IPV4过渡到IPV6的几个基本策略

２００６年第１期

能源技术与管理

ＩＰＶ４过渡到ＩＰＶ６的几个基本策略

张玉学

（苏州职业大学，江苏苏州２１５００４）

［摘要］在ＩＰＶ４网络流行，而ＩＰＶ６网络崛起的今天，可以采取双协议栈技术、隧道技术、翻译技术等一些策略，使ＩＰＶ４网络向ＩＰＶ６网络平稳过渡。

［关键词］ＩＰＶ４；ＩＰＶ６；ＮＡＴ；栈

［中图分类号］ＴＰ３９３．０３［文献标识码］Ｂ［文章编号］１６７２!９９４３（２００６）０１!０１０６!０２

０引言

目前版本的ＩＰ即ＩＰＶ４自从１９８１年发布以来，它所取得的成功是不可思议的——

—它容纳了硬件技术、异构网络以及网络规模的极度增长和不断变化。但是随着Ｉｎｔｅｒｎｅｔ的发展，ＩＰＶ４存在的一些不足日益明显，譬如对服务质量（Ｑｏｓ）、安全性、简便配置等的需求不能很好的满足，更重要的是，出现了迫在眉睫的ＩＰＶ４地址空间的耗尽问题。ＩＰＶ６应运而生，它弥补了ＩＰＶ４的不足，并且更多的考虑了网络的长远发展。

目前，世界各国对ＩＰＶ６的研究和开发蓬勃发展，ＩＰＶ６在数据通信网络、移动通信、家电方面都取得了进步并逐步投入应用。ＩＰＶ６已经被认为是下一代互联网络的核心标准之一，但是，协议的过渡的很不容易的，尤其是对于ＩＰＶ４仍然很好支撑着Ｉｎｔｅｒｎｅｔ的今天。那么，在ＩＰＶ６网络流行于全球之前，需要使用一定的技术，使ＩＰＶ４和ＩＰＶ６互通，以保证ＩＰＶ４能够平稳过渡到ＩＰＶ６［１］。

ＩＰＶ４向ＩＰＶ６过渡可以采取以下几个策略。１双协议栈技术

双协议栈技术是主机和路由器在同一网络接口上运行ＩＰＶ４栈和ＩＰＶ６栈。这种运行双协议栈的节点就是ＩＰＶ６／ＩＰＶ４节点，当这种节点和ＩＰＶ６节点进行通信时，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ＩＰＶ４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。因而两个协议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。

实现双协议栈主要要解决两个问题：①双栈节点的地址配置。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。就像纯ＩＰＶ４节点通信一样，ＩＰＶ６／ＩＰＶ４节点间的通信也需要一个ＤＮＳ解析器来同时解析两种ＤＮＳ地址记录，它可以同时返回ＩＰＶ４、ＩＰＶ６两种地址，解析器还必须对返回给应用层的地址类型作选择。

对于节点，要求在原有节点上开发ＩＰＶ６、ＩＣＭＰＶ６和邻居发现等程序；上层ＴＣＰ、ＵＤＰ对ＩＰＶ６的处理软件；修改与各种高层应用程序接口的Ｓｏｃｋｅｔ库，以支持ＩＰＶ６地址的接口扩充等［２］。

双协议栈技术互通性好，容易理解。但是，需要给每个新的运行着ＩＰＶ６协议的网络设备和终端分配ＩＰＶ４地址，不能解决ＩＰＶ４地址短缺问题。另外，相关的主机因为要同时运行ＩＰＶ４和ＩＰＶ６协议，而路由器也要同时存储所有的路由表，势必会使用更多的内存和ＣＰＵ能力。在ＩＰＶ６网络建设初期，ＩＰＶ４地址相对充足，双栈技术简单、直观的解决了ＩＰＶ４与ＩＰＶ６之间的通信，因此具有一定的可行性。

２隧道技术

隧道技术是指用ＩＰＶ４报文来封装ＩＰＶ６数据包，以使ＩＰＶ６数据包可以穿越ＩＰＶ４的网络。

图２显示两个纯ＩＰＶ６网络通过纯ＩＰＶ４网络实现互联，基于ＩＰＶ４隧道的ＩＰＶ６数据包传送分为封装、隧道管理和解封三个阶段：①封装。由隧道起始点创建一个ＩＰＶ４数据包，把ＩＰＶ６报文

