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1、CGN部署的关键问题分析[冯薇薇李阳春]介绍了运营级NAT（CGN）的部署方案和工作原理，分析了CGN部署的地址复用能力、NAT转换能力以及路由问题。在运营商网络部署CGN设备时，这些问题需要考虑和细心设计。本文的分析结论有助于CGN设备的商用部署，并回避潜在的风险。关键词：CGN地址共享能力NAT转换路由问题冯薇薇中国电信广州研究院，工程师，研究方向：移动互联网。李阳春中国电信广州研究院，高级工程师，研究方向：IPv6、互联网技术。1引言模的NAT能力，同时引入了端口分块机制。本文重点分析了CGN的端口分块/地址复用能力、地址转换能力、路由能力，为运营商网络部
2、署CGN提供借鉴作用。运营网络引入运营级NAT（CGN）的目的是解决IPv4公有地址不足的问题。在IPv6过渡初期，互联网内容主要在IPv4网络上，IPv6标准推进、技术完善、设备研发、方案论证和部署都需要时间，运营商、内容商并没有完全做好规模商用的准备。对于地址严重不足的运营商，其网络、宽带用户很难在短时间内全面采用IPv6，必须在部署IPv6的同时引入IPv4私有地址，提供宽带接入业务，并在运营网络内部署CGN设备。文献[1]和文献[2]分别定义了NAT444和DS-Lite两种主流的IPv6过渡技术。这两种技术改造了传统的NAT技术，使其适用于运营商网络环
3、境中，并被称为运营级NAT（CGN）。DS-Lite同时把具备CGN能力的设备称为AFTR（Addressfamilytransitionrouter）。文献[3]对CGN设备部署的部署方式、运行原理做了较为详细的讨论。与传统NAT技术相比，CGN提供了大规2CGN部署方案2.1CGN部署方案CGN设备通常称为CGN网关，适用于宽带接入的部署场景。如图1，CGN网关部署在运营网络中。用户终端发起拨号，除分配IPv6地址2402:8800::100/64外，还分配IPv4私有地址，比如10.1.1.1等。用户访问报文经过CGN网关转换，才能访问互联网应用。图1CG
4、N网关部署方式摘要CGN网关有集中式和分布式两种部署方式。当CGN网关部署在城域网出口，称为集中式部署；当CGN部署在业务控制层（如BRAS层面），称为分布式部署。CGN网关设备又分成独立设备和板卡两种形态。独立形态的CGN通过链路与路由器相连，板卡形态的CGN插入路由器。除非特别说明，本文不分别讨论集中式、分布式、独立设备和板卡形态等。2.2CGN功能及用户的访问CGN网关为几万、几十万甚至上百万用户提供运营级NAT转换，维护这些用户地址映射关系、会话表等信息，功能、性能受到的考验远超普通NAT设备。经过CGN的用户访问示意图如图2：图2经过CGN的通信如图2
5、所示，用户终端访问服务器58.63.236.236，报文源地址和端口分别是10.1.1.1和30000。当源地址和报文端口分别是10.1.1.1和30000的报文到达CGN网关，CGN网关把报文的源地址换成CGN网关公有地址池的地址120.18.8.10,端口号换成35000。当响应报文到达CGN网关，则用(10.1.1.1,30000)替换报文的目的地址和端口号(120.18.8.10,35000)。在这个过程中，CGN网关维护用户地址映射关系和会话表，并根据会话表完成NAT转换。用户地址映射关系形式如下：用户地址<->[公有地址，端口块]比如：10.1.1.
6、1<->120.18.88.10,[35000,36000]其中用户地址由BRAS等设备分配，公有地址从CGN的公有地址池中选择，端口块用于区分不同用户。当CGN创建了用户地址映射关系，源地址是10.1.1.1的所有会话都从[35000,36000]中选择NAT转换后的端口,比如：(10.1.1.1,30000)<->(120.18.88.10,35000)(10.1.1.1,20001)<->(120.18.88.10,35001)……(10.1.1.1,40002)<->(120.18.88.10,36000)在指定时间内，如果用户会话没有发送和接收报文，如
7、(10.1.1.1,30000)<->(120.18.88.10,35000)的会话表象将被拆除，并释放端口号35000。释放后的端口号可以被其他会话使用。当用户地址10.1.1.1的所有会话都已经释放，CGN释放用户地址映射关系10.1.1.1<->（120.18.88.10,[35000,36000]）。释放后的地址和端口块(120.18.88.10,[35000,36000])可以分配给其他用户地址，比如10.1.10.1等。3关键部署问题分析3.1地址复用能力在用户上线后，终端获得IP地址（比如120.18.89.10或10.1.1.1），作为后续通信的
8、用户身份标识。CGN网关
