圖1 NAT發(fā)展及向IPv6演進(jìn)階段

目前，NAT技術(shù)在國內(nèi)運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用主要處在第二階段，用以解決IPv4公網(wǎng)地址不足的問題。國內(nèi)的大型運(yùn)營商正在開始逐步部署運(yùn)營級(jí)NAT，運(yùn)營級(jí)NAT的部署方案又稱為NAT444。NAT444指的是兩級(jí)NAT，即用戶終端完成一次內(nèi)網(wǎng)IPv4私網(wǎng)地址到運(yùn)營商城域IPv4私網(wǎng)地址轉(zhuǎn)換后，在運(yùn)營商城域網(wǎng)上再次完成一次運(yùn)營商城域IPv4私網(wǎng)到IPv4公網(wǎng)的地址轉(zhuǎn)換，是運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)部署NAT轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)的整體解決方案。NAT444的作用是在運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)、業(yè)務(wù)平臺(tái)、用戶終端以及ICP無法全面支持IPv6的情況下，引入了運(yùn)營商級(jí)NAT方案，延長IPv4的使用期限，保證業(yè)務(wù)的平滑過渡，為IPv6部署爭取緩沖時(shí)間。在逐漸向IPv6過渡的過程中，NAT444網(wǎng)關(guān)設(shè)備也可以平滑支持IPv4/IPv6雙棧，使運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)在業(yè)務(wù)平臺(tái)、用戶終端和ICP逐漸具備IPv6能力后，平滑向IPv6網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)。

運(yùn)營商城域網(wǎng)NAT設(shè)備形態(tài)的選擇

運(yùn)營商城域網(wǎng)NAT部署的典型設(shè)備形態(tài)有兩種：

? 在現(xiàn)有城域網(wǎng)設(shè)備(CR或者BRAS/SR)增加NAT業(yè)務(wù)插卡實(shí)現(xiàn);

? 部署獨(dú)立式大規(guī)模NAT設(shè)備(LSN;也稱為運(yùn)營級(jí)NAT設(shè)備CGN)。

在城域網(wǎng)小規(guī)模部署階段，可以采用直接在現(xiàn)有城域網(wǎng)設(shè)備上增加NAT業(yè)務(wù)插卡方式實(shí)現(xiàn)NAT功能，緩解局部區(qū)域IPv4地址不足的問題。但是隨著城域網(wǎng)NAT部署規(guī)模的擴(kuò)大至整個(gè)寬帶城域網(wǎng)范圍，從設(shè)備性能、設(shè)備可擴(kuò)展能力、設(shè)備專業(yè)成熟度等多方面考慮，建議采用專業(yè)的獨(dú)立式大規(guī)模NAT設(shè)備。如表1所示為兩種設(shè)備形態(tài)的比較

表1 新增獨(dú)立NAT設(shè)備與現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備新增NAT插卡部署方式對(duì)比

NAT資源池部署解決方案

在IPv6還未完成部署之前的很長一段時(shí)間，需要采用NAT方式來解決IPv4公網(wǎng)地址不足的問題。城域網(wǎng)寬帶用戶發(fā)展迅猛快速的今天，需要考慮一個(gè)可擴(kuò)展的部署策略。傳統(tǒng)的企業(yè)級(jí)獨(dú)立式NAT設(shè)備通常不具備大容量、高可靠性、可擴(kuò)展特點(diǎn)，顯然無法滿足運(yùn)營級(jí)城域網(wǎng)NAT的需要。為適應(yīng)運(yùn)營級(jí)城域網(wǎng)NAT部署特點(diǎn)，H3C提出NAT資源池解決方案。NAT資源池部署方案通過在城域網(wǎng)單獨(dú)部署大容量、可平滑擴(kuò)展的大規(guī)模NAT設(shè)備(LSN)，再通過虛擬化技術(shù)，將多臺(tái)資源池設(shè)備虛擬成一臺(tái)，實(shí)現(xiàn)NAT資源的進(jìn)一步擴(kuò)展并實(shí)現(xiàn)NAT資源池的高可靠性，從而實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、運(yùn)營級(jí)NAT的平滑改造。

在城域網(wǎng)部署NAT資源池時(shí)，需要根據(jù)現(xiàn)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)流量、用戶數(shù)、IPv4私網(wǎng)地址用戶分布等等，選擇合理的網(wǎng)絡(luò)位置，主要有兩種方式：集中式和分布式。集中式是指在城域網(wǎng)骨干核心層(CR)位置旁掛大規(guī)模NAT設(shè)備(LSN)。分布式是指在城域網(wǎng)骨干邊緣層(SR/BRAS)位置旁掛大規(guī)模NAT設(shè)備(LSN)。不同部署模式有著各自的優(yōu)劣勢(shì)：

