IPv4向IPv6过渡技术的分析与研究
IPv4IPv6协议分析及过渡策略研究与实现
本文 通 过 对在 从ＩＰｖ４到ＩＰｖ６过渡阶段所采用的多种过渡策略进行 分析，重点研究和实现了ＩＰｖ４／ＩＰｖ６翻译网关技术，并针对应用程序的 过渡问题提出了一种利用ＩＰｖ６高级ＳＯＣＫＥＴ接口开发协议 无关通信软
件 的方案。
北了论文的研究背景，研究目的和内容。 第 二章 ＴＣＰ／ＩＰ协议族与ＩＰｖ６协议 讨论了ＩＰ网络研究的理论基 础，分析了ＩＰｖ６的体系结构和和ＩＰｖ６相关协议 内容。 第 三章 ＩＰｖ６过渡技术和实验环境组网方案 介绍了ＩＰｖ６过渡技术 的目标和 目前常用的基本方案 。最后，讨论如何组建ＩＰｖ６试验 网络。 第 四章 ＩＰｖ４／ＩＰｖ６翻译网关的设计和实现 分析了Ｐｖ４／ＩＰｖ６翻译网 关的实现算法、数据结构以及实现的关键技术，并进一步论述 了翻译 网关的设计和实现。最后对翻译网关的性能进行了优化。 第 五章 协议无关通信软件的开发 本章首先介绍 了ＩＰｖ６高级套接 口原理，然后讨论了协议无关通信软件的开发过程和步骤。最后利用 前面的讨论编写 了与协 议无关 的回显客户服务程序。
ＮＡＰＴ－ＰＴ ｉｓａ ｓｉｇｎ＇ｆｉｃａｎｔｍｅａｎｓｔ ｏｃ ｏｐｅｗ ｉｔｈｔ ｈｅｐ ｒｏｂｌｅｍ ｂｒｏｕｇｈｔ ａｂｏｕｔｉ ｎ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ ｆｒｏｍ ＩＰｖ４ｔ ｏ ＩＰｖ６．Ｔ ｏｂ ｅｇｉｎｗ ｉｔｈ，ｔｈ ｉｓｐ ａｐｅｒ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓＮ ＡＰＴ－ＰＴｉ ｎｇ ｒｅａｔｄ ｅｔａｉｌ，ｉｎ ｃｌｕｄｉｎｇａ ｄｄｒｅｓｓｔｒ ａｎｓｌａｔｉｏｎａ ｎｄ ｐｒｏｔｏｃｏｌｔｒ ａｎｓｌａｔｉｏｎ．Ｆ ｏｒｔｈ ｅｐ ｕｒｐｏｓｅｏ ｆｓ ａｖｉｎｇｓ ｃａｒｃｅＩ Ｐｖ４ａ ｄｄｒｅｓｓ ｒｅｓｏｕｒｃｅＮ ＡＰＴｉ ｓａ ｄｏｐｔｅｄｉ ｎａ ｄｄｒｅｓｓｔｒ ａｎｓｌａｔｉｏｎ．Ｐ ｒｏｔｏｃｏｌｔｒ ａｎｓｌａｔｉｏｎ ｉｓｂ ａｓｅｄｏ ｎｔ ｈｅｔ ｅｃｈｎｉｑｕｅｓｏ ｆｔｒ ａｎｓｌａｔｉｏｎｂ ｅｔｗｅｅｎｔ ｈｅｈ ｅａｄｅｒｏ ｆＩＰ ｖ４ ｐａｃｋｅｔｓａ ｎｄＩ Ｐｖ６＇，ａ ｓｗ ｅｌｌａ ｓｔ ｈｅｍ ｅｔｈｏｄｓｏ ｆｔ ｒａｎｓｌａｔｉｏｎｂ ｅｔｗｅｅｎ ＩＣＭＰｖ４ａ ｎｄ ＩＣＭＰｖ６，ｂ ｏｔｈ ｄｅｆｉｎｅｄ ｉｎＳ ＩＩＴ．Ａ ｂｏｖｅ ａｌｌ，ａ ｇａｔｅｗａｙ
IPv4向IPv6过渡技术的研究
关键词 ： Ｉ Ｐ ｖ ６ ； 过渡机制 ； Ｉ Ｓ Ａ Ｔ Ａ Ｐ ； ６ ｔ ｏ ４
中图分 类号 ： Ｔ Ｐ ３ ９ ３
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ： ２ ０ ９ ５— ２ １ ６ ３ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ３一 Ｏ Ｏ ６ ４— ０ ５
Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｎ Ｉ ｐ ｔ ｏ Ｉ Ｐ ｖ ６ Ｔｒ ａ ｎ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｔ ｓ ｍｓ
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｒ ａ ｐ ｉ ｄ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ Ｉ ｎ ｔ ｅ ｍｅ ｔ ， Ｉ Ｐ ｖ ４ ｇ ｒ ａ ｄ ｕ ａ ｌ ｌ ｙ ｒ ｅ ｖ ｅ ａ ｌ ｓ ａ ｖ ａ ｒ ｉ ｅ ｔ ｙ ｏ ｆ ｄ ｅ ｆ ｅ ｃ ｔ ｓ ，ａ ｎ ｄ ｉ ｔ ｃ ａ ｎ ｎ ｏ ｌ ｏ ｎ ｇ ｅ ｒ ｍｅ ｅ ｔ ｔ ｈ ｅ ｎ ｅ ｅ ｄ ｓ ｏ ｆ ｕ ｓ ｅ ｒ ｓ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｍａ ｎｄ ｓ ｏ ｆ ｎ ｅ ｔ ｗ ｏ ｒ ｋ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ．Ｉ ｎ ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｔ ｏ ｓ ｏ ｌ ｖ ｅ ｈｅ ｔ ｐ ｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍｓ ｃ ａ ｕ ｓ ｅ ｄ ｂ ｙ Ｉ Ｐ ｖ ４ ｅ ｘ ｈ ａ ｕ ｓ ｔ ｉ ｏ ｎ，
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IPv4IPv6过渡技术及分析
小结
• 隧道或转换技术各有其应用场景 • CNGI-CERNET2试商用将对两个方案进行 试验 • 过渡技术仍在发展之中，将不断完善 • IPv4/IPv6互联互通是IPv6的“killer Application” • CNGI-CERNET2试商用应对中国以至世界 的IPv4到IPv6的过渡积累经验
14
转换技术使用场景
The IPv4 Internet xlate DNS An IPv6 Network An IPv4 Network xlate DNS The IPv6 Internet
