， 则称 该场 景中 的 通 信起点/ 终点 为 IPv4 类 型。 通常，

19、 支持 双栈 的应 用程 序 （操 作系 统） 即 能发 送/ 接收 IPv4 数 据报 文， 也 能发送/ 接收 IPv6 数据 报文 ，则定 义为 双栈 类型 。 终端主 要由 应用 程序 、 操 作系统 以及 网络 设备 等几 个要素 组成 ， 由 于这 几个 要素支 持 IPv6 的程度 不统一 ，导 致了 数据 包的 起点不 能简 单确 定为 终端 主机。 比如 ，在 智能 移动 终端或 者 PC 终 端中 ， 虽 然网络 设备 以及 操作 系统 均支 持 IPv6 协议 ， 但是现 有应用 程序 不支 持 IPv6 协 议解析 ， 仅支 持 IPv4 协 议，则 数据 包发 起点

20、应该 确定为 终端 中 的 IPv4 应用 程序。 网络的 协议 类 型 ， 通 常是 由网络 设备 所支 持的 协议 类型所 决定 的。 对于 仅支 持 IPv4 的网 络设 备 而 言， 只 能传 输 IPv4 的数 据 报文； 对于 仅支 持 IPv6 的 网络设 备而 言， 只能传 输 IPv6 的 数据 报文， 对于 同时支 持 IPv4 和 IPv6 的 网络设 备而 言， 则即 能传 输 IPv4 的 数据 报文 ，又 能 传输 IPv6 的数 据报 文， 此时网 络的 协议 类型 为在 网络中 实际 传输 的数 据报 文的类 型， 比如 。虽 然终 端网卡 支 持 IPv4 和

21、 IPv6 双栈， 但是 数据 传输 仅采 用 IPv6 协议 ，则 终端 接入 网络仍 定义 为 IPv6 单 栈接 入网络 。 按照数 据起 点应 用程 序、 数据起 点接 入网 络、 数据 终点接 入网 络和 数 据 终点 应用程 序之 间的 数 据 交互需 求， 总结 归 纳 IPv4 和 IPv6 过渡 共存 时期 的常 见的四 种互 通应 用场 景， 如表 所示 。 表 IPv4 数据 节点 和 IPv6 数据 节点 互通 场景 应用场 景 适用阶 段 描述 4-6-6-4 IPv6 接 入初 期、 中期 IPv4 应 用的 数据 报文 通过 IPv6 接 入主 机发 出， 穿 越

22、 IPv6 网络访 问 IPv4 接 入网 络中 的 IPv4 应用 6-4-4-6 IPv6 接 入中 期、 IPv6 普 及阶 段 IPv6 应 用的 数据 报文 通过 IPv4 接 入主 机发 出， 穿 越 IPv4 网络访 问 IPv6 接 入网 络中 的 IPv6 应用 4-4-6-6 IPv6 接 入初 期、 中期、IPv6 普及 阶段 IPv4 应 用的 数据 报文 通过 IPv4 接 入主 机发 出， 穿 越 IPv6 网络访 问 IPv6 接 入网 络中 的 IPv6 应用 6-6-4-4 IPv6 接 入初 期、 中期、IPv6 普及 阶段 IPv6 应 用的 数据 报文

23、通过 IPv6 接 入主 机发 出， 穿 越 IPv4 网络访 问 IPv4 接 入网 络中 的 IPv6 应用 YD/T xxxx-xxxx 7 4.3.2 IPv4-IPv6-IPv6IPv4 场景 图 1 IPv4-IPv6-IPv6-IPv4 互通 场景 示意 图 图 1 为 IPv4-IPv6-IPv6-IPv4 互通 场景 示意 图 ， 该 场景 为 IPv4 同协 议应 用程 序之 间的通 信 ， 两 侧终 端支 持 IPv4/IPv6 双 协议 栈 系统 ， 但 是分 别接 入 IPv6 网络 和 IPv4 网络 。 互通 软 件负责 主机 终端 中应 用 与接入 网络 之间

24、V4/V6 数 据的转 换或 者隧 道封 装/ 解 封装， 互通 网关 负责 不同 网络之 间 V4/V6 数 据的 转换和 隧道 封装/ 解封 装。 该场景 适用 于 P2P 、C/S 及 B/S 模式 的应 用场 景。 4.3.3 IPv6-IPv4-IPv4- IPv6 场景 图 2 IPv6-IPv4-IPv4-IPv6 互通场 景示 意图 图 2 为 IPv6-IPv4-IPv4-IPv6 互通 场景 示意 图 ， 该 场景 为 IPv6 同协 议应 用程 序之 间的通 信该 场 ， 两 侧终端 支 持 IPv4/IPv6 双 协 议栈系 统， 但是 分别 接入 IPv6 网络和 I

25、Pv4 网络。 同 样， 互 通软 件负 责主 机 终 端 中 应 用 与 接 入 网 络 之 间 V4/V6 数 据 的 转 换 或 者 隧 道 封 装/ 解 封 装 ， 互 通 网 关 负 责 不 同 网 络 之 间 V4/V6 数 据的 转换 和隧 道 封装/ 解 封装 。该 场景 适用 于 P2P 、C/S 及 B/S 模式 的 应用场 景。 4.3.4 IPv4-IPv4- IPv6-IPv6 场景 YD/T xxxx-xxxx 8 图 3 IPv4-IPv4-IPv6-IPv6 互通场 景示 意图 图 3 为 IPv4-IPv4-IPv6-IPv6 互通 场景 示意 图 ， 该场

