IPV4到IPV6網(wǎng)絡(luò)的過渡技術(shù)

蘇艷杰

（河南師范大學(xué) 計算機與信息工程學(xué)院，河南 新鄉(xiāng)453000）

0 前言

IPv4網(wǎng)絡(luò)已應(yīng)用多年，隨著網(wǎng)絡(luò)的普及擴展，IPv4協(xié)議逐漸暴露出一些缺陷：網(wǎng)絡(luò)地址短缺、路由速度慢、缺乏安全功能、不支持新的業(yè)務(wù)模式等。針對IPv4面臨的這些問題，IETF設(shè)計出IPv6協(xié)議，它能解決地址短缺問題，還能提供端到端IP連接、服務(wù)質(zhì)量（QoS）、安全性、多播、移動性、即插即用等一系列功能。但IPv6只能在發(fā)展中不斷完善，在當(dāng)前IPv4占主導(dǎo)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，IPv4向IPv6的平滑過渡技術(shù)成了IPv6成功的關(guān)鍵因素。

1 雙棧技術(shù)

1.1 雙棧技術(shù)的原理

雙棧技術(shù)是指在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點中同時具有IPv4和IPv6兩個協(xié)議棧，這樣，它既可以接收、處理、收發(fā)IPv4的分組，也可以接收、處理、收發(fā)IPv6的分組。對于主機來講，“雙棧”是指其可以根據(jù)需要來對業(yè)務(wù)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進行IPv4封裝或者IPv6封裝；對于路由器來講，“雙?！笔侵冈谝粋€路由器設(shè)備中維護IPv6和IPv4兩套路由協(xié)議棧，使得路由器既能與IPv4主機也能與IPv6主機通信，分別支持獨立的IPv6和IPv4路由協(xié)議，IPv4和IPv6路由信息按照各自的路由協(xié)議進行計算，維護不同的路由表。IPv6數(shù)據(jù)報按照IPv6路由協(xié)議得到的路由表轉(zhuǎn)發(fā)，IPv4數(shù)據(jù)報按照IPv4路由協(xié)議得到的路由表轉(zhuǎn)發(fā)。

1.2 雙棧技術(shù)的優(yōu)缺點

雙棧技術(shù)的優(yōu)點是概念清晰，易于理解，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃相對簡單，同時在IPv6邏輯網(wǎng)絡(luò)中可以充分發(fā)揮IPv6協(xié)議的所有優(yōu)點 （如安全性、路由約束、流的支持等方面）。但是雙棧技術(shù)也存在如下缺點：對網(wǎng)元設(shè)備的要求較高，要求其不但支持IPv4路由協(xié)議，而且支持IPv6路由協(xié)議，這就要求其維護大量的協(xié)議和數(shù)據(jù)。另外，網(wǎng)絡(luò)升級改造將牽涉到網(wǎng)絡(luò)中的所有網(wǎng)元設(shè)備，投資大、建設(shè)周期比較長。

2 隧道技術(shù)

2.1 隧道技術(shù)的原理

隧道技術(shù)是IPv4／IPv6過渡中經(jīng)常使用到的一種機制。所謂“隧道”簡單地講就是利用一種協(xié)議來傳輸另一種協(xié)議的數(shù)據(jù)的技術(shù)。在IPv6發(fā)展初期，必然有許多局部的純IPv6網(wǎng)絡(luò)，這些IPv6網(wǎng)絡(luò)被IPv4骨干網(wǎng)絡(luò)隔離開來，為了使這些孤立的“IPv6島”互通，就采取隧道技術(shù)的方式來解決。利用穿越現(xiàn)存IPv4因特網(wǎng)的隧道技術(shù)將許多個“IPv6孤島”連接起來，逐步擴大IPv6的實現(xiàn)范圍。隧道技術(shù)的工作機理就在IPv6網(wǎng)絡(luò)與IPv4網(wǎng)絡(luò)間的隧道入口處，路由器將IPv6的數(shù)據(jù)分組封裝入IPv4中，IPv4分組的源地址和目的地址分別是隧道入口和出口的IPv4地址。在隧道的出口處再將IPv6分組取出轉(zhuǎn)發(fā)給目的節(jié)點。目前應(yīng)用較多的隧道技術(shù)包括構(gòu)造隧道、6to4隧道以及MPLS隧道等。目前的隧道技術(shù)主要實現(xiàn)了在IPv4數(shù)據(jù)包中封裝IPv6數(shù)據(jù)包，隨著IPv6技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，未來也將會出現(xiàn)在IPv4數(shù)據(jù)包中封裝IPv6數(shù)據(jù)包的隧道技術(shù)。