IVI {
Scenario 1 “an IPv6 network to the IPv4 Internet” < NAT64 Scenario 2 “the IPv4 Internet to an IPv6 network”
A/MX Response AAAA Response
23
转换方案（2）
CERNET 网管中心 校园网 主干 IVI IPv6 计算机 校园 IVI IPv6 计算机 校园 Non-IVI IPv6 计算机 主干 IVI 设备 IPv4 Internet 主干IVI DNS 主干IVI 网管 IPv4 /20
• IPv4/IPv6过渡技术
– 2004 IPv4 over IPv6 (tunneling) – 2006 IVI (translation)
6
过渡对策
• 目标
– 互联互通是最基本的需求
• 新发展的IPv6用户必须能与现有IPv4通信 • 现有IPv4用户在不久的将来必须与IPv6单栈用户通信
20
隧道方案（1）
• 核心网IPv6单栈，接入网双栈 • 非显式隧道（BGP扩展）
IPv4向IPv6过渡技术的研究与方案设计
IPv4向IPv6过渡技术的研究与方案设计摘要本文主要分析国内外IPv6的研究背景及意义,介绍IPv6的新特点以及国内外专家提出的比较成熟的IPv4向IPv6的过渡技术。
比如双协议栈技术、隧道技术和转换技术等。
并在着重分析隧道技术的基础上提出在校园网里实现IPv4向IPv6过渡的研究方案。
关键词：IPv4 IPv6 双协议栈技术隧道技术转换技术目录1 前言 (1)1.1 课题研究背景及意义 (1)1.2 国内外研究现状 (2)1.3 本论文主要工作及结构 (2)2 IPv6简介 (2)2.1 IPv6的提出 (2)2.2 IPv6的新特点 (3)2.3 IPv6的技术简介 (3)2.3.1 IPv6地址类型 (4)2.3.2 IPv6的基本报头 (5)2.3.2 IPv6的扩展报头 (7)3 IPv4向IPv6的过渡技术 (10)3.1 过渡要求 (10)3.2 过渡时期面临的问题 (11)3.2.1 IPv4向IPv6过渡时期的特点 (11)3.2.2 软件升级支持 (11)3.2.3 路由表容量的问题 (12)3.2.4 对扩展首部的支持 (12)3.2.5 报文转发效率 (12)3.2.6 服务质量的实施 (13)3.3 IPv4向IPv6的过渡技术 (13)3.3.1 双协议栈技术（Dual Stack） (13)3.3.2 隧道技术（Tunnel） (17)3.3.3 转换技术（NAT-PT） (23)4 IPv4向IPv6过渡的实验方案设计 (25)4.1 开发环境的建设 (25)4.2 实验模型的建立 (26)4.3 总体方案的设计 (29)4.3.1 方案概述 (29)4.3.2 本地管理模块 (30)4.3.3 用户服务模块 (32)5 总结 (35)参考文献 (36)Abstract ................................................. 错误！未定义书签。
IPv4向IPv6过渡技术研究与分析
能 以及对 流 媒体 的支 持 ， 网络 多媒体 的发展 、 务质 为 服 量 的控 制提 供 了 良好地 控制 平 台 。 Ｐ ６支持 网络 自动 Ｉｖ 配 置 ， 得 网络管 理更 加 方 便 。Ｉ ｖ 使 Ｐ ６拥 有更 高 的 安全
的报头 能够 加快 路 由选择 速度 。与 Ｉ ｖ Ｐ ４报头 的 １ ５个
域 相 比 Ｉｖ Ｐ ６的 只有 ８个域 ， 以路 由器 在处理 固定 的 所
４ 字节 Ｉ ｖ Ｏ个 Ｐ ６报头 时更 加快捷 方便 。 由于上 述 Ｉ ｖ Ｐ６ 针对 Ｉ ｖ Ｐ ４的不 同数据报 头设 计方 式 ， 使得 两种 格式 的 数 据报 无 法 在现 有 网 络上 同时传 输 ， 因此 要 求 现 有 网
环境 中 ， 同发 挥作 用 。因此 ， 须提 供一 个平 稳 的过 共 必
络 地 址 资 源 有 限 ， 理 论 上 讲 ， 址 １６ ０万 个 网 络 、 从 编 ０ ４ 亿 台主机 。 国互联 网 络信息 中心 （ ＮＮＩ 发 布 的 Ｏ 中 Ｃ Ｃ）
统计报告显示 ， 止 ２１ 截 ０ ０年 ６月 中 国 Ｉ ｖ Ｐ ４地 址 数 量
（ 太原理 工 大 学 阳泉 学院 山 西阳泉
０ ５０ ） ４ ０ ０
【 摘 要 】随着 网络 的需求 量越来 越 大 ， 得 互联 网采 用 Ｉ ｖ 使 Ｐ ４技术 产 生 的地 址 数量 远不 能 满足 用 户 的需求 ， 址 地
数 量严 重制 约 了互联 网络 的发展 。 先介 绍 了Ｉ ｖ 首 Ｐ ４与 Ｉ ｖ Ｐ ６两种 协议 的共存 状 况 下 的互 相通 信 ， 析 了其 中的制 分 约 因素 。采 用 了双协 议 栈技 术、 隧道 技 术和 协议 转化 等技 术 解决 互联 互通 问题 ，并 对这 几种技 术进 行 了分 析 与
IPv4向IPv6过渡技术的研究
