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付録 B. 例

付録 B. 例​

B.1. ゲートウェイベースのアーキテクチャ​

このアーキテクチャは住宅向けブロードバンド展開を対象とするが、IPv4 専用機器の導入基盤が重要な他の展開形態にも容易に適用できる。

WAN ポートに IPv4 ではなく IPv6 のみがプロビジョニングされた Dual-Stack Lite CPE のシナリオを考える。CPE は LAN（有線および無線）に対する IPv4 DHCP サーバーとして動作し、[RFC1918] アドレスを配布する。さらに、CPE は LAN 向けに IPv6 自動設定および／または DHCPv6 サーバーをサポートしてもよい。IPv4 専用機器が CPE に接続すると、CPE はその機器に [RFC1918] アドレスを配布する。デュアルスタック対応機器が CPE に接続すると、CPE は [RFC1918] アドレスとグローバル IPv6 アドレスを配布する。加えて CPE は、事業者ネットワーク内の AFTR に向けた IPv4-in-IPv6 ソフトワイヤトンネル [RFC5571] を作成する。

機器が IPv6 サービスへアクセスする場合、IPv6 データグラムをネイティブに CPE へ送信する。CPE はトラフィックを IPv6 既定ゲートウェイへ上流方向にルーティングする。

機器が IPv4 サービスへアクセスする場合、[RFC1918] アドレスを送信元とする IPv4 データグラムを CPE に送信する。CPE は IPv4 データグラムを IPv4-in-IPv6 ソフトワイヤトンネルにカプセル化し、その IPv6 データグラムを AFTR に転送する。これは、通常 CPE が [RFC1918] アドレスをグローバル IPv4 アドレスへ NAT して上流へルーティングする処理とは対照的である。AFTR は IPv6 データグラムを受信すると IPv6 ヘッダをデカプセル化し、送信元アドレスに IPv4 から IPv4 への NAT を行う。

図 1 に示すように、この Dual-Stack Lite 展開モデルは、B4 要素を持つ Dual-Stack Lite ホームルーター、AFTR、およびホームルーター内でソフトワイヤ開始側（SI）[RFC5571] として動作する B4 要素と、AFTR 内のソフトワイヤ集線側（SC）[RFC5571] の間のソフトワイヤという三つの要素で構成される。AFTR はグローバル IPv4 アドレスプールを通じて複数の加入者を多重化するため、IPv4 から IPv4 への NAT 変換を実行する。加入者が使用する重複アドレス空間は、トンネル終端点の識別によって区別される。

                  +-----------+
                  |    Host   |
                  +-----+-----+
                        |10.0.0.1
                        |
                        |
                        |10.0.0.2
              +---------|---------+
              |         |         |
              |    Home router    |
              |+--------+--------+|
              ||       B4        ||
              |+--------+--------+|
              +--------|||--------+
                       |||2001:db8:0:1::1
                       |||
                       |||<-IPv4-in-IPv6 softwire
                       |||
                -------|||-------
              /        |||        \
             |   ISP core network  |
              \        |||        /
                -------|||-------
                       |||
                       |||2001:db8:0:2::1
              +--------|||--------+
              |        AFTR       |
              |+--------+--------+|
              ||   Concentrator  ||
              |+--------+--------+|
              |       |NAT|       |
              |       +-+-+       |
              +---------|---------+
                        |192.0.2.1
                        |
                --------|--------
              /         |         \
             |       Internet      |
              \         |         /
                --------|--------
                        |
                        |198.51.100.1
                  +-----+-----+
                  | IPv4 Host |
                  +-----------+

                  Figure 1: Gateway-Based Architecture

注:

  • Dual-Stack Lite ホームルーターは、ホストと同一リンク上に置く必要はない。
  • Dual-Stack Lite ホームルーターは、事業者ネットワーク内の Dual-Stack Lite ルーターで置き換えてもよい。

この解決策は IPv4 データグラムを受け取り、ソフトワイヤを越えて送信する IPv4-in-IPv6 ソフトワイヤデータグラムへ変換する。対応する終端点では IPv4 データグラムをデカプセル化し、ソフトワイヤからの変換に基づいて変換済み IPv4 アドレスを挿入する。