26、景为支 持 IPv4 协议 和支 持 IPv6 协 议不 同应 用 程序之 间的 通信 ， 两 侧终 端分别 为 IPv4 单 栈主 机以 及 IPv6 单栈 主机 ， 数 据起 点为 IPv4 应 用程 序， 该 场景适 用 于 B/S 模式 的应 用场景 ，比 如访 问 IPv4 主 机访 问 IPv6 网站 。 4.3.5 IPv6-IPv6-IPv4-IPv4 场景 图 4 IPv6-IPv6-IPv4-IPv4 互通场 景示 意图 图 4 为 IPv6-IPv6-IPv4-IPv4 互通 场景 示意 图 ， 该场 景为支 持 IPv6 协议 和支 持 IPv4 协 议不 同应 用 程

27、序之 间的 通信 ， 两 侧终 端分别 为 IPv6 单 栈主 机以 及 IPv4 单栈 主机 ， 数 据起 点为 IPv6 应 用程 序， 该 场景适 用 于 B/S 模式 的应 用场景 ，比 如访 问 IPv6 主 机访 问 IPv4 网站 。 IPv4 和 IPv6 共存 的过 渡期 的通信 模型 总体而 言，IPv4 和 IPv6 共 存的过 渡期 总会 存在 以下 两种通 信模 型： a) 同种协议间的 通信： 同 种 协 议 间 的 通 信 是 指 通 信 双 方 的 协 议 是 一 致 的 （ 例 如 仅 支 持 IPv4 协议或者仅支持 IPv6 协议的终端应用和业务平台之间通

28、信） ， 其间 可以穿越 不同协议类型的网络（如 4-6-6-4 和 6-4-4-6 ）。 b) 异种协议间的通信 ： 异种协议间的通信是指通信双方的协议类型是不一致的 （例如 IPv4 和 IPv6 的 通信） ， 主要解决的是 分别支持 IPv4 协议和 IPv6 协议YD/T xxxx-xxxx 9 的终端应用和业务平台之间互访问题（如 4-4-6-6 和 6-6-4-4 ）。 这两类 通信 模型 均 为 IPv4 和 IPv6 过渡 共存 时期 的重 要场景 ，应 重点 考虑 解决 。 5 IPv4-IPv6 互联 互 通架 构 基于双 网共 存和 融合 互通 的需求 ，如 图 5 所

29、 示， 提 出在现 有的 IPv4 网 络和 新 增 IPv6 网 络间 构建 一个互 联互 通平 面 ， 通 过“ 互通交 换中 心” 实现 单栈 IPv6 用 户对 IPv4 业务 的访问 以及单 栈 IPv4 用户对 IPv6 业 务的 访问 。 图 5 IPv4- IPv6 互联 互通 的 架构 6 业务 互通 交换 中心 总体 架 构 YD/T xxxx-xxxx 10 图 6 基于 云计 算技 术的 IPv4-IPv6 业务 互通 交换 中 心总体 架构 基于国 家政 策和 业务 需求 ， 应在 现有 的 IPv4 网 络和 新增 IPv6 网 络间 构建 基于 云计算 技术 的

30、IPv4-IPv6 业务 互通 交换 中 心 （ 亦称 IPv6 互 联互 通云 中心 ） ， 该中 心 由 业务 层、 域名层 、 互通 平台层 、 基础云 平台 层、 安全 系统 层组成 ，架 构如 图 6 所示 ： a) 业务服 务层 ： 是IPv4-IPv6 业务 互通 交换 中心 面向 用户入 口， 提供 ： 1） 运 营服 务管 理： 提供 用 户认证 、设 备认 证、 流量 或时长 计费 、黑 白名 单、 带宽控 制、 路由 控 制、设 备开 关等 服务 。 2） 转 换服 务管 理： 开关 。 3） 网 站服 务管 理： 网站 域 名增加 、证 书管 理、 天窗 管理等 。 4

31、） 行业 应用 服务 ： 针 对不 同行业 应的 统一 开发 平台 ， 可以 应用 在银 行， 石 油， 电力， 电信， 教育 ， 电商， 旅游 等行 业。 b) 域名系 统层 ：提 供统 一域 名服务 。 c) 互联互 通平 台层 ：实 现 IPv4 和IPv6 协议 转换 ，互 联互通 。 d) 基础云 平台 ：云 基础 设施 层涵盖 云计 算服 务器 、存 储和网 络硬 件， 通过 集中 部署和 虚拟 化技 术 实 现统一 管理 和资 源调 度。 e) 安全系 统： 安全 系统 为基 础云平 台、 互联 互通 平台、 业务层 提供 安全 保障 ， 通 过 实施云 平台 安全 、 应用安 全各 层次 的安 全控 制措施 ，部 署安 全监 控平 台，实 现对 互联 互通 云中 心的统 一安 全防 护。 YD/T xxxx-xxxx 11 _