IPv4向IPv6过渡技术的研究艾书明;田志宏【摘要】随着Internet的迅猛发展,IPv4逐渐暴露出各种各样的缺陷,已经不能满足用户的需求和网络发展的需求.为了解决IPv4耗尽带来的问题,IETF着手研究开发IPv6协议,能基本解决目前IPv4所存在的大部分弊端.不过IPv6不可能立刻替代IPv4,所以在相当一段时期内两者将共存.如何将IPv4网络过渡到IPv6是迫切考虑的.介绍了IPv4与IPv6的优异差别,分析了几种常见的过渡技术:双栈技术、隧道技术、NAT-PT协议转换.同时主要介绍了隧道技术中的ISATAP、6to4两种技术.并对三种过渡技术的优异性进行了比较.【期刊名称】《智能计算机与应用》【年(卷),期】2013(003)003【总页数】5页(P64-68)【关键词】IPv6;过渡机制;ISATAP;6to4【作者】艾书明;田志宏【作者单位】哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院,哈尔滨150001;哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院,哈尔滨150001【正文语种】中文【中图分类】TP3930 引言当前的网络层协议首推就是IPv4协议，但是随着海量数据业务、实时语音通话业务以及各样多媒体业务的蓬勃发展，同步也伴随着Internet用户数量的迅猛增长，以及第三代移动通讯网络——3G网络的快速发展，IPv4业已暴露由于其自身设计而产生的固有缺陷，特别是导致网络地址的极度匮乏。
这也成为推动下一代互联网网络层协议IPv6得到大力研究和瞩目进展的主要动力。
为了解决IPv4所产生的诸多问题，IETF(Internet Engineer Task Force，因特网工程任务组)从上世纪90年代末就着手解决此类问题，研发成功了下一代互联网网络层协议——IPv6协议。
IPv6协议对原有的地址空间进行了扩展，由曾经的32位扩展到现在的128位，这就从根本上解决了由于IPv4地址匮乏引发的种种问题。
同时，IPv6缩短了数据帧头，有效地减小了数据开销;并进一步采用了认证和加密技术，更好地支持了身份认证等;而且，也支持着IPsec(Internet Protocol Security)，由此保证了通信传输中的安全性;另外，还能提供更好的服务。
IPv4向IPv6的过渡技术研究
《有线电视技术》 2019年第3期 总第351期1 引言虽然当前将IPv4技术过渡到IPv6技术时不存在较大难度，然而由于当前网络大多数都是采用IPv4技术，基于IPv4的网络设备和终端设备的数量庞大，因此会提升过渡工作的成本，因此在较短时间内无法高效完成IPv4技术过渡，而是需要在漫长发展过程中逐渐过渡，所以在此过渡阶段IPv4与IPv6将长时间共存，并且在对IPv6技术进行部署时必须做到平滑过渡，确保业务系统和网络服务的运行稳定性和持续性。
2 IPv6部署进程2.1 初级阶段IPv4网络是初级阶段网络形态的主导技术，由于IPv6属于网络信息孤岛，因此只能够在局部范围内进行部署，这就造成IPv6技术处于初级发展阶段。
2.2 共存阶段在骨干网中ISP开始部署IPv6业务平台，能够在较大程度上推动IPv6技术的部署，逐渐扩大了IPv6网络的规模。
2.3 主导阶段在未来发展中，IPv6技术会逐渐替代IPv4技术，因此在主导阶段中将以IPv6作为网络主导，将会使ISP骨干网络逐渐升级为IPv6技术，群众也逐渐开始接受IPv6技术，此时IPv4的存在方式处于信息孤岛状态，直到被IPv6技术全面替代。
由于全面推进IPv6技术的难度比较大，因此在未来发展中IPv4技术将与IPv6技术共存，并且需要不断进行技术改革和设备升级，并且逐渐改变用户的操作习惯。
3 IPv6网络之间的互通3.1 GER隧道该隧道属于点对点的独立隧道，隧道的两端设备均需要设置隧道接口，并且配置IPv6地址空间，这样能够直接对接两端的IPv6网络，确保网络层面的通信效果。
隧道接口中需要制定目的地址与源地址，其中前者对应入口IPv4地址，后者对应出口的IPv4地址，并且作为IPv4报文封装的地址，这样能够在IPv4网络中传递IPv6协议数据报文。
GRE属于承载协议，因此在该报文中IPv6会作为乘客协议被封装。
3.2 手动隧道手动隧道也是属于隧道入口封装，通过IPv4网络传输等，在以上环节中与GRE隧道比较类似，该隧道在数据封装上与GRE隧道存在差异性。
IPv4向IPv6过渡场景分析
IPv4向IPv6过渡场景分析在今后一段时间内，IPv4和IPv6将长期共存，这种共存的趋势将会随着IPv4地址的进一步消耗逐渐过渡为以IPv6为主导的情形。
目前，随着IPv4地址紧缺所导致的IPv4和IPv6的过渡共存场景主要包括以下几个方面：（1）IPv4 NAT（Network Address Translator）及NAT444 IPv4的NAT解决方案是暂时缓解IPv4地址消耗的有效途径，已被广泛使用。
NAT可以使用端口复用，这样一个用户（或一个单位、部门）获得的惟一一个公网IP地址可以由多个用户使用。
在IPv4 NAT的基础上，随着IPv4地址的进一步紧缺，用户的公网地址也无法得到的情况下，运营商网络也开始使用私用地址，这样NAT的位置就由用户终端设备（Customer Premises Equipment，CPE）侧移到了接入汇聚处，因此就出现了双层NAT（见图1）。
在该方案增加了系统的复杂性，限制了较多应用的部署与开展，具有可扩展性、安全性、端对端可靠性的问题。
图1 双NAT过渡场景（2）纯IPv6接入初期随着IPv4地址消耗殆尽，此时用户已无法得到IPv4地址，这时便出现了纯IPv6接入的应用场景，即用户接入的网络是纯IPv6，而不支持IPv4。
由于在此阶段仍然存在着大量的IPv4应用与服务，因此IPv4与IPv6的共存阶段具有以下两个长尾特征：●操作系统的长尾特征。
虽然目前的主流操作系统（Windows XP，Vista，Linux等）都已经能够支持IPv6，但对纯IPv6的支持还不够。
