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Dual-Stack Lite

January 19, 2021
Beigesteuert von: 
C

Aufgrund des Mangels an IPv4-Adressen und der Vorteile von IPv6 gegenüber IPv4 haben viele ISPs den Übergang zur IPv6-Infrastruktur begonnen. Während des Übergangs müssen ISPs jedoch weiterhin IPv4 zusammen mit IPv6 unterstützen, da der Großteil des öffentlichen Internets immer noch nur IPv4 verwendet und viele Abonnenten IPv6 nicht unterstützen.

Dual Stack Lite (DS-Lite) ist eine IPv6-Übergangslösung für ISPs mit IPv6-Infrastruktur, um ihre IPv4-Abonnenten mit dem Internet zu verbinden. DS-Lite verwendet IPv4-in-IPv6-Tunneling, um das IPv4-Paket eines Teilnehmers über einen Tunnel im IPv6-Zugangsnetzwerk an den ISP zu senden. Das IPv6-Paket wird entkapselt, um das IPv4-Paket des Teilnehmers wiederherzustellen, und wird dann nach NAT-Adresse und Port-Übersetzung und anderer LSN-bezogener Verarbeitung an das Internet gesendet. Die Antwortpakete durchlaufen denselben Pfad zum Abonnenten.

Die Citrix ADC Appliance implementiert die AFTR-Komponente einer DS-Lite-Bereitstellung und ist kompatibel mit RFC 6333.

Architektur

Die Dual-Stack Lite-Architektur für einen ISP besteht aus folgenden Komponenten:

  • Basis-Bridging Breitband (B4). Basic Bridging Breitband (B4) ist ein Gerät oder eine Komponente, die sich in den Räumlichkeiten des Teilnehmers befindet. Typischerweise ist B4 eine Komponente in den CPE-Geräten in den Teilnehmergebäuden. IPv4-Abonnenten sind über das CPE-Gerät, das die B4-Komponente enthält, mit dem nur IPv6-ISP-Zugangsnetzwerk verbunden. Die Hauptfunktion des B4 besteht darin, einen IPv6-Tunnel zwischen B4 und einem Address Family Transition Router (AFTR) zu initiieren, um IPv4-Abfrage- oder Antwortpakete über den Tunnel zu senden oder zu empfangen. B4 enthält eine IPv6-Adresse, die als B4-Tunnelendpunktadresse bezeichnet wird. B4 verwendet diese Adresse, um IPv6-Pakete an AFTR zu senden und Pakete von AFTR zu empfangen.
  • Address Family Transition Router (AFTR). AFTR ist ein Gerät oder eine Komponente, die sich im Kernnetz des ISP befindet. AFTR beendet den IPv6-Tunnel vom B4-Gerät. Mit anderen Worten, der IPv6-Tunnel wird zwischen B4 in der Teilnehmerprämisse und AFTR im ISP-Kernnetz gebildet. AFTR entkapselt IPv6-Pakete, die von B4 empfangen wurden, um die ursprünglichen IPv4-Pakete der Abonnenten wiederherzustellen. AFTR sendet die IPv4-Pakete an das LSN-Gerät oder die Komponente. LSN leitet die IPv4-Pakete an ihr Ziel weiter, nachdem die NAT-Adress- und Port-Übersetzung (NAT 44) und andere LSN-bezogene Verarbeitung durchgeführt wurde. AFTR enthält eine IPv6-Adresse, die als AFTR-Tunnelendpunktadresse bezeichnet wird. AFTR verwendet diese Adresse, um IPv6-Pakete an B4 zu senden und IPv6-Pakete von B4 zu empfangen. Die Citrix ADC Appliance implementiert die AFTR-Komponente.
  • Softwire. Der zwischen B4 und AFTR erzeugte IPv6-Tunnel wird als Softwire bezeichnet.

lokalisiertes Bild

Die DS-Lite-Architektur eines ISP, der eine Citrix ADC Appliance verwendet, besteht aus Abonnenten in privaten Adressräumen, die über eine Citrix ADC-Appliance auf das Internet zugreifen, die im Kernnetzwerk des ISP bereitgestellt wird. IPv4-Abonnenten sind mit einem CPE-Gerät verbunden, das die DS-Lite B4-Funktionalität enthält. Das CPE-Gerät ist über das reine IPv6-Zugriffsnetzwerk des ISP mit dem Kernnetzwerk des ISP verbunden. Die Citrix ADC Appliance enthält die DS-Lite AFTR- und LSN-Funktionalität.

