A+P
IPv6过渡机制 |
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地址加端口(Address plus Port,简称 A+P)共享方案是一个具有实验性质,用以疏解IPv4地址枯竭问题的方案。通过这个方案,互联网服务供应商可以在不使用有状态电信级NAT的情况下,让多个用户共享同一个IPv4地址。[1]此方案在多个将IPv4过渡至IPv6的技术中得到了应用,例如轻量级4over6、4rd、MAP-E以及MAP-T。
工作原理
![](http://images.weserv.nl/?url=//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/d/d4/A%2BP.svg/220px-A%2BP.svg.png)
A+P方案中,用户将会从运营商端获取一个(可能与其它用户共享的)IPv4地址,以及可用的端口范围(Port range)。
A+P中的架构有三大组成部分:网络地址转换(NAT)、信号发送(Signalling)、以及封装/解封(Encapsulation/Decapsulation)。其中信号发送会将A+P相关的配置信息发送给支持A+P的终端。由于运营商网络中的原有中间设备无法将IP地址相同,但端口范围不相同的A+P数据包路由至不同的用户端,因此需要利用封装/解封机制来建立一个网络隧道,以允许这些中间设备能够正确地路由相关的数据包。[1]以MAP为例,IPv4数据包会通过IPv4-in-IPv6(IPv4经IPv6)隧道发送给运营商。
NAT在A+P中扮演了主要角色,功能上A+P NAT与传统NAT相近,两者之间的差别在于A+P NAT无法将内部网络中的IP地址:端口组合映射至公网IP地址上的任意端口,只能映射至其中一个可用端口。NAT负责为不支持A+P的主机提供向后兼容性,这样以来,内部网络中的主机便无需特意修改亦可保持正常运行。
最终呈现的结果是,多个用户将共享同一个IPv4地址,同时每个用户发送的数据包都只存在于一定的端口范围内,每个用户都拥有不同的端口范围。
对比电信级NAT
传统的运营商网络往往会将一个IP地址分配给用户。当存在一个目标地址为用户IPv4地址的IP报文时,运营商的网络设施会将之路由至用户所在地的路由器上。反之,当用户需要将IPv4报文发送至其它终端时,运营商的网络同样会将其路由至IPv4互联网上。然而,由于近年来IPv4地址枯竭问题日益严重,而IPv6部署进度缓慢,许多运营商部署了电信级NAT以满足用户群体对互联网服务的需求。
电信级NAT的最大弊端在于其对端对端原则的损坏,使得存在于IPv4网络上的两台主机无法直接对话,电信级NAT背后的主机仅仅可以与拥有公网IPv4地址的服务器通信,导致互联网向中心化发展。[2]此外,倘若运营商将电信级NAT部署于大型网络之中,用户的互联网使用体验亦会受到一定程度的负面影响,如网速、延迟等。电信级NAT天生具备的有状态性也导致了其不易扩展,且容易成为网络中的单点故障。[3]
相比电信级NAT,A+P方案因为自身的无状态本质,拥有一定程度的可扩展性,也允许了运营商部署冗余设备以提升网络可靠度。此外,由于A+P方案中的用户端实际上是拥有公网IPv4地址的,只是可使用的端口存在一定限制,其对端对端原则的影响小于电信级NAT。
尽管如此,A+P方案需要软件层的支持,而电信级NAT不需要,因此相对于A+P更为容易部署。[4]
MAP
地址兼端口映射(Mapping of Address and Port,简称MAP)是一系列基于A+P思路的IPv6过渡机制。该机制使用了IPv6地址中的部分位元,用以储存IPv4地址以及端口范围等信息,又将来自用户的IPv4数据包封装或翻译成IPv6数据包,以便将其发送至运营商的边界中继(Border Relay),从而进入IPv4互联网内。[5][6]
参考文献
- ^ 1.0 1.1 Bush, Randy. The Address plus Port (A+P) Approach to the IPv4 Address Shortage. Internet Engineering Task Force. 2011-08 [2023-08-10]. (原始内容存档于2023-03-15).
- ^ About Carrier Grade NAT (CGN) | APNIC. [2023-08-10]. (原始内容存档于2023-08-11) (澳大利亚英语).
- ^ Donley, Chris; Howard, Lee; Kuarsingh, Victor; Berg, John; Doshi, Jinesh. Assessing the Impact of Carrier-Grade NAT on Network Applications. Internet Engineering Task Force. 2013-09 [2023-08-10]. (原始内容存档于2023-08-11).
- ^ Philip Smith. How can Network Operators face IPv4-Address Exhaustion? (PDF). APNIC. [2023-08-10]. (原始内容存档 (PDF)于2023-01-18).
- ^ Trøan, Ole; Dec, Wojciech; Li, Xing; Bao, Congxiao; Matsushima, Satoru; Murakami, Tetsuya; Taylor, Tom. Mapping of Address and Port with Encapsulation (MAP-E). Internet Engineering Task Force. 2015-07 [2023-08-11]. (原始内容存档于2023-03-22).
- ^ Li, Xing; Bao, Congxiao; Dec, Wojciech; Trøan, Ole; Matsushima, Satoru; Murakami, Tetsuya. Mapping of Address and Port using Translation (MAP-T). Internet Engineering Task Force. 2015-07 [2023-08-11]. (原始内容存档于2023-05-28).