例如，XP尚不能在纯IPv6环境中处理DNS请求。
此外，一些IPv4的应用无法很快升级到IPv6，一些电子设备目前也只能支持IPv4。
因此，这就要求在纯IPv6的接入环境中仍然能够使用IPv4的应用以及IPv4的操作系统。
●服务与内容的长尾特征。
目前IPv6的服务还比较少，这就要求在纯IPv6的介入环境中仍然能够保持IPv4服务的连通性。
IPv4／IPv6过渡技术的研究
IPv4／IPv6过渡技术的研究IPv4协议以其简单易用性获得了巨大的成功，然而随着计算机技术、通信技术和互联网事业的持续飞速发展、用户数量的骤增，网络规模不断扩大，在促进经济社会发展的同时。
也造成了32位IPv4地址资源严重不足。
据ICANN公布的最新数据：IPv4地址已在2011年8月耗尽。
同时，随着网络设备和节点的急剧增加，IPv4协议已经严重暴露出诸如路由表庞大、QoS、安全、移动通信等方面的缺点和不足。
为解决IPv4协议的诸多缺点和不足，保证网络健康有序的发展，Internet工程任务组(IETF)着手开发了IPv6协议。
该协议将地址位增大到128位。
彻底解决了当前IP地址严重短缺的问题．同时内嵌的IPSec等技术也对IPv4协议的安全性等问题做了相应的解决。
IPv6的出现不仅解决了网络地址资源数量的问题，同时也为众多终端设备接人互联网提供了深入社会每个角落的真正的宽带网，而且它所带来的经济效益将非常巨大。
然而目前互联网中IPv4仍然占据主导地位，如何使现有的IPv4和人们憧憬的IPv6之间相互通信和共存，成为摆在人们面前的首要任务。
若要IPv6最终取代IPv4，使未来的互联网全面过渡到IPv6局面，如何使现有的IPv4和人们憧憬的IPv6之间相互通信和共存，成为摆在人们面前的首要任务。
而且IPv4向IPv6的过渡不是一蹴而就的，所以目前要做的首要任务就是使IPv6和IPv4共存。
IETF(Internet Engineer Task Force)认为，目前最佳的解决方案是共存而不是过渡。
1. IPv4到IPv6的几种过渡策略由于当前网络运行的IPv4协议己经相当成熟，基于IPv4协议的各种软、硬件资源非常丰富。
IPv4网络经过多年的发展，规模已十分庞大。
IPv4网络结构极其复杂，不能完全通过现有的过渡机制来实现简单的过渡，同时基于IPv4的网络设备和应用不能通过简单的升级来实现对IPv6的支持。
IPv4向IPv6过渡技术分析
Ｔ Ｃ Ｐ ／ Ｕ Ｄ Ｐ ｔ ￣ｉ Ｋ
■—
…
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１
物 理 网络
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图 １ 双 协 议 栈 结构
双 协 议栈 结 构 如 图 １ 所 示 。支 持 双协 议 栈 的节 点可 以同时 接 收和 发 送 Ｉ Ｐ ｖ ４ 和Ｉ Ｐ ｖ ６两种 数 据 包 ， 根 据 数 据包 头 中的版 本 号 来判 断 应 该使 用哪 种协 议 栈 。Ｉ Ｐ数 据 包 的版 本 号为 ４ 时 ，由 Ｉ Ｐ ｖ ４ 协 议栈进 行 处理 ， 若版 本号 为 ６时 ， 则由 Ｉ Ｐ ｖ ６协议 栈处 理 。 双 协议 栈技 术 的最大优 点是 网络 规划 相对 简单 ， 实 现容 易 ，
目前 全球 因特 网采 用的 是 Ｔ Ｃ Ｐ ／ Ｉ Ｐ协议 ， Ｉ Ｐ是 网络层 协议 ， 属 于核 心协 议 。传 统的 Ｉ Ｐ ｖ ４ 地 址长 度 为 ３ ２位 ，目前 的 Ｉ Ｐ 地 址 空 间 已经无 法满 足 迅速 膨胀 的因特 网 规模 。Ｉ Ｐ ｖ ６将把 地址 长 度
扩 展至 １ ２ ８位 ， 是 Ｉ Ｐ ｖ ４地 址空 间的近 １ ６ ０ ０ 亿 倍 。Ｉ Ｐ ｖ ６的 出现 的匮乏 问题 。 ２ ． ２ 隧 道技 术 隧 道技 术 简 单 来说 是 一种 数 据包 的封 装 技术 ， 把一 种 协议
技术。
２ ． １ 双协 议 栈技 术 由 于在 漫 长 的过 渡 期 间 Ｉ Ｐ ｖ ４ 与Ｉ Ｐ ｖ ６ 两 种 协 议 需要 共 存 ， 因此 双 协 议 栈技 术 是 指在 网 络节 点 上 同 时运 行 Ｉ Ｐ ｖ ４和 Ｉ Ｐ ｖ ６两 种协 议 ， 该 节点称 为 Ｉ Ｐ ｖ ４ ／ Ｉ Ｐ ｖ ６ 节 点 。在 两种 协议 版本 下 Ｉ Ｐ ｖ ６ ／ Ｉ Ｐ ｖ ４节 点至少 拥有 一个 合法 地址 ， 既可 以配 置 Ｉ Ｐ ｖ ４ 地址 ， 同样 也 可 以配 置 Ｉ Ｐ ｖ ６ 地 址 。这 使双 协 议 栈 节 点 能 同时 与 纯 Ｉ Ｐ ｖ ４ 和纯 Ｉ Ｐ ｖ ６ 网络 进行 通信 ， 针对 的对 象 是通信 端节 点 。
说明ipv4向ipv6过渡的方式
说明ipv4向ipv6过渡的方式IPv4向IPv6过渡的方式随着互联网的快速发展，IPv4地址已经不足以支撑全球范围内的互联网连接。
为了解决这一问题，IPv6协议被提出并逐渐得到普及。
然而，由于IPv4和IPv6之间的不兼容性，需要采取一些过渡方案来平稳地完成从IPv4向IPv6的过渡。
本文将详细介绍几种常见的IPv4向IPv6过渡方式。
一、双栈技术双栈技术是指在网络设备上同时部署IPv4和IPv6协议栈，使得设备可以同时支持两种协议。
这种方式可以保证网络设备在过渡期内能够正常工作，并且不会影响现有的IPv4网络通信。
在双栈技术中，每个主机都拥有一个唯一的IPv6地址和一个唯一的IPv4地址，这样就可以实现从IPV4向IPV6过度。
