双协议栈

双协议栈

摘要

双协议栈( Dual Stack) 采用该技术的节点上同时运行IPv4和IPv6两套协议栈。这是使IPv6节点保持与纯IPv4节点兼容最直接的方式，针对的对象是通信端节点（包括主机、路由器）。这种方式对IPv4和IPv6提供了完全的兼容，但是对于IP地址耗尽的问题却没有任何帮助。由于需要双路由基础设施，这种方式反而增加了网络的复杂度。

目录

1关于IPv4

2关于IPv6

关于IPv4

IPv4是Internet Protocol version 4（网际协议版本4）的英文简称，而中文简称为“网协版4”。

目前的全球因特网所采用的协议族是TCP/IP协议族。IP是TCP/IP协议族中网络层的协议，是TCP/IP协议族的核心协议。目前IP协议的版本号是4(简称为IPv4，v，version版本)，它的下一个版本就是IPv6。IPv6正处在不断发展和完善的过程中，它在不久的将来将取代目前被广泛使用的IPv4。据国外媒体报道，欧盟委员会希望于2010年前将欧洲其成员国境内四分之一的商业和政府部门以及家用网络转换成IPv6标准。美国已经开始对已经与网络服务商签订IPv6协议的政府部门给与有条件的奖励政策。而欧盟希望跟随美国的步伐，促使其成员国的政府部门在这次转型过程中起到带头作用。

关于IPv6

IPv6是“Internet Protocol Version 6”的缩写，它是IETF设计的用于替代现行版本IP协议-IPv4-的下一代IP协议。

目前的全球因特网所采用的协议族是TCP/IP协议族。IP是TCP/IP协议族中网络层的协议，是TCP/IP协议族的核心协议。

IPv6正处在不断发展和完善的过程中，它在不久的将来将取代目前被广泛使用的IPv4。每个人将拥有更多IP地址。

双协议栈

双协议栈( Dual Stack) 采用该技术的节点上同时运行IPv4和IPv6两套协议栈。这是使IPv6节点保持与纯IPv4节点兼容最直接的方式，针对的对象是通信端节点（包括主机、路由器）。这种方式对IPv4和IPv6提供了完全的兼容，但是对于IP 地址耗尽的问题却没有任何帮助。由于需要双路由基础设施，这种方式反而增加了网络的复杂度。

一、双协议栈的工作方式

双协议栈是指在单个节点同时支持IPv4和IPv6两种协议栈。由于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也基本没有区别, 因此, 支持双协议栈的节点既能与支持IPv4协议的节点通信, 又能与支持IPv6协议的节点通信。可以相信, 网络中主要服务商在网络全部升级到IPv6协议之前必将支持双协议栈的运行。

1 . 接收数据包

双栈节点与其它类型的多栈节点的工作方式相同。链路层接收到数据段, 拆开并检查包头。如果IPv4/IPv6头中的第一个字段, 即IP包的版本号是4, 该数据包就由IPv4栈来处理; 如果版本号是6, 则由IPv6栈处理; 如果建立了自动隧道机制, 则采用相应的技术将数据包重新整合为IPv6数据包, 由IPv6栈来处理。

2 . 发送数据包

由于双栈主机同时支持IPv4和IPv6两种协议, 所以当其在网络中通信的时候需要根据情况确定使用其中的一种协议栈进行通信, 这就需要制定双协议栈的工作方式。在网络通信过程中, 目的地址是作为路由选择的主要参数, 因而根据应用程序所使用的目的地址的协议类型对双协议栈的工作方式做出如下约定:

( 1) 若应用程序使用的目的地址为IPv4地址, 则使用IPv4协议;

假设节点A与节点B通信, A为双栈节点, 节点B支持IPv4协议( 目的地址为IPv4地址) 。则双栈节点A工作方式:

使用IPv4协议与节点B通信。

完备性证明: 节点A有两种选择, 使用IPv4协议或者IPv6协议与主机B通信。根据给定条件, A, B节点均支持

IPv4协议, 所以选择IPv4协议可以保证通信正常进行, 故约定是充分的。如果使用IPv6协议进行通信, 因为不能确定B是否为双栈节点( 给定条件仅是目的地址为IPv4地址) , 所以当B节点不支持IPv6协议时不能保证通信正常进行, 故约定是必要的。至此可以认为约定( 1) 是完备的。

( 2) 若目的地址为IPv6地址, 且为本地在线网络, 则使用IPv6协议。

( 3) 若应用程序使用的目的地址为IPv4兼容的IPv6地址, 并且非本地在线网络, 则使用IPv4协议, 此时的IPv6将

封装在IPv4中。IPv4兼容的IPv6地址, 是IPv6协议规范中提供的特殊地址。这类地址高阶96位均为0, 低价32位包含IPv4地址。IPv4兼容地址被节点用于通过IPv4路由器以隧道方式传送IPv6包,这些节点既理解IPv4又理解IPv6。能够自动将IPv6包以隧道方式在IPv4网络中传送的IPv4/IPv6双栈节点将使用这些地址。根据IPv6协议地址规范以及( 3) 假定的条件, 可以确定目的节点B同样是一个双栈节点, 而结合IPv4/IPv6过渡时期网络的基本状况, 节点A与节点B的通信将跨越IPv4网络,所以使用IPv4协议是可行的。当然, 也可以使用IPv6协议进行通信, 但在过渡初期, ( 3) 的约定将优于使用IPv6协议通信。

( 4) 若应用程序使用的目的地址是非IPv4兼容的IPv6地址, 非本地在线网络, 则使用IPv6协议。类似约定( 2) , 使用IPv6协议能够保证通信正常进行,而如果是跨越纯IPv4网络的通信, 将采用隧道等机制实现通信; 而如果通过本地网络, 则无须隧道机制即可完成通信。

( 5) 若应用程序使用域名作为目标地址, 则先从域名服务器得到相应的

IPv4/IPv6地址, 然后根据地址情况进行相应的处理。

以上( 1) 至( 5) 是双协议栈的工作方式, 随着IPv6网络规模的不断扩大, 这些工作方式必将做相应的修改和补