Jak połączyć IPv6 z IPv4?

Podwójny stos (urządzenia mogą pracować jednocześnie z adresacją IPv4 i IPv6) jest jak do tej pory najczęściej wdrażanym rozwiązaniem. Urządzenie stosujące go może komunikować się z urządzeniami IPv4, urządzeniami IPv6 oraz innymi urządzeniami z obsługą podwójnego stosu (między dwoma urządzeniami uzgadniana jest wersja IP, zgodnie z którą przebiega komunikacja). Podobnie działają mechanizmy DNS: jeżeli urządzenie o podwójnym stosie odpyta o nazwę przeznaczenia i DNS zwróci adres IPv4 (rekord A DNS), wysłany zostanie pakiet IPv4. Jeżeli odpowiedź DNS dotyczy adresu IPv6 (rekord AAAA), wysłany zostanie pakiet IPv6. Istnieje jeden problem, wynikający z prostoty stosowania podwójnego stosu. Jeżeli zamierzamy wykorzystać podwójny stos w każdym miejscu sieci, wszystkie urządzenia będą musiały posiadać zarówno adresację IPv6 oraz IPv4. W praktyce, ze względu na ograniczoną liczbę adresów IPv4, jest to niemożliwe na szeroką skalę. Podwójny stos był idealną strategią dziesięć lat temu, gdy istniało jeszcze wiele adresów IPv4 do rozdzielenia.

Obecnie podwójny stos nie jest żadną opcją dla koegzystencji IPv4/IPv6. Należy raczej powrócić do mechanizmów znanych od lat 90. pod nazwą NAT. Dostępnych jest wiele sposobów rozszerzania przestrzeni adresowej o IPv6: CGN (Carrier-Grade NAT), NAT464, Dual-Stack Lite, IVI, A+P. Wyzwanie polega na podjęciu decyzji: którą propozycję wybrać jako najpraktyczniejszą dla większości sieci. Żadna z technik nie została szeroko wdrożona, a szczegóły niektórych są nadal dopracowywane przez IETF.

NAT klasy operatorskiej

Podstawowy problem z podwójnym stosem wynika z potrzeby przypisania dla każdego urządzenia sieciowego zarówno adresu IPv4, jak i IPv6. Trudno jednak konfigurować adresy IPv6 oraz IPv4 na każdym interfejsie, jeżeli kończą się adresy IPv4.

Istnieją mechanizmy, które pozwalają rozwiązać ten problem. Dlaczego nie realizować translacji adresów (NAT) klientów IPv6 pod adresacją IPv4? Pozwoli to klientom rozpocząć pracę z wykorzystaniem IPv6, podczas gdy nadal zapewniona zostanie łączność z sieciami IPv4. Taka usługa nazywa się CGN (Carrier Grade NAT). Tradycyjny NAT pojawia się na brzegu sieci klienta, gdzie urządzenie jest przyłączone do dostawcy usług i tłumaczy adresy prywatne IPv4 na jeden lub kilka adresów IP publicznych otrzymanych od dostawcy. Technologia CGN pojawia się w sieci dostawcy usług.

Technologia CGN jest przeznaczona dla operatorów i zapewne będzie wdrażana w routerach klasy operatorskiej. Jak wykorzystać mechanizm CGN do współpracy z adresacją IPv6? Jeżeli klienci i ich urządzenia otrzymają adresację IPv6, to dzięki mechanizmom CGN będzie możliwa translacja tej adresacji na IPv4 przez operatora. Mechanizm ten stanowi podstawę dla nowych rozwiązań translacji protokołów IPv4/IPv6. Technologia CGN zawsze jest realizowana na urządzeniach operatora.

NAT464

Innym rozwiązaniem problemu translacji IPv4/IPv6 jest wykorzystanie adresacji IPv6, między routerem operatora (realizującym funkcje CGN) oraz urządzeniem CPE (Customer Premises Equipment) klienta. Pakiet IPv4 pochodzący z sieci klienta jest tłumaczony przez mechanizm NAT46 na pakiet IPv6 na urządzeniu CPE. Z tego miejsca pakiet IPv6 jest przesyłany do bramki operatora, która realizuje funkcje CGN. W przypadku, gdy pakiet jest kierowany do sieci IPv4, zamieniany jest ponownie przez NAT64 z IPv6 na IPv4 (z adresem publicznym) za pomocą CGN. W przeciwnym wypadku wychodzi bezpośrednio do sieci IPv6. Taka architektura nazywana jest NAT464.