二、隧道技术隧道技术是指通过在已有的IPV4网络上建立一个虚拟IPV6通道来实现IPV6数据包在IPV4网络中传输。
隧道技术分为两种：自动隧道和手动隧道。
1.自动隧道自动隧道是指通过IPv4网络自动建立IPv6隧道，不需要手动配置。
这种方式可以在IPv4网络中传输IPv6数据包，但是需要使用一个特殊的IPv4地址作为隧道的目的地址。
2.手动隧道手动隧道需要手动配置，通过在已有的IPV4网络上建立一个虚拟IPV6通道来实现IPV6数据包在IPV4网络中传输。
这种方式可以使用任意的IPv4地址作为隧道的目的地址。
三、NAT-PT技术NAT-PT技术是一种将IPv6数据包转换为IPv4数据包并进行传输的技术。
它利用NAT（网络地址转换）技术将IPv6地址转换为IPv4地址，并且在传输过程中进行相应地转换。
这种方式可以实现从IPv6向IPv4的通信，但是不支持从IPv4向IPv6的通信。
四、双堆栈技术双堆栈技术是指在每个主机上同时部署两个协议栈：一个是支持IPV4协议栈，另一个是支持IPV6协议栈。
当主机要发送数据时，它会选择合适的协议栈来发送数据。
这种方式可以保证主机能够同时支持两种协议，并且不会影响现有的IPV4网络通信。
IPv4向IPv6平滑过渡技术的研究与实现
IPv4向IPv6平滑过渡技术的研究与实现摘要随着互联网的迅速发展，IPV4的有限地址空间已经基本耗尽，IPV4技术也逐渐暴露了许多问题和缺点，为获得更大的地址空间，提升网络整体吞吐量、增强安全性、提高服务质量，IPV6技术已逐步发展壮大起来。
但由于由于IPV6网络技术还不可能立刻替代IPV4技术，在一段时间内IPV4和IPV6会将会共存于一个网络应用环境中。
本文将介绍IPv6的诸多优点，分析几种常见过渡技术：双栈技术、隧道技术、NAT技术。
关键词IPv6；双栈技术；隧道技术；NAT技术随着互联网的迅速发展，IPV4的有限地址空间已经基本耗尽，同时IPV4技术也逐渐暴露了许多问题和缺点，为获得更大的地址空间，提升网络整体吞吐量、增强安全性、提高服务质量，IPV6技术已逐步发展壮大起来。
以IPV6为技术基础的下一代互联网不但可以支持现有IPV4网络上所提供的所有业务，更适合于拥有巨大数量的各种细小设备的网络，而不单纯是由计算机组成的网络。
IPV6的信息终端可能包括各种有线或者无线的计算类、通信类及消费类信息终端等。
为各种细小设备增加网络功能的成本不断下降，可以预见未来这些将连接到IPV6网络上的各种细小设备会更加广泛地服务于生产、生活，服务于政府的公共管理和公共服务。
IPV6协议将IP地址数位由原来的32位扩充到128位，彻底解决IPV4地址不足的问题。
同时IPV6采用了分级地址模式，地址层次丰富，采用了增强可聚合性的地址分配策略。
IPV6采用聚合机制，定义了非常灵活的层次寻址及路由结构，同一层次上的多个网络在上层路由器中表示为一个统一的网络前缀，这样可以显著减少路由器必须维护的路由表项，大大降低了路由器的寻路和存储开销，提高路由查找速度和路由聚合能力，从而提高网络的整体性能。
其ip地址的数量巨大、以及设计层次化的地址结构，非常适合于政务外网的实际需求，可以很好的标识省、市、县以及行业属性，可以大大简化现有的地址分配方案。
IPv4到IPv6的过渡技术及迁移过程浅析
IPv4到IPv6的过渡技术及迁移过程浅析摘要：IPv6是下一代互联网技术的核心标准之一，但若要完成从IPv4网络到IPv6网络的平滑过渡却需要一个相当长的过程。
目前解决过渡问题的基本技术主要有双协议栈、隧道和协议翻译技术。
在不同的过渡阶段，不同的网络环境要因地制宜，选择合适的转换机制，完成从IPv4网络到IPv6网络的迁移过程。
关键词：IPV4协议；IPV6协议，过渡技术1．引言IPv6做为下一代互联网技术的核心标准之一，从其诞生到广泛应用不可避免需要一个长期的过程。
IPv6提供长达128位的地址空间，采用分级地址模式、高效IP包头、服务质量、主机地址自动分配、认证和加密等多项技术，能够解目前IPv4诸如地址空间不足和路由表肥大等问题，对未来的网络应用提供更好的支持。
但对于仍然以IPv4为主体支撑的Internet而言，在IPv6网络流行于全球之前，总是有一些网络使用IPv6协议栈并希望能够与现有的IPv4网络共存并相互通信。
为达到这样一个目的，研究者必须开发出IPv4/ IPv6互通技术，以保证IPv4能够平稳过渡到IPv6；除此之外，互通技术应该对普通用户是“透明”的，对信息传递做到高效。
2．基本过渡技术在过渡的初期，Internet将由运行IPv4的“海洋”和运行IPv6的“小岛”组成，随着时间的推移，IPv6的海洋将逐渐变小，而IPv6的小岛将会越来越多，最终完全取代IPv4。
在过渡的初期，要解决的问题可能分为两大类：第一类就是解决这些IPv6小岛之间的通信问题；第二类就是解决IPv6小岛与IPv4海洋之间的通信的问题。
现在Internet上的网络设备大部分都是基于IPv4的，它在短时间内是不会很快过渡到IPv6的设备，在相对较长的一段时间内，IPv6网络将和IPv4网络共存，从原理上讲，从IPv4到IPv6的过渡技术可以分为三种：双协议栈技术、隧道技术和协议翻译技术。
2.1 双协议栈技术IPV6和IPV4是功能相近的网络层协议，两者都基于相同的物理平台，而且加载于其上的传输层协议TCP和UDP又没有任何区别。
IPv4与IPv6的过渡机制研究