B.1.1. メッセージフローの例​

図 2 の例では、AFTR の変換表を IP/TCP（10.0.0.1/10000）と IP/TCP（192.0.2.1/5000）の間で転送するよう構成する。すなわち、アドレス 10.0.0.1 のホストから TCP 宛先ポート 10000 を用いて Dual-Stack Lite ホームルーターが受信したデータグラムは、インターネット上で IPv4 送信元アドレス 192.0.2.1、TCP 送信元ポート 5000 を持つデータグラムに変換される。

                  +-----------+
                  |    Host   |
                  +-----+-----+
                     |  |10.0.0.1
     IPv4 datagram 1 |  |
                     |  |
                     v  |10.0.0.2
              +---------|---------+
              |         |         |
              |    home router    |
              |+--------+--------+|
              ||        B4       ||
              |+--------+--------+|
              +--------|||--------+
                     | |||2001:db8:0:1::1
      IPv6 datagram 2| |||
                     | |||<-IPv4-in-IPv6 softwire
                -----|-|||-------
              /      | |||        \
             |   ISP core network  |
              \      | |||        /
                -----|-|||-------
                     | |||
                     | |||2001:db8:0:2::1
              +------|-|||--------+
              |      | AFTR       |
              |      v |||        |
              |+--------+--------+|
              ||  Concentrator   ||
              |+--------+--------+|
              |       |NAT|       |
              |       +-+-+       |
              +---------|---------+
                     |  |192.0.2.1
     IPv4 datagram 3 |  |
                     |  |
                -----|--|--------
              /      |  |         \
             |       Internet      |
              \      |  |         /
                -----|--|--------
                     |  |
                     v  |198.51.100.1
                  +-----+-----+
                  | IPv4 Host |
                  +-----------+

                       Figure 2: Outbound Datagram
データグラムヘッダフィールド内容
IPv4 datagram 1IPv4 Dst198.51.100.1
IPv4 Src10.0.0.1
TCP Dst80
TCP Src10000
IPv6 datagram 2IPv6 Dst2001:db8:0:2::1
IPv6 Src2001:db8:0:1::1
IPv4 Dst198.51.100.1
IPv4 Src10.0.0.1
TCP Dst80
TCP Src10000
IPv4 datagram 3IPv4 Dst198.51.100.1
IPv4 Src192.0.2.1
TCP Dst80
TCP Src5000

データグラムのヘッダ内容

Dual-Stack Lite ホームルーターがデータグラム 1 を受信すると、B4 要素はそれをデータグラム 2 にカプセル化し、ソフトワイヤ経由で Dual-Stack Lite キャリアグレード NAT へ転送する。

AFTR のトンネル集線側がデータグラム 2 を受信すると、IPv4 データグラムを NAT へ渡す。NAT はその NAT 表から、TCP 送信元ポート 10000 でソフトワイヤ上に受信したデータグラムを、IPv4 送信元アドレス 192.0.2.1、TCP 送信元ポート 5000 を持つデータグラム 3 に変換すべきと判断する。

図 3 は AFTR が受信する着信メッセージを示す。AFTR の NAT 機能がデータグラム 1 を受信すると、変換表で IP/TCP 宛先情報を検索する。図 3 の例では、NAT は TCP 宛先ポートを 10000 に変更し、IP 宛先アドレスを 10.0.0.1 に設定して、データグラムをソフトワイヤへ転送する。ホームルーターの B4 は、着信ソフトワイヤデータグラムから IPv4 データグラムをデカプセル化し、ホストへ転送する。

                  +-----------+
                  |    Host   |
                  +-----+-----+
                     ^  |10.0.0.1
     IPv4 datagram 3 |  |
                     |  |
                     |  |10.0.0.2
              +---------|---------+
              |       +-+-+       |
              |    home router    |
              |+--------+--------+|
              ||        B4       ||
              |+--------+--------+|
              +--------|||--------+
                     ^ |||2001:db8:0:1::1
     IPv6 datagram 2 | |||
                     | |||<-IPv4-in-IPv6 softwire
                     | |||
                -----|-|||-------
              /      | |||        \
             |   ISP core network  |
              \      | |||        /
                -----|-|||-------
                     | |||
                     | |||2001:db8:0:2::1
              +------|-|||--------+
              |       AFTR        |
              |+--------+--------+|
              ||   Concentrator  ||
              |+--------+--------+|
              |       |NAT|       |
              |       +-+-+       |
              +---------|---------+
                     ^  |192.0.2.1
     IPv4 datagram 1 |  |
                     |  |
                -----|--|--------
              /      |  |         \
             |       Internet      |
              \      |  |         /
                -----|--|--------
                     |  |
                     |  |198.51.100.1
                  +-----+-----+
                  | IPv4 Host |
                  +-----------+

