IPv6环境下的PPPoE接入技术研究

陈 琦

（中国电信股份有限公司广东研究院 广州510630）

1 引言

IPv6良好的可扩展性和出色的管理控制机制，得到了广泛的认可。随着IPv4地址枯竭时间的临近，业界正紧锣密鼓地推进IPv6技术现网应用工作。IPv6的应用，将会推进相关技术和配套设施的升级。PPPoE在IPv4网络中是一种被广泛采用的宽带接入方式，技术成熟，相关标准或规范较完善，但它能否较好地适应IPv6网络有待深入研究。

2 IPv6环境下PPPoE接入方式的典型组网

IPv6环境下常见的PPPoE接入方式组网如图1所示，BRAS为接入控制路由器，AAA Server为PPPoE的认证服务器，Peer为PPPoE接入终端。

3 IPv6环境下PPPoE接入的实现

PPPoE即以太网上的PPP，PPP较早的标准RFC 1661中定义了如下3个部分：一种封装多协议数据报的方法；一种链路控制协议（link contol protocol，LCP），用于建立、配置和测试数据链路连接；一个网络控制协议（NCP）簇，用于建立和配置不同的网络层协议。这3个部分确定了PPP的基本架构及演进方向。PPPoE标准是建立在PPP标准基础之上，可以认为是PPP的延伸或细化。PPPoE标准规定了PPPoE在以太网上建立一个逻辑连接（PPPoE discovery stage）。建立逻辑连接之后，PPPoE进入PPP链路确立阶段、PPP认证阶段、PPP网络层建立和配置阶段。而PPPoE断开连接、释放资源的过程与建立连接的过程相反，先是断开NCP连接（因为NCP配置网络层一个协议或多个协议，单个配置协议中断，可能并不影响PPPoE连接，有时会忽略这个阶段），而后断开LCP连接，最后断开逻辑连接。

在IPv6环境下的PPPoE接入，当完成逻辑连接、PPP链路确立、PPP认证后，NCP协商配置IPv6协议参数时使用IPv6CP协议完成IPv6的接口ID的协商配置，IPv6协议所需要的其他参数配置未涉及。

3.1 各种实现方式的原理与特点

目前，IPv6环境下PPPoE接入是通过以下两种方式完成网络层IPv6协议其他参数配置的。

（1）PPPoE+NDRA方式

通过DHCPv6下传IPv6地址前缀以及指定IPv6的DNS地址。在完成前3个阶段后，Peer和BRAS之间已经建立了二层的链路连接，在IPv6CP阶段，Peer在PPPoE逻辑接口上完成协商接口ID过程，并生成link-local地址，但PPPoE逻辑接口还未获取IPv6公网地址。之后，Peer发起NDRS请求，BRAS收到NDRS后回应的NDRA中包含IPv6公网前缀，Peer收到NDRA后自动生成IPv6公网地址，完成配置Peer的PPPoE逻辑接口IPv6公网地址，但是IPv6的DNS地址Peer还未获取，此时如果Peer的PPPoE逻辑接口设定DNS地址自动获取，那么Peer会通过DHCPv6协议报文发起information-request，BRAS通过DHCPv6的reply报文回应请求报文，下传DNS地址给Peer，至此，Peer上的PPPoE逻辑接口IPv6协议配置完成。

（2）PPPoE+DHCPv6方式

通过NDRA下发IPv6地址前缀、DHCPv6下发IPv6的DNS地址。在完成前4个阶段后，Peer在PPPoE逻辑接口上完成接口ID配置并生成link-local地址，但还未获取IPv6公网地址。而后，Peer通过DHCPv6协议报文发送Solicit组播报文请求IPv6前缀及DNS地址，BRAS发送Advertise单播报文响应，Peer向BRAS发送Request报文，BRAS使用Reply报文确认分配IPv6前缀以及DNS地址。Peer根据获取的IPv6前缀生成IPv6公网地址，完成网络层IPv6协议配置。Peer也可以直接通过DHCPv6获取IPv6地址和DNS地址，完成网络层IPv6协议配置。