图１双协议栈的工作原理

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作为ＩＰＶ４的净荷封装入ＩＰＶ４报文，形成一个新的ＩＰＶ４报文，给ＩＰＶ４协议字段的值为４１，表示这是一个经过封装的ＩＰＶ６数据包，源地址和目标地址分别为隧道端点的ＩＰＶ４地址。②隧道管理。在隧道中的网络结点运用ＩＰＶ４协议处理封装后的ＩＰＶ６数据报文，包括最大传输单元ＭＴＵ，报文生存时间ＴＴＬ等。③解封。隧道终端的节点接收到一个协议值是４１的数据报后，就知道该数据报已经进行了封装。如果该数据报经过了分段处理，则出口点主机将重组片段。然后剥离ＩＰＶ４报头，还原原始的ＩＰＶ６报文，按照ＩＰＶ６协议传递至最终目的地。

隧道技术的优点是可以直接通过ＩＰＶ４基础设施隧道至ＩＰＶ６网络，且只要求在隧道的入口和出口处对报文进行修改，对其他部分没有要求，因而技术容易实现。缺点是隧道端点需要时间和ＣＰＵ能力来封装和解封数据包，另外，不能实现ＩＰＶ４主机与ＩＰＶ６主机的直接通信。随着ＩＰＶ６网络的发展，会出现许多ＩＰＶ６网络，这些ＩＰＶ６网络需要通过ＩＰＶ４骨干网络互联，为了使孤立的ＩＰＶ６网络互通，可以使用隧道技术。

３转换技术

转换技术的核心在于地址和协议形式的转换。实际使用ＮＡＴ作为常用的方式，它的原理如图３所示。设结点Ａ的ＩＰＶ６地址为６９ＤＣ：Ｂ１，结点Ｂ的ＩＰＶ４地址为２２０．３６．５０．６，ＮＡＴ网关内部设有多个ＩＰＶ４地址，假设为１９２．１６．２１０／２４。假设结点Ａ给结点Ｂ发送数据，则数据报格式为ＩＰＶ６格式，并且源地址为６９ＤＣ：Ｂ１，目的地址为２２０．３６．５０．６，ＮＡＴ将ＩＰＶ６网络“内部地址”转换为“外部地址”，随机分配一个全球唯一的ＩＰＶ４地址给报文，作为新的源地址，并且对报文的协议结构进行一定的变换。一般，协议翻译器将ＩＰＶ６协议报文的报头中的字段映射到ＩＰＶ４协议报头的语义相近的字段。通过这些转换后，形成一个新的ＩＰＶ４报文，新报文的源地址为１９２．１６．２１０．７，目的地址为２２０．３６．５０．６。然后，在ＮＡＴ网关到ＩＰＶ４网络结点Ｂ这段数据链路，都按照ＩＰＶ４网络协议形式进行数据报文的传送。

ＮＡＴ的优点是允许ＩＰＶ６主机与ＩＰＶ４主机直接通信，缺点是不支持ＩＰＶ６的高级特性。而且还面临着设计拓扑结构上的限制。

４利用主动网络技术实现ＩＰＶ４向ＩＰＶ６的转换［４］

无论是双栈技术，还是隧道技术，它们的转换机制和工具都是被动的，需要用户和管理者的手工安装和运行，对于大部分非专业的Ｉｎｔｅｒｎｅｔ用户来，这些转换过程烦琐而且困难。

主动网络技术是提供一种机制和工具使得现有网络用户只需点击几次鼠标就可以获得ＩＰＶ６的服务，它要求每个结点不但能转发数据报，而且还要执行附加的程序对报文进行处理；整个网络上的结点也都是可编程的，可以执行用户定义的对报文的处理程序。这是转换技术中研究和努力的方向。

［参考文献］

［１］ＪｏｓｅｐｈＤｓｖｉｅｓ．理解ＩＰＶ６［Ｍ］：北京：清华大学出版社，２００４．

［２］华为３Ｃｏｍ技术有限公司．ＩＰＶ６技术［Ｍ］．北京：清华大学出版社，２００５．

［３］ＳｉｌｖｉａＨａｇｅｎ．ＩＰＶ６精髓［Ｍ］．北京：清华大学出版社，２００４．

［４］张云勇、刘韵洁、张智江．基于ＩＰＶ６的下一代互联网［Ｍ］．北京：电子工业出版社，２００４．

［作者简介］

张玉学（１９７７－），女，助教，现工作于苏州职业大学计电系。

［收稿日期：２００５－１１－０７］

图２两个纯ＩＰＶ６网络通过纯ＩＰＶ４网络互联的结构

图３ＮＡＴ的工作原理

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