                       Figure 3: Inbound Datagram
データグラムヘッダフィールド内容
IPv4 datagram 1IPv4 Dst192.0.2.1
IPv4 Src198.51.100.1
TCP Dst5000
TCP Src80
IPv6 datagram 2IPv6 Dst2001:db8:0:1::1
IPv6 Src2001:db8:0:2::1
IPv4 Dst10.0.0.1
IPv4 Src198.51.100.1
TCP Dst10000
TCP Src80
IPv4 datagram 3IPv4 Dst10.0.0.1
IPv4 Src198.51.100.1
TCP Dst10000
TCP Src80

データグラムのヘッダ内容

B.1.2. 変換の詳細​

AFTR は、ソフトワイヤ／ポートの組と IPv4 アドレス／ポートの組の間を変換する NAT を持つ。この同じ変換を、装置の外部インターフェース上で受信する IPv4 データグラムと、装置内のソフトワイヤ終端点から受信する IPv4 データグラムに適用する。

図 2 では AFTR の変換器ネットワークインターフェースがインターネット上にあり、ソフトワイヤインターフェースが Dual-Stack Lite ホームルーターに接続する。AFTR 変換器は次のように構成する。

ネットワークインターフェース: IPv4 宛先アドレスと TCP 宛先ポートを、ソフトワイヤ識別子と TCP 宛先ポートに変換する。

ソフトワイヤインターフェース: ソフトワイヤ識別子と TCP 送信元ポートを、IPv4 送信元アドレスと TCP 送信元ポートに変換する。

図 3 の変換は次のように動作する。

  • データグラム 1 は AFTR 変換器のネットワークインターフェースで受信する。変換器は変換表で IPv4 アドレス／ポートの組を検索し、IPv4 宛先アドレスを 10.0.0.1 に、TCP 送信元ポートを 10000 に書き換え、データグラムをソフトワイヤへ転送する。
  • IPv4 データグラムは Dual-Stack Lite ホームルーターの B4 で受信する。B4 機能は IPv4 データグラムを取り出し、Dual-Stack Lite ホームルーターはデータグラム 3 をホストへ転送する。
Softwire-Id/IPv4/Prot/PortIPv4/Prot/Port
2001:db8:0:1::1/10.0.0.1/TCP/10000192.0.2.1/TCP/5000

Dual-Stack Lite キャリアグレード NAT 変換表

Softwire-Id は Dual-Stack Lite CPE に割り当てる IPv6 アドレスである。同じ Dual-Stack Lite ホームルーターの背後にあるホストは同じ Softwire-Id を持つ。送信元 IPv4 アドレスは Dual-Stack Lite ホームルーターが割り当てる [RFC1918] アドレスであり、CPE の背後のホストごとに一意である。AFTR は、同一ソフトワイヤトンネル内で異なる IPv4 アドレスを送信元とするパケットを受信する。AFTR は Softwire-Id と IPv4 アドレス／ポート [Softwire-Id, IPv4+Port] を組み合わせ、同一 Dual-Stack Lite ホームルーターの背後にあるホストを一意に識別する。

B.2. ホストベースのアーキテクチャ​

このアーキテクチャは、Dual-Stack Lite インターフェースを実装するデュアルスタック対応機器の、新規かつ大規模な展開を対象とする。

Dual-Stack Lite ホスト機器が事業者ネットワークへ直接接続されるシナリオを考える。ホスト機器はデュアルスタック対応だが、グローバル IPv6 アドレスのみがプロビジョニングされる。さらにホスト機器は、よく知られたルーティング不能 IPv4 アドレスを事前設定する。第 10 節（IANA の考慮事項）を参照する。このよく知られたルーティング不能 IPv4 アドレスは、127.0.0.1 のループバックアドレスと似ている。Dual-Stack Lite を実装するすべてのホスト機器は同じアドレスを事前設定する。このアドレスは、機器が IPv4 サービスにアクセスする際の IPv4 データグラムの送信元に使用する。さらにホスト機器は AFTR に向けた IPv4-in-IPv6 ソフトワイヤトンネルを作成する。キャリアグレード NAT は事業者ネットワーク内に置かれる。

