第1回　移行ソリューション、その選択肢を知る


A10ネットワークス株式会社
山村剛久
2012/3/26
これまでのIPv4アドレス在庫で「枯渇の日」を乗り切ったとしても、もう新たな割り当てはありません。この連載では、徐々に顕在化してくると思われるIPv4アドレス枯渇問題を乗り切り、段階的にIPv6対応を進めていく手助けとなるIPv6移行ソリューションを紹介します。（編集部）

現実となったIPv6移行の日

　約1年前となる2011年4月15日に、JPNICにおいてIPv4アドレスの割り振りが終了しました。ついにIPv4枯渇カウントダウンの最後の日がきてしまったわけですが、翌日からすぐに、現場で問題が発生しているかというとそうではありません。なぜなら、まだJPNICから割り当てられたv4アドレスは、ISPの在庫として残っているからです。

【関連記事】
日本でもIPv4アドレス在庫が枯渇、分配方法は新ルールへ
http://www.atmarkit.co.jp/news/201104/15/ipv4.html

　しかしながら、その在庫もそう長くは保ちません。2012年度から徐々にIPv4アドレスの枯渇問題が現場で顕在化してくると思われます。つまり、インターネット回線を申し込んでも、アドレスがないので申し込みを受けられない、という事態が発生することが考えられます。そういう観点でいえば、2012年は昨年までとは緊迫度が異なります。

　ならば一気にすべてをIPv6に――というのが理想ではありますが、現実にはそうはいきません。

　インターネットはいろいろなサービス事業者（データセンター事業者／IX／バックボーン／アクセスライン／ケーブルテレビ事業者／モバイルオペレータなど）の集合体です。ネットワークをIPv6化にするには、ルータなどの機器のアップグレードや運用の変更などのコストなども発生することから、事業性も考えると、どうしても足並みはそろいません。

　現実としては、コアバックボーン／アクセスライン／データセンターなどのサービスのIPv6化の足並みを見ながら、段階的にIPv6対応を進めていくための、IPv4／IPv6移行ソリューションが重要となってきます。

　今回の連載では、現在すでに利用可能なIPv4／IPv6移行ソリューションをいくつか紹介し、構成やコマンドを交えながら特徴を説明していきたいと思います。

さまざまなIPv4／IPv6移行ソリューション

　先にもお話ししたとおり、インターネットはさまざまな企業や組織が運営する、ネットワークデバイスの集合体です。そのため、それぞれの集合体もしくはサービスにより、IPv4／IPv6のサービスが混在する形となります。

　表1に、ホームデバイス／ISPやアクセス回線／宛先という、ネットワークを構成する3つの要素がIPv4なのかIPv6なのかによって、どのようなIPv4／IPv6移行ソリューションが選択可能かを分類しました。

ホームデバイス ISPやアクセス回線 宛先 ソリューション
IPv4 IPv4 IPv4 LSN（CGN）
IPv4 IPv6 IPv4 DS-Lite
4rd
IPv6 IPv6 IPv4 NAT64
SLB-PT
IPv6 IPv4 IPv6 6rd
IPv6 IPv6 IPv6 Dual Stack

　このようにIPv4／IPv6移行ソリューションは1つしかないというものではなく、ネットワーク構成などにより、いくつかの選択肢があります。筆者が所属しているA10ネットワークスでも、そのいくつかを提供しています。

　では以下に、各移行ソリューションの構成や特徴を簡単に紹介しましょう。

IPv4延命策の「LSN（CGN）」
図1　LSN（CGN）のアーキテクチャ（クリックすると拡大します）

■ネットワーク構成


IPv4（端末）←→IPv4（ISP／アクセス回線）←→IPv4（宛先）

■通信手法

NAT

■概要

　以前はLSN（Large Scale NAT）と呼んでいましたが、現在はCGN（Carrier Grade NAT）という呼び方をしています。この手法はIPv6への移行ではなく、IPv4枯渇対策もしくは延命のための手法です。

　この構成図では、宅内はIPv4（プライベート）、アクセス回線はIPv4（プライベート）、キャリアバックボーン内はIPv4（パブリック）の「NAT444」（IPv4←→IPv4変換を2度行うのでこのように書きます）構成です。

　IPv4インターネット側へ抜ける際には、1つのパブリックIPを複数のユーザーで共有することにより、必要なパブリックIPアドレスの数を削減します。それ自体は、従来のNATで行っている処理と何ら変わりないわけですが、“キャリアグレード”と呼んでいるからには理由があります。よりスケールし、キャリア側でサービスレベルをコントロールするため、以下のような付加機能がさらに備わっています。

・Full Cone NAT

　セッション確立後、グローバル側のどのIP／ポートからでもアクセスを可能にする、透過性が最も高いNAT方式

・Hair-pinning

　同じNAT配下の端末同士が、NATのグローバルIPを経由して通信できる機能

・User Quota（Fairness in sharing the resources）

　平等にグローバルIPを共有するため、各ユーザーが使用できるポート数に制限を設ける機能。TCP、UDP、ICMPそれぞれに最大使用可能セッション数を設定できる

・Sticky NAT（Internal IP to External IP mapping）

　NATセッション後も、一定の時間、同じ送信元の通信に対し同じグローバルIPを使用する機能

・LSN NAT Logging

　LSN NAT session作成時と開放時にロギングする機能（変換前の送信元IPアドレス／ポート→変換後の送信元IPアドレス／ポート／あて先IPアドレス／ポート）

アクセスラインが先にIPv6化しているなら「DS-Lite」
図2　DS-Liteのアーキテクチャ（クリックすると拡大します）

■ネットワーク構成

IPv4（端末）←→IPv6（ISP／アクセス回線）←→IPv4（宛先）

■通信手法

トンネル（IPv4 over IPv6）

■概要

　この手法は、宅内がIPv4（プライベート）、アクセスラインがIPv6、宛先がIPv4（パブリック）のケースに適用できます。つまりアクセスラインだけがすでにIPv6化できている場合です。日本では、KDDIの「auひかり」などが該当します。

　この場合、宅内のIPv4トラフィックをIPv4 over IPv6でトンネリングを行い、キャリア内のトンネルを終端するデバイスで、IPv4（プライベート）／IPv4（パブリック）のNAT変換を行ってインターネットへ転送します。

　宅内にIPv6端末があり、また宛先もIPv6対応している場合には、エンドツーエンドでIPv6通信ができているため、NATも何も行わず、そのまま転送することになります。

　このように、アクセスラインだけ先にIPv6化されたとしても、IPv4とIPv6が同時に使えるようになります。この場合、端末側とキャリア側の双方にDS-Liteをサポートしたデバイスが必要となります。
第1回　「移行ソリューション、その選択肢を知る」
現実となったIPv6移行の日
さまざまなIPv4／IPv6移行ソリューション
IPv4延命策の「LSN（CGN）」
アクセスラインが先にIPv6化しているなら「DS-Lite」
  それでも残るIPv4サーバへのアクセスを確保、「NAT64」
ロードバランスとの一石二鳥、「SLB-PT」
アクセスラインが取り残された場合には「6rd」
移行ソリューション導入時の注意点
さて、どこから手を付けよう？
「Master of IP Network総合インデックス」


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