IPv4-Abonnenten, die mit dem CPE-Gerät verbunden sind, werden private IPv4-Adressen entweder manuell oder über DHCP-Server zugewiesen, der auf dem CPE-Gerät ausgeführt wird. Auf dem CPE-Gerät wird die AFTR-Tunnelendpunktadresse manuell oder über DHCPv6 angegeben. Die Konfiguration von CPE-Geräten ist herstellerspezifisch und daher außerhalb des Anwendungsbereichs dieser Dokumentation.

Nach Erhalt eines Anforderungspakets, das von einem IPv4-Abonnenten stammt und an einen Speicherort im Internet bestimmt ist, kapselt die B4-Komponente des CPE-Geräts das IPv4-Paket in ein IPv6-Paket und sendet es an die Citrix ADC Appliance im Kernnetzwerk des ISP. Die AFTR-Funktionalität der Citrix ADC Appliance entkapselt das IPv6-Paket, um das ursprüngliche IPv4-Paket des Teilnehmers wiederherzustellen. Die LSN-Funktionalität der Citrix ADC Appliance übersetzt die Quell-IP-Adresse und den Port des IPv4-Pakets in eine NAT-IP-Adresse und einen NAT-Port, der aus dem konfigurierten NAT-Pool ausgewählt wurde, und sendet das Paket dann an sein Ziel im Internet.

Die Appliance verwaltet eine Aufzeichnung aller aktiven Sitzungen, die die Funktionen AFTR und LSN verwenden. Diese Sitzungen werden als DS-Lite-Sitzungen bezeichnet. Die Citrix ADC Appliance verwaltet auch die Zuordnungen zwischen B4-IPv6-Adresse, Abonnentenadresse und -port sowie NAT-IPv4-Adresse und -Port für jede DS-Lite-Sitzung. Diese Zuordnungen werden als DS-Lite LSN-Zuordnungen bezeichnet. Aus DS-Lite-Sitzungseinträgen und DS-Lite-LSN-Zuordnungseinträgen erkennt die Citrix ADC Appliance ein Antwortpaket (das aus dem Internet empfangen wird) als zu einer bestimmten DS-Lite-Sitzung gehört.

Wenn die Citrix ADC Appliance ein Antwortpaket empfängt, das zu einer bestimmten DS-Lite-Sitzung gehört, übersetzt die LSN-Funktionalität der Appliance die Ziel-IP-Adresse und den Port des Antwortpakets von NAT-IP-Adresse und -Port in die Abonnentenadresse und -port, die AFTR-Funktionalität kapselt die resultierende Paket in einem IPv6-Paket und sendet es an das CPE-Gerät. Die B4-Funktionalität des CPE-Geräts entkapselt das IPv6-Paket, um das IPv4-Antwortpaket wiederherzustellen, und sendet dann das IPv4-Paket an den Abonnenten.

Beispiel

Betrachten Sie ein Beispiel für eine DS-Lite-Bereitstellung, bestehend aus Citrix ADC NS-1 im Kernnetzwerk eines ISP, CPE-Gerät B4-CPE-1 in einer Teilnehmerprämisse und einem einzelnen IPv4-Abonnenten SUB-1. B4-CPE-1 unterstützt die B4-Funktionalität der DS-Lite-Funktion.

lokalisiertes Bild

In der folgenden Tabelle sind die in diesem Beispiel verwendeten Einstellungen aufgeführt.