機器が IPv6 サービスにアクセスする場合、IPv6 データグラムを既定ゲートウェイへネイティブに送信する。

機器が IPv4 サービスにアクセスする場合、よく知られたルーティング不能 IPv4 アドレスを送信元とする IPv4 データグラムを生成する。次にホスト機器は、その IPv4 データグラムを IPv4-in-IPv6 ソフトワイヤトンネルにカプセル化し、IPv6 データグラムを AFTR へ送る。AFTR は IPv6 データグラムを受信すると IPv6 ヘッダをデカプセル化し、送信元アドレスに IPv4 から IPv4 への NAT を実行する。

このシナリオは有線ネットワークと無線ネットワークの両方で機能する。典型的な無線機器は、途中に CPE を置かず事業者へ直接接続する。

図 4 に示すように、この Dual-Stack Lite 展開モデルは、Dual-Stack Lite ホスト、AFTR、およびホスト内のソフトワイヤ開始側 B4 と AFTR 内のソフトワイヤ集線側の間のソフトワイヤという三つの要素で構成される。Dual-Stack Lite ホストは IPv6 サービスを持ち、AFTR と IPv6 トラフィックを交換できるものとする。

AFTR は、グローバル IPv4 アドレスプールを通じて複数の加入者を多重化するため、IPv4 から IPv4 への NAT 変換を実行する。Dual-Stack Lite ホストが使用する重複 IPv4 アドレス空間は、トンネル終端点の識別によって区別される。

この場合、Dual-Stack Lite ホストは、IANA が定義するよく知られた範囲 192.0.0.0/29 から IPv4 アドレス 192.0.0.2 を B4 インターフェースに設定する。また、予約済み範囲の最初の非予約 IPv4 アドレスである 192.0.0.1 を既定ゲートウェイのアドレスとして設定する。

              +-------------------+
              |                   |
              |  Host 192.0.0.2   |
              |+--------+--------+|
              ||        B4       ||
              |+--------+--------+|
              +--------|||--------+
                       |||2001:db8:0:1::1
                       |||
                       |||<-IPv4-in-IPv6 softwire
                       |||
                -------|||-------
              /        |||        \
             |   ISP core network  |
              \        |||        /
                -------|||-------
                       |||
                       |||2001:db8:0:2::1
              +--------|||--------+
              |       AFTR        |
              |+--------+--------+|
              ||  Concentrator   ||
              |+--------+--------+|
              |       |NAT|       |
              |       +-+-+       |
              +---------|---------+
                        |192.0.2.1
                        |
                --------|--------
              /         |         \
             |       Internet      |
              \         |         /
                --------|--------
                        |
                        |198.51.100.1
                  +-----+-----+
                  | IPv4 Host |
                  +-----------+

                    Figure 4: Host-Based Architecture

この解決策は IPv4 データグラムを受け取り、ソフトワイヤを越えて送信する IPv4-in-IPv6 ソフトワイヤデータグラムへ変換する。対応する終端点では IPv4 データグラムをデカプセル化し、ソフトワイヤからの変換に基づいて変換済み IPv4 アドレスを挿入する。

B.2.1. メッセージフローの例​

図 5 の例では、AFTR の変換表を IP/TCP（192.0.0.2/10000）と IP/TCP（192.0.2.1/5000）の間で転送するよう構成する。すなわち、アドレス 192.0.0.2 のホストから TCP 宛先ポート 10000 を用いて受信したデータグラムは、インターネット上で IPv4 送信元アドレス 192.0.2.1、TCP 送信元ポート 5000 を持つデータグラムに変換される。

              +-------------------+
              |                   |
              |Host 192.0.0.2     |
              |+--------+--------+|
              ||        B4       ||
              |+--------+--------+|
              +--------|||--------+
                     | |||2001:db8:0:1::1
      IPv6 datagram 1| |||
                     | |||<-IPv4-in-IPv6 softwire
                     | |||
                -----|-|||-------
              /      | |||        \
             |   ISP core network  |
              \      | |||        /
                -----|-|||-------
                     | |||
                     | |||2001:db8:0:2::1
              +------|-|||--------+
              |      | AFTR       |
              |      v |||        |
              |+--------+--------+|
              ||  Concentrator   ||
              |+--------+--------+|
              |       |NAT|       |
              |       +-+-+       |
              +---------|---------+
                     |  |192.0.2.1
     IPv4 datagram 2 |  |
                -----|--|--------
              /      |  |         \
             |       Internet      |
              \      |  |         /
                -----|--|--------
                     |  |
                     v  |198.51.100.1
                  +-----+-----+
                  | IPv4 Host |
                  +-----------+