2.2 隧道技術(shù)的優(yōu)缺點

隧道技術(shù)能夠充分利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)投資，因此在過渡初期是一種方便的選擇。但是，在隧道的入口處會出現(xiàn)負(fù)載協(xié)議數(shù)據(jù)包的拆分，在隧道出口處會出現(xiàn)負(fù)載協(xié)議數(shù)據(jù)包的重組。這就增加了隧道出入口的實現(xiàn)復(fù)雜度，不利于大規(guī)模的應(yīng)用。

3 NAT-PT技術(shù)

3.1 NAT-PT 技術(shù)的原理

雙棧技術(shù)解決了IPv6與IPv4的共存問題，但是在網(wǎng)絡(luò)的過渡時期不可能要求所有的主機或終端都升級支持雙棧，在網(wǎng)絡(luò)中必然存在純IPv4主機和純IPv6主機之間進行通信的需求，由于協(xié)議棧的不同因此很自然地需要對這些協(xié)議進行翻譯轉(zhuǎn)換。對應(yīng)協(xié)議的翻譯可以分為兩個層面來進行，一方面是IPv4與IPv6協(xié)議層的翻譯，另一方面是IPv4應(yīng)用與IPv6應(yīng)用之間的翻譯。前者主要是通過NAT－PT技術(shù)實現(xiàn)的，后者則主要通過應(yīng)用代理網(wǎng)關(guān)ALG來實現(xiàn)。NAT－PT實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)層的協(xié)議翻譯；應(yīng)用代理網(wǎng)關(guān)則實現(xiàn)應(yīng)用層的協(xié)議翻譯，對于不同的應(yīng)用，需要配置不同的應(yīng)用代理網(wǎng)關(guān)。

3.2 NAT-PT 技術(shù)的優(yōu)缺點

翻譯技術(shù)的優(yōu)點是不需要進行IPv4，IPv6節(jié)點的升級改造。缺點是IPv4節(jié)點訪問IPv6節(jié)點的實現(xiàn)方法比較復(fù)雜，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進行協(xié)議轉(zhuǎn)換、地址轉(zhuǎn)換的處理開銷較大。因此，該策略一般是在其他互通方式無法使用的情況下使用。

4 總結(jié)

目前，還沒有一種普遍適用的過渡技術(shù)，上文所述的各種過渡技術(shù)均有其各自的優(yōu)點和缺點，有著各自的適用環(huán)境。因此，在實際網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，應(yīng)根據(jù)擴展性、安全性、網(wǎng)絡(luò)性能等多方面因素綜合考慮選擇適合網(wǎng)絡(luò)自身特征的過渡技術(shù)。

［1］沈慶偉，張霖.基于隧道的IPv4/IPv6過渡技術(shù)分析[J].計算機技術(shù)與發(fā)展，2007（5）.

［2］馬嚴(yán)，趙曉宇.IPv4 向 IPv6過渡技術(shù)綜述[J].北京郵電大學(xué)學(xué)報,2002（4）.

［3］毛文娟.IPv4/IPv6 過渡技術(shù)的研究[J].南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報,2012（2）.

［4］徐來.基于 IPv4/IPv6 過渡技術(shù)的研究[D].中國地質(zhì)大學(xué),2007.