上述两种配置方式存在诸多不足，具体表现在以下几个方面。

·从客户体验角度来看，客户需要改变上网习惯，要么使用专用PPPoE接入软件认证上网，要么使用Peer自带PPPoE客户端在完成前3个阶段后，设定Peer端创建PPP网络适配器的参数上网。

·PPPoE连接断开需要联动其他协议，这增加了独立运行的各协议间的关联性。

·就PPPoE+NDRA配置方式而言，在IPv6CP阶段结束后，要触发ND协议发送NDRS报文，如果在这个过程中未能触发ND协议发送NDRS报文，那么网络层可能获取不到IPv6前缀，Peer不能生成IPv6公网地址。PPPoE+DHCPv6配置方式同样存在这个问题，另外如果PPPoE+DHCPv6方式选择直接下传IPv6地址，那么PPPoE断开前还要触发DHCPv6释放分配的IPv6地址。

·这两种方式配置网络层IPv6协议，要求Peer和BRAS都必须支持DHCPv6功能。

·从IPv6协议栈开销以及网络维护来看，这两种方式都会增加协议功能模块间的耦合性，不利于协议的维护开发。

·从网络维护角度来看，采用PPPoE+DHCPv6配置方式，BRAS端需维护同一个Peer的PPPoE和DHCPv6两份资源信息，增加了维护工作量并造成了资源的浪费。

有没有能够弥补上述缺陷的实现方式呢？PPPoE在IPv4协议栈上的表现给出了答案。PPPoE采用IPCP选项配置IPv4地址和DNS地址等。IPv6CP协议有着良好的扩展性，可以通过添加IPv6前缀、IPv6地址、DNS地址选项完成IPv6前缀、IPv6地址、DNS地址的配置。

在IPv6CP报文中IPv6前缀选项的格式如图2所示，Type标识IPv6前缀选项编码，Length标识整个选项长度，Prefix-Length标识前缀长度，IPv6-Prefix标识IPv6前缀。

在IPv6CP报文中IPv6地址选项的格式如图3所示，Type标识IPv6地址选项编码，Length标识整个选项长度，IPv6-Address标识IPv6地址。

在IPv6CP报文中IPv6 DNS地址选项的格式如图4所示，Type标识IPv6 DNS地址选项编码，Length标识整个选项长度，Primary-DNS-IPv6-Addr标识IPv6 DNS地址。

这种配置方式的优点如下：

·从用户体验角度来看，可以实现平滑过渡到IPv6网络，用户不需要改变上网习惯，用户无缝感知。

·在IPv6CP完成接口ID协商配置的同时，完成了IPv6地址、IPv6前缀、IPv6 DNS地址的配置，简化了报文交互过程，用户接入网络的等待时间减少了。

·增加协议的独立性，降低了PPPoE与ND、DHCPv6的关联性。

·从IPv6协议栈开销以及网络维护角度来看，BRAS只需维护PPPoE用户信息，网络维护比较容易。

·从安全角度来看，这种配置方式的安全性更高，因为简化了配置报文交互过程，不再联动发送NDRS多播或Solicit多播。

当然，这种配置方式也存在不足，那就是Peer端所使用的认证客户端不支持新添加的IPv6CP选项，需要客户端升级认证客户端。

对于IPv6环境PPPoE接入中NCP选项用于配置IPv6前缀、全局IPv6地址以及DNS地址部分，还没有制定正式的RFC标准。目前中国电信已经提交draft-qinpppext-ipv6-addr-pref-00.txt和draft-ietf-pppext-ipv6-dns-addr-03.txt草案，前者是定义IPv6CP中如何配置IPv6地址和下传IPv6前缀的，后者是定义IPv6CP中如何配置DNS地址的，以推动这部分添加选项的标准化。

3.2 实现方式的选择

中国电信现网主要采用PPPoE接入，在IPv6试商用阶段，PPPoE接入方式不可能被摒弃，采用前两种配置方式需要用户更改上网习惯，而且用户终端接入配置时间变长，这样会给用户带来很不好的体验，给市场部门造成一定压力，另外网络维护工作量也会加大。如果采用添加选项配置方式，将可以在一定程度上降低各方面的风险和压力，虽然会面临用户终端接入软件升级等压力，但在可操作性、可控性以及用户体验上都要优于前两种配置方式。