学术研究2007.NO.15化工之友无可质疑,经过20多年的发展和完善,基于IPv4的互连网取得了巨大成功,然而随着Int ern et应用范围的扩大,IPv4日益暴露出它的弊端,地址空间缺乏、路由表急剧膨胀、缺乏安全性等使它不能满足这种日益增长的需要,必须通过新的协议来最终替代。
IPv6正是为解决IPv4中存在的问题而产生的。
在目前的过渡阶段,IPv6网络与IPv4网络并存,协议的过渡是很不容易,目前由于IPv4协议已经成功的使用了将近20年,基于IPv4的应用程序和设备已经相当成熟和具有相当的规模,不可能一夜之间完成所有升级变更。
而另一方面,IPv6的应用程序和设备还不成熟完备,这样必然会出现许多孤立的IPv6网络。
那么,如何完成从IPv4向IPv6的过渡？是我们急需解决的问题。
IPv4到IP V6的相互访问技术很多,如隧道技术、双协议栈技术、转换网关等。
隧道技术和双协议栈技术的主要特点是通信双方需要一方有双协议栈,所以不能在纯IP V4和IP V6网络之间实现通信。
转换网关即N AT-PT,用它可以实现纯IPV4和纯IPV6网络之间的通信。
本文主要对转换网关的工作原理进行深入讨论。
1IPv4向IP v6的过渡机制1.1双协议栈技术双协议栈技术就是主机或路由器可以在同一网络接口上运行IPv4协议栈和IPv6协议栈。
这种运行双协议栈的节点就是IPv4/ IPv6节点。
当这种节点和IPv6节点通信时,它就像一个纯IPv6节点,而当它与一个IPv4节点或者兼容IPv4的IPV6节点通信时,它就像一个纯IP v4节点。
这样,双栈节点既可以接收和发送IPv4包,又可以接收和发送IPv6包。
因而使得两个协议栈可以在同一网络中共存。
双协议栈技术的工作原理如图1所示。
实现双协议栈主要解决两个问题:1)双栈节点的地址位置。
因为双栈节点同时支持IPv4和IPv6协议,所以必须同时配置IPv4和IPv6地址。
2)通过DNS获取通信对方的地址。
有关IPv4向IPv6平滑过渡技术的分析与探讨
务器
Ｉｖ Ｐ ６主 机
图 ３Ｎ Ｔ Ｐ Ａ — Ｔ协 议 技 术 下 的 Ｉｖ／ ｖ 通 模 型 Ｐ４Ｉ ６互 Ｐ
＼
Ｉｖ／Ｐ ６双 协 议 主机 Ｐ ４Ｉｖ Ｉｖ Ｐ ６主机
该技术是指对 Ｉｖ Ｐ ４和 Ｉｖ Ｐ ６两种 网络协议在单个节 点同时
机 网络技 术也迅猛发展 ，尤其是 Ｉｔ ｔ ｎｅ 的发展非常快 ，人们 ｍｅ
对互 联 网需 求 的 日益膨 胀 ，对 Ｉ Ｐ地址 的需求不段增 加 ，Ｉｖ Ｐ４ 已经不 能满足 人们 的需求 ，在互联 网产 生的巨大社 会效 益和 经济效益 的前提下 ，其 也暴 漏出一些不足 之处 ，如安全性低 、 Ｉｖ Ｐ ４地址匮乏等 。近 日工信部发布 的 伍 联 网行业 “ 十二五 ” 发 展规划》 要 求 “ 二五” 期间 要求 骨干 网全 面支 持 Ｉｖ ， 十 Ｐ ６
都支持 的技术 。由于 Ｉｖ Ｐ ４与 Ｉｖ Ｐ ６是功能及应用都 十分 接近 的
网络层协议 ，属于 同一 物理平 台 ，对 其进 行加载 的传输 层协
议 Ｕ Ｐ和 Ｔ Ｐ也 是 完 全 相 同 的 ， 因此 Ｉｖ Ｄ Ｃ Ｐ ４和 Ｉｖ Ｐ ６协 议 是 可
以在 同一 主机上来实 现的 。该技 术 的工 作原理 ：在一 台主 机
与 ＳＩ 似 ，Ｎ Ｔ Ｐ ｌ Ｔ类 Ａ — Ｔ技术不 需要 对通信 节点进 行硬 件 或软件 的修改 ，主要是 对 Ｉｖ Ｐ ６和 Ｉｖ Ｐ ４数据报报头与字段 的翻
译进 行通信 的 。与 ＳＩ 比较 而言 ，Ｎ Ｔ Ｐ ｌ Ｔ相 Ａ — Ｔ技术是 把 Ｉｖ Ｐ４
网络的 Ｎ Ｔ技术在 ＳＩ Ａ ｌ Ｔ的 Ｉｖ Ｐ４地址选取下来进行应 用 ，是在 传统 Ｉｖ Ｐ４网络下 的 Ｎ Ｔ技 术对 Ｉｖ Ａ Ｐ４地址进行 分配 ，这 样就
IPv4向IPv6的过渡技术介绍
IPv4向IPv6的过渡策略邱翔鸥移动网络向移动IPv6的过渡过程中，IPv4的网络和业务将会在一段相当长的时间里与IPv6共存，许多业务仍然要在IPv4网络上运行很长时间，特别是IPv6不可能马上提供全球的连接，很多IPv6的通信不得不在IPv4网路上传输，因此过渡机制非常重要，需要业界的特别关注和重视。
IPv4向IPv6过渡的过程是渐进的，可控制的，过渡时期会相当长，而且网络/终端设备需要同时支持IPv4和IPv6，最终的目标是使所有的业务功能都运行在IPv6的平台上。
1、IPv4到IPv6的过渡方法从IPv4到IPv6的过渡方法有三种：网络元素/终端的双协议栈、网络中的隧道技术以及翻译机制。
其中双协议栈和隧道技术是主要的方法，而翻译机制由于效率比较低，只在不同IP版本的元素之间进行通信时才采用。
(1)网络元素和移动终端上的IPv4/IPv6双协议栈双协议栈是非常重要的过渡机制，从网络方面来看，网络设备(如GGSN)实现双协议栈对于实现IPv4和IPv6的接入点并完成IPv6-in-IPv4的隧道都是至关重要的，另外运营商IP网络和公众因特网边缘的边际路由器也应该是双栈路由器。
从移动终端来看，需要通过双协议栈来访问IPv4和IPv6的业务而不需要网络上的翻译机制。
(2)隧道技术如将IPv6的数据包封装在IPv4的数据包中并在隧道的另一端解除封装，这也是一种非常重要的过渡方法，隧道技术要求在封装和解除封装的节点上都有IPv4/IPv6双协议栈的功能。
隧道技术又分为自动和人工配置两种，人工配置的隧道技术是在隧道的终点人工配置到某个特定的IPv4地址；对于自动隧道技术来说，封装是自动在进行封装的路由器/主机上完成的，隧道终点的IPv4地址被包含在目的地址为IPv6地址的数据包中，如“6to4”隧道技术。
