IPV4到IPV6網絡的過渡技術

蘇艷杰

（河南師范大學 計算機與信息工程學院，河南 新鄉453000）

0 前言

IPv4網絡已應用多年，隨著網絡的普及擴展，IPv4協議逐漸暴露出一些缺陷：網絡地址短缺、路由速度慢、缺乏安全功能、不支持新的業務模式等。針對IPv4面臨的這些問題，IETF設計出IPv6協議，它能解決地址短缺問題，還能提供端到端IP連接、服務質量（QoS）、安全性、多播、移動性、即插即用等一系列功能。但IPv6只能在發展中不斷完善，在當前IPv4占主導的網絡環境下，IPv4向IPv6的平滑過渡技術成了IPv6成功的關鍵因素。

1 雙棧技術

1.1 雙棧技術的原理

雙棧技術是指在網絡節點中同時具有IPv4和IPv6兩個協議棧，這樣，它既可以接收、處理、收發IPv4的分組，也可以接收、處理、收發IPv6的分組。對于主機來講，“雙棧”是指其可以根據需要來對業務產生的數據進行IPv4封裝或者IPv6封裝；對于路由器來講，“雙棧”是指在一個路由器設備中維護IPv6和IPv4兩套路由協議棧，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路由協議，IPv4和IPv6路由信息按照各自的路由協議進行計算，維護不同的路由表。IPv6數據報按照IPv6路由協議得到的路由表轉發，IPv4數據報按照IPv4路由協議得到的路由表轉發。

1.2 雙棧技術的優缺點

雙棧技術的優點是概念清晰，易于理解，網絡規劃相對簡單，同時在IPv6邏輯網絡中可以充分發揮IPv6協議的所有優點 （如安全性、路由約束、流的支持等方面）。但是雙棧技術也存在如下缺點：對網元設備的要求較高，要求其不但支持IPv4路由協議，而且支持IPv6路由協議，這就要求其維護大量的協議和數據。另外，網絡升級改造將牽涉到網絡中的所有網元設備，投資大、建設周期比較長。

2 隧道技術

2.1 隧道技術的原理

隧道技術是IPv4／IPv6過渡中經常使用到的一種機制。所謂“隧道”簡單地講就是利用一種協議來傳輸另一種協議的數據的技術。在IPv6發展初期，必然有許多局部的純IPv6網絡，這些IPv6網絡被IPv4骨干網絡隔離開來，為了使這些孤立的“IPv6島”互通，就采取隧道技術的方式來解決。利用穿越現存IPv4因特網的隧道技術將許多個“IPv6孤島”連接起來，逐步擴大IPv6的實現范圍。隧道技術的工作機理就在IPv6網絡與IPv4網絡間的隧道入口處，路由器將IPv6的數據分組封裝入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分組取出轉發給目的節點。目前應用較多的隧道技術包括構造隧道、6to4隧道以及MPLS隧道等。目前的隧道技術主要實現了在IPv4數據包中封裝IPv6數據包，隨著IPv6技術的發展和廣泛應用，未來也將會出現在IPv4數據包中封裝IPv6數據包的隧道技術。

2.2 隧道技術的優缺點

隧道技術能夠充分利用現有的網絡投資，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負載協議數據包的拆分，在隧道出口處會出現負載協議數據包的重組。這就增加了隧道出入口的實現復雜度，不利于大規模的應用。

3 NAT-PT技術

3.1 NAT-PT 技術的原理

雙棧技術解決了IPv6與IPv4的共存問題，但是在網絡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，在網絡中必然存在純IPv4主機和純IPv6主機之間進行通信的需求，由于協議棧的不同因此很自然地需要對這些協議進行翻譯轉換。對應協議的翻譯可以分為兩個層面來進行，一方面是IPv4與IPv6協議層的翻譯，另一方面是IPv4應用與IPv6應用之間的翻譯。前者主要是通過NAT－PT技術實現的，后者則主要通過應用代理網關ALG來實現。NAT－PT實現了網絡層的協議翻譯；應用代理網關則實現應用層的協議翻譯，對于不同的應用，需要配置不同的應用代理網關。

3.2 NAT-PT 技術的優缺點

翻譯技術的優點是不需要進行IPv4，IPv6節點的升級改造。缺點是IPv4節點訪問IPv6節點的實現方法比較復雜，網絡設備進行協議轉換、地址轉換的處理開銷較大。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

目前，還沒有一種普遍適用的過渡技術，上文所述的各種過渡技術均有其各自的優點和缺點，有著各自的適用環境。因此，在實際網絡建設中，應根據擴展性、安全性、網絡性能等多方面因素綜合考慮選擇適合網絡自身特征的過渡技術。

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