圖2 城域網(wǎng)NAT部署示意圖

1、集中式：城域網(wǎng)骨干核心路由器CR旁掛LSN，設(shè)備容易做到集中管控，部署簡單，且利用率高。適合中等規(guī)模網(wǎng)絡(luò)。

2、分布式：城域網(wǎng)骨干邊緣路由器每個(gè)SR/BRAS旁掛LSN，擴(kuò)展性好，但部署復(fù)雜，初期成本高，利用率低。適合業(yè)務(wù)量巨大的網(wǎng)絡(luò)。

3、混合式：城域網(wǎng)骨干核心路由器CR旁掛LSN，同時(shí)，業(yè)務(wù)量大的城域網(wǎng)骨干邊緣路由器SR/BRAS旁掛LSN，可以做到按需擴(kuò)展，部署靈活。適合中大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)。

以上幾種部署方式，需要根據(jù)現(xiàn)網(wǎng)情況進(jìn)行選擇。就一般情況而言，建議采用集中式或者混合式方式。一方面集中部署的NAT資源池可以兼顧整個(gè)城域網(wǎng)的地址轉(zhuǎn)換需要，另一方面集中式的部署方便管理維護(hù);如果在部分地區(qū)IPv4私網(wǎng)地址用戶比較集中、流量較大、NAT Session需求較高的地方可以補(bǔ)充分布式部署的NAT資源池。

結(jié)束語

運(yùn)營級(jí)NAT資源池方案在大容量NAT、提高NAT性能可擴(kuò)展性和NAT設(shè)備可靠性等方面全面突破傳統(tǒng)企業(yè)級(jí)NAT設(shè)備的局限，并且部署位置靈活多樣，對(duì)運(yùn)營商城域網(wǎng)結(jié)構(gòu)影響小。在IPv6真正在終端、系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)中部署前，運(yùn)營級(jí)NAT資源池解決方案將是運(yùn)營商緩解IPv4地址危機(jī)最為實(shí)際的辦法。

附：H3C NAT資源池解決方案特點(diǎn)：

1、標(biāo)準(zhǔn)化：H3C NAT資源池采用在現(xiàn)有城域網(wǎng)旁掛部署方案，不需要對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行改動(dòng)，對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備沒有特殊要求，采用標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議對(duì)接。H3C LSN設(shè)備支持完善豐富的路由協(xié)議(包括BGP、IS-IS、OSPF等)，適應(yīng)各種網(wǎng)絡(luò)需要，同時(shí)采用旁掛部署，不會(huì)影響到城域網(wǎng)其他業(yè)務(wù)。

2、大容量：提供業(yè)內(nèi)單框NAT處理能力最強(qiáng)的LSN設(shè)備，單框最大支撐幾十萬規(guī)模的在線用戶，通過多框虛擬化技術(shù)，LSN虛擬組更可支撐多達(dá)百萬在線用戶。

3、可平滑擴(kuò)展： LSN設(shè)備具備插框式平滑擴(kuò)展能力，通過不斷增加NAT業(yè)務(wù)板卡方式平滑提升整機(jī)NAT性能，單框最大支持16個(gè)NAT業(yè)務(wù)卡，通過N:1的虛擬化技術(shù)將多個(gè)插框虛擬為一個(gè)，二次提升整體NAT資源池性能。

4、高可靠性： LSN設(shè)備采用高可靠性硬件設(shè)計(jì)，支持控制平面與數(shù)據(jù)平面的硬件分離，同時(shí)支持Session級(jí)別的熱備份，不間斷在線用戶業(yè)務(wù)。

5、支持靜態(tài)端口塊分配： LSN設(shè)備支持靜態(tài)端口塊分配，可以將用戶的IPv4私網(wǎng)地址唯一地與IPv4公網(wǎng)地址和端口塊的組合對(duì)應(yīng)起來，以便溯源時(shí)快速定位用戶，部署簡單，管理方便。

6、實(shí)現(xiàn)N:1的虛擬化： LSN設(shè)備均支持N:1的虛擬化技術(shù)，可以將多臺(tái)LSN設(shè)備虛擬為一臺(tái)，在提升整體系統(tǒng)NAT容量的同時(shí)，也簡化了多LSN設(shè)備的管理復(fù)雜度，并且提升了LSN設(shè)備的可靠性。

7、實(shí)現(xiàn)1:N的虛擬化： LSN設(shè)備可以通過1:N的虛擬化技術(shù)，將單塊NAT板卡進(jìn)而繼續(xù)劃分更細(xì)膩粒度，成為邏輯上獨(dú)立的多個(gè)LSN，實(shí)現(xiàn)安全策略區(qū)分與業(yè)務(wù)隔離。

8、支持未來向IPv6演進(jìn)： LSN設(shè)備支持豐富完善的IPv6特性，包括：IPv4/IPv6雙棧、DS-Lite、6RD/6PE/6to4、NAT64等等，可以適應(yīng)未來城域網(wǎng)向IPv6方向平滑演進(jìn)。

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