(3)网络上的IPv4-IPv6协议翻译器：翻译器是纯IPv4主机和纯IPv6主机之间的中间件，使两种主机不需要修改任何配置就可以实现彼此之间的直接通信，翻译器的使用对于移动终端来说是透明的，头标转换是一种重要的翻译机制，通过这种方法IPv6数据包的头标被转换为IPv4数据包的头标，或者反过来，IPv4转换为IPv6，有必要的时候对校验进行调整或重新计算，NAT/PT(Network AddressTranslator/Protocol Translator)就是采用这种机制的一种方法。
IPv4 ／ IPv6过渡技术研究
IPv4 ／IPv6过渡技术研究随着Internet的高速发展,现有的互联网核心协议IPv4的许多不足逐渐暴露出来,已经阻碍了Internet的发展。
为了解决IPv4的不足,业界研发了下一代Internet协议IPv6。
从IPv4升级到IPv6将有一个长期的过渡过程。
而要实现IPv4/IPv6的互操作,必须进行IPv4/IPv6转换网关的研究。
标签：IPv4;IPv6;转换网关;地址转换;协议转换1 引言随着Internet的飞快发展,越来越多的用户加入到互联网的使用中去。
目前全球上网的人数已经超过了10亿,到2010年将达到30亿。
现有的互联网主要是基于IPv4协议,这一协议的成功应用促成了互联网的迅猛发展。
但是,随着互联网用户数量不断增长以及对互联网应用要求的不断提高,以及如此惊人的发展速度,使得网络本身的发展遇到了障碍,IPv4协议的不足逐渐体现出来了。
最主要的几个问题是:第一,IP地址即将用尽。
随着接入Internet的设备数目的不断增加,根据IETF 专家的研究和预测,在2005年至2010年,基于IPv4的全球IP地址资源将全部分配完毕。
第二,路由表的快速增长。
由于IPv4地址方案不能很好的支持地址汇聚,现有的互联网正面临路由表不断膨胀的压力。
这使得大量的网络设备由于处理速度跟不上而被淘汰,浪费是很惊人的。
第三,对于如何简便配置以及对服务质量、移动性和安全性等方面的需求都迫切要求开发新一代IP协议。
为了彻底解决上述问题,互联网工程任务组织(IETF)开发出了一套新的互联网协议IPv6。
从1995年IPv6的主要规格被确定以后,IPv6便成为事实上的下一代IP协议的规范。
1996年2月美国新罕布什尔的IOL实验室首先将IPv6用于通信并进行了相互连接实验。
1997年,以验证IPv6为主要目的实验网络6bone发展为连接29个国家的大规模网络。
为了彻底解决互联网的地址危机,IETF在IPv6互联网协议中提出了128位地址,并于1998年进行了进一步的标准化工作。
IPv4向IPv6过渡技术分析
IPv4向IPv6过渡技术分析摘要随着Internet的飞速发展，IPv4地址已经几乎耗尽，IPv6必将取代IPv4，本文重点介绍了IPv4过渡到IPv6的三种关键技术，分别是双协议栈技术、隧道技术、协议转换技术，并分析了如何根据具体情况选择适合的技术。
关键词因特网；IPv4；IPv6；过渡技术中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2015）03-0244-01目前全球因特网采用的是TCP/IP协议，IP是网络层协议，属于核心协议。
传统的IPv4地址长度为32位，目前的IP地址空间已经无法满足迅速膨胀的因特网规模。
IPv6将把地址长度扩展至128位，是IPv4地址空间的近1600亿倍。
IPv6的出现能基本解决现存的大部分问题，因此IPv6将成为下一代互联网协议的核心标准之一。
1 过渡期间需遵循的原则由于IPv4协议与IPv6协议存在差异，因此在过渡期间需要遵循以下几点原则：1）保证IPv4和IPv6主机之间高效无缝的互相通讯。
2）在更新过程中避免设备之间的依赖性。
3）对于网络管理者和终端用户来说，过渡技术易于理解和实现。
4）需要解决过渡期间过渡技术本身的安全问题以及两种协议共存带来的安全隐患。
2 过渡的主要技术IPv4向IPv6过渡是一个循序渐进的过程，目前常用的技术主要有双协议栈技术、隧道技术、协议转换技术等三种过渡技术。
2.1双协议栈技术由于在漫长的过渡期间IPv4与IPv6两种协议需要共存，因此双协议栈技术是指在网络节点上同时运行IPv4和IPv6两种协议，该节点称为IPv4/IPv6节点。
在两种协议版本下IPv6/IPv4节点至少拥有一个合法地址，既可以配置IPv4地址，同样也可以配置IPv6地址[1]。
这使双协议栈节点能同时与纯IPv4和纯IPv6网络进行通信，针对的对象是通信端节点。
应用程序TCP/UDP协议IPv4协议IPv6协议物理网络图1 双协议栈结构双协议栈结构如图1所示。
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IPv4向IPv6过渡技术的分析与研究
作者：任晓光
来源：《中国管理信息化》2017年第01期
[摘要] 本文笔者在IPv4向IPv6差异的基础上进行分析，并详尽阐述目前三种主要的过渡技术，指明了过渡技术的优缺点和适用环境，对IPv4向IPv6过渡技术未来进行展望和总结，希望能够不断提升过渡技术的应用水平，充分发挥技术应用作用。
[关键词] 过渡技术；地址资源；服务质量
doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2017. 01. 096
[中图分类号] TN915.04 [文献标识码] A [文章编号] 1673 - 0194（2017）01- 0170- 02