Entität Name Details
IPv4-Adresse des Teilnehmers SUB-1   192.0.2.51
IPv6-Adresse des Softwire-Endpunkts auf dem B4-Gerät (B4-CPE-1)   2001:DB8::3:4
IPv6-Adresse des Softwire-Endpunkts auf dem AFTR-Gerät (NS-1)   2001:DB8::5:6

Einstellungen auf der Citrix ADC Appliance NS-1:

Entität Name Details
LSN-Client LSN-DSLITE-CLIENT-1 Network6 (Identifizieren des Datenverkehrs von B4-Geräten) = 2001:DB8::3:0/100
LSN-Pool LSN-DSLITE-POOL-1 LSN IPs (NAT IP) = 203.0.113.61 - 203.0.113.70
IPv6-Profil LSN-DSLITE-PROFILE-1 Typ = DS-LITE; IPv6-Adresse (AFTR IPv6-Adresse) = Eine der Citrix ADC eigenen IPv6-Adresse vom Typ SNIP6 = 2001:DB8::5:6
LSN-Gruppe LSN-DSLITE-GROUP-1 LSN client = LSN-DSLITE-CLIENT-1; LSN pool = LSN-DSLITE-POOL-1;IPv6 profile = LSN-DSLITE-PROFILE-1

Es folgt der Verkehrsfluss in diesem Beispiel:

  1. IPv4-Abonnent SUB-1 sendet eine Anfrage an (http://www.example.com/). Das IPv4-Paket hat:

    • Quell-IP-Adresse = 192.0.2.51
    • Quellport = 2552
    • Ziel-IP-Adresse = 198.51.100.250
    • Zielport = 80

  2. Nach Erhalt des IPv4-Anforderungspakets kapselt B4-CPE-1 es in die Nutzlast eines IPv6-Pakets und sendet dann das IPv6-Paket an NS-1. Das IPv6-Paket hat:

    • Quell-IP-Adresse = 2001:DB8::3:4
    • Ziel-IP-Adresse = 2001:DB8::5:6

  3. Wenn NS-1 das IPv6-Paket empfängt, entkapselt das AFTR-Modul das Paket, indem die IPv6-Header entfernt werden. Das resultierende Paket ist das ursprüngliche IPv4-Anforderungspaket von SUB-1.

  4. Das LSN-Modul von NS-1 übersetzt die Quell-IP-Adresse und den Port des Pakets in eine NAT-IP-Adresse und einen NAT-Port, der aus dem konfigurierten NAT-Pool ausgewählt wurde. Das übersetzte IPv4-Paket hat:

    • Quell-IP-Adresse = 203.0.113.61
    • Quellport = 3002
    • Ziel-IP-Adresse = 198.51.100.250
    • Zielport = 80

  5. Das LSN-Modul erstellt auch eine LSN-Zuordnung und einen Sitzungseintrag für diese DS Lite-Sitzung. Die Zuordnung enthält die folgenden Informationen:

    • Quell-IP-Adresse des IPv6-Pakets (IPv6-Adresse von B4-CPE-1) = 2001:DB8::3:4
    • Quell-IP-Adresse des IPv4-Pakets (IPv4-Adresse von SUB-1) = 192.0.2.51
    • Quellport des IPv4-Pakets = 2552
    • NAT IP-Adresse = 203.0.113.61
    • NAT-Anschluss = 3002

  6. NS-1 sendet das resultierende IPv4-Paket an sein Ziel im Internet.

  7. Der Server für www.example.com verarbeitet das Anforderungspaket und sendet ein Antwortpaket. Das IPv4-Antwortpaket hat:

    • Quell-IP-Adresse = 198.51.100.250
    • Quellport = 80
    • Ziel-IP-Adresse = 203.0.113.61
    • Zielport = 3002

  8. Nach Erhalt des IPv4-Pakets untersucht NS-1 die LSN-Zuordnungs- und Sitzungseinträge und stellt fest, dass das IPv4-Antwortpaket zu einer DS Lite-Sitzung gehört. Das LSN-Modul von NS-1 übersetzt die Ziel-IP-Adresse und den Port. Das IPv4-Paket hat jetzt:

    • Quell-IP-Adresse = 198.51.100.250
    • Quellport = 80
    • Ziel-IP-Adresse = 192.0.2.51
    • Zielport = 2552

  9. Das AFTR-Modul von NS-1 kapselt das IPv4-Paket in ein IPv6-Paket und sendet dann das IPv6-Paket an B4-CPE-1. Das IPv6-Paket hat:

    • Quell-IP-Adresse = 2001:DB8:: 5:6
    • Ziel-IP-Adresse = 2001:DB8:: 3:4

  10. Nach Erhalt des Pakets entkapselt B4-CPE-1 das IPv6-Paket, indem die IPv6-Header entfernt werden, und sendet dann das resultierende IPv4-Paket an CL-1.

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