                       Figure 5: Outbound Datagram
データグラムヘッダフィールド内容
IPv6 datagram 1IPv6 Dst2001:db8:0:2::1
IPv6 Src2001:db8:0:1::1
IPv4 Dst198.51.100.1
IPv4 Src192.0.0.2
TCP Dst80
TCP Src10000
IPv4 datagram 2IPv4 Dst198.51.100.1
IPv4 Src192.0.2.1
TCP Dst80
TCP Src5000

データグラムのヘッダ内容

IPv4 パケットを送信する際、Dual-Stack Lite ホストはそれをデータグラム 1 にカプセル化し、ソフトワイヤ経由で AFTR へ転送する。

AFTR の集線側はデータグラム 1 を受信すると IPv4 データグラムを NAT へ渡す。NAT は変換表から、TCP 送信元ポート 10000 でソフトワイヤ上に受信したデータグラムを、IPv4 送信元アドレス 192.0.2.1、TCP 送信元ポート 5000 を持つデータグラム 3 に変換すべきと判断する。

図 6 は AFTR が受信する着信メッセージを示す。AFTR の NAT 機能がデータグラム 1 を受信すると、変換表で IP/TCP 宛先を検索する。図 6 の例では NAT は TCP 宛先ポートを 10000 に変換し、IP 宛先アドレスを 192.0.0.2 に設定して、データグラムをソフトワイヤへ転送する。ホスト内部の B4 は、着信ソフトワイヤデータグラムから IPv4 データグラムをデカプセル化し、ホストのアプリケーション層へ転送する。

              +-------------------+
              |                   |
              |Host 192.0.0.2     |
              |+--------+--------+|
              ||        B4       ||
              |+--------+--------+|
              +--------|||--------+
                     ^ |||2001:db8:0:1::1
     IPv6 datagram 2 | |||
                     | |||<-IPv4-in-IPv6 softwire
                     | |||
                -----|-|||-------
              /      | |||        \
             |   ISP core network  |
              \      | |||        /
                -----|-|||-------
                     | |||
                     | |||2001:db8:0:2::1
              +------|-|||--------+
              |       AFTR        |
              |      | |||        |
              |+--------+--------+|
              ||  Concentrator   ||
              |+--------+--------+|
              |       |NAT|       |
              |       +-+-+       |
              +---------|---------+
                     ^  |192.0.2.1
     IPv4 datagram 1 |  |
                -----|--|--------
              /      |  |         \
             |       Internet      |
              \      |  |         /
                -----|--|--------
                     |  |
                     |  |198.51.100.1
                  +-----+-----+
                  | IPv4 Host |
                  +-----------+

                       Figure 6: Inbound Datagram
データグラムヘッダフィールド内容
IPv4 datagram 1IPv4 Dst192.0.2.1
IPv4 Src198.51.100.1
TCP Dst5000
TCP Src80
IPv6 datagram 2IPv6 Dst2001:db8:0:1::1
IPv6 Src2001:db8:0:2::1
IPv4 Dst192.0.0.2
IPv4 Src198.51.100.1
TCP Dst10000
TCP Src80

データグラムのヘッダ内容

B.2.2. 変換の詳細​

AFTR の変換手順は付録 B.1.2 と同じである。違いの一つは、すべてのホストベース B4 が同じよく知られた IPv4 アドレス 192.0.0.2 を使用することである。ホストベース B4 を一意に識別するため、AFTR はホストごとに一意なホストベース B4 の IPv6 アドレスを使用する。

Softwire-Id/IPv4/Prot/PortIPv4/Prot/Port
2001:db8:0:1::1/192.0.0.2/TCP/10000192.0.2.1/TCP/5000

Dual-Stack Lite キャリアグレード NAT 変換表

Softwire-Id は Dual-Stack ホストに割り当てる IPv6 アドレスである。各ホストは一意な Softwire-Id を持つ。送信元 IPv4 アドレスはよく知られた IPv4 アドレスの一つである。AFTR は、異なるソフトワイヤトンネルから同じよく知られた IPv4 アドレスを送信元とする異なるホストのパケットを受信する可能性がある。ゲートウェイベースのアーキテクチャと同様に、AFTR は Softwire-Id と IPv4 アドレス／ポート [Softwire-Id, IPv4+Port] を組み合わせ、各ホストを一意に識別する。

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