0 引言
随着互联网应用技术的逐步推广，互联网用户要求也越来越高，而IPv4的弊端也逐渐显现出来，IPv4地址资源也面临随时耗尽的窘境。
下面我们就IPv4向IPv6过渡技术优势为切入点，对过渡技术进行简要介绍，以增进对IPv4向IPv6过渡技术的了解。
1 IPv4向IPv6过渡技术发展
IPv4协议是当前互联网技术的重要基础，它所采用的地址分配法应用成效显著，但随着互联网应用需求的不断提高，其技术弊端也逐渐显现出来，最大的问题就是地址资源即将耗尽，互联网路由表膨胀压力不断增加。
无论是从技术应用，还是从安全性等方面来讲，IPv4向
IPv6过渡技术升级已成当务之急。
IPv6协议就是在IPv4的基础上开发出来的，它继承了IPv4的优点，极大的丰富了互联网地址资源，实现了地址自动配置功能，这为互联网应用提供了更加安全的保证，促动了信息化进程的发展。
IPv4协议应用较为广泛，在许多网络和节点上均有使用，而IPv4与IPv6从某种程度上来说是两种互不兼容的协议，IPv6要想取代IPv4就必须要进行所有网络节点和主机升级，这不是一朝一夕的事。
在此之前必须要实现IPv4与IPv6共存，做好IPv4到IPv6的过渡，降低过渡成本。
2 IPv6的优势
2.1 地址资源充足
随着互联网规模的不断扩大，IPv4所采用的32位地址空间已经不能满足互联网发展需求，而IPv6极大的扩展了地址空间，更好的满足了互联网地址资源应用需求。
2.2 加强地址自动配置功能
IPv6不仅具有全状态地址自动配置功能，还具有无状态地址自动配置功能，这样极大的提升了网络配置的灵活性，不需手动操作就能够改变网络主机IP地址。
使用者可以轻松的引入新的设备，而不需要进行繁琐的网络设置，实现了设备的“即插即用”，创造了极大的网络应用便利。
2.3 简化报头结构
IPv6报头是IPv4报头长度的两倍，但是IPv4报头字节长度是时刻变化的，IPv6则保持固定不变，极大的节省了内容容量。
IPv6采用简化报头结构，有效的减少了路由器处理内容，摒弃了IPv4报头上几个作用不大的字段，提升了数据包处理效率。
2.4 提升服务质量
由于IPv4缺乏对互联网新业务类型的有效支持，虽然它严格遵循了Best Effort原则，但是IPv6的出现很好的补充了IPv4在这一方面的不足，因此，也更受欢迎和认可，简化的报头结构、特定服务元素和ICMP多播回访控制消息机制的应用极大的保证了数据信息的快速传递，极大的提升了网络服务质量和互联网应用水平，实现了视频流的高质量传输，推动了网络技术的发展。
除此之外，IPv6较之IPv4还有一项优势在于网络整体吞吐量、路由选择效率、安全性能的提升，这更好的满足了互联网发展需求，做到了与时俱进，提升了网络信息的利用率。
3 IPv4向IPv6过渡技术
IPv4向IPv6过渡技术是时代发展的必然，是顺应互联网发展需求的重要举措。
但是每个过渡过程都是循序渐进，而不是一蹴而就的。
IPv4向IPv6转换同样如此，想要短时间完成是不现实的。
因此，我们必须要对IPv4向IPv6过渡技术进行深入的研究，做好网络节点之间的有效连接，提高信息传递效率，下面我们就IPv4向IPv6过渡技术实施方案做出简要概述。
3.1 双协议栈技术
该技术采用了IPv4和IPv6两种协议在同一网络节点的安装，提升了节点通信的全面性，由于IPv4与IPv6功能较为相近，二者又属于同一物力平台。
IPv6协议就是在IPv4原有的基础上进行的改动，极大的保留了原有应用作用，提升了技术的兼容性。
由此可见，双协议栈技术能够同时支持两种协议，同时收发数据包。
虽然IPv4同IPv6在细节上有着一定的差异，但其根本应用原理十分相似。
双协议栈技术具有良好的互通性和易实现性。
为了提升不同节点通信效率，路由器上也应绑定双协议栈，但这样也会增加路由器负荷，降低其使用效率，因此，双协议栈技术仅能作为IPv4向IPv6过渡期间的短期使用。
3.2 隧道技术
IPv6网络技术相对独立，缺乏相互之间的连接，隧道技术能够发挥现有骨干网络作用，实现独立的IPv6网络的连接，它也是IPv4向IPv6过渡初期的应用技术。
简单来说，该技术就是通过一种协议实现对另一种协议数据的传输。
隧道两端也就是隧道的端点，同时也是双栈节点，它在隧道入口处封装数据包并进行传输。
隧道出口封装一般要做好过滤处理，以保证信息安全。
3.3 网络地址转换技术和协议转换技术
IPv4向IPv6过渡时期离不开网络地址转换和协议转换技术的应用，它采用在IPv4与IPv6交界处设置双协议栈的方式来实现网关转换，从而达到数据包兼容的作用，这种转换无需进行网络设备和结构变动就能够实现，极大的增加了IPv4和IPv6节点间的透明度。
现今采用的NAT-PT技术主要包括IVI网络地址转换技术以及NAT64网络地址转换技术，这些项技术给数据包通行创造了极大的便利，有效的降低了IPv4向IPv6过渡成本，具有较高的是应用价值。
但该技术仍存在一定的问题，它的性能难以适应大量转换要求，限制了网络平台扩展性和容量。
4 结语
IPv4向IPv6过渡技术是IPv6网络部署的重要基础性工作，是网络技术发展的重要过渡时期和转折点，我们必须要从实际出发，充分了解IPv4向IPv6过渡技术应用过程中存在的问题，并及时加以解决和处理，以便于更好地应对将会发生的网络升级问题，降低网络升级风险，加强互联网网络建设。
主要参考文献
[1]谭啸，彭浴.有关IPv4向IPv6平滑过渡技术的分析与探讨[J]；电脑编程技巧与维护，2012（18）：62-63.。