網絡協議中IPV6與IPV4的過度技術研究

辛晶 張藝瑾 張海紅

摘 ?要：國際互聯網工程任務組在1998年便完成了IPV6協議族的標準化制定，對比IPV4而言，IPV6有著更大的地址空間，在安全上以及通信上均融合了更為先進的網絡技術，同時經過多年的研究，技術也逐漸成熟。本文將首先介紹IPv4與IPV6各種的不同特征，同時重點闡述了多種過渡技術，總結了其技術特點及應用環境。

關鍵詞：IPv4;IPv6;隧道技術;協議轉換

隨著信息技術的快速發展，網際協議版本4（Internet Protocol version 4，IPv4）被廣泛推廣使用了十多年，在技術領域取得了較大進步，不過也正是由于互聯網的龐大導致IPV4的地址短缺問題越加突顯。基于該種條件下，互聯網協議第6版（Internet Protocol Version 6，IPv6）應運而生，IPV6很大程度上彌補了IPv4的不足之處。而為了確保兩者的兼容性，則需要采用互聯技術讓其平穩過渡。本文將對IPV6與IPV4的幾種過渡技術進行分析。

1.相關概述

IPV4是第一個被廣泛應用的協議，也是目前網絡協議的基石。IPV4地址空間為32位，最多有232個計算機能夠連接到Internet。主要特點表現為四個方面，第一，IPV4地址空間小于40億，而實際能夠使用的空間則更少。第二，IPv4獨立于特定的網絡硬件，能夠運行在局域網、廣域網中，設備擁有唯一的地址。第三，并不區分網絡終端主機和終端設備，路由協議管理路由表記錄，目前常用的路由協議有邊界網關協議、路由信息協議等。第四，缺少安全性支持，網絡節點配置復雜，無法滿足用戶需求。

IPV6是互聯網工程任務組設計的用于替代IPV4的下一代IP協議，它解決了IPV4的多種不足，例如服務質量、安全性、地址短缺問題等。IPV6的地址長度是IPV4的4倍，很大程度提升了吞吐量和網絡傳輸的效率，其次IPV6擁有更高的安全性，增加了組播支持及對流支持，確保了服務質量。總體來說，他們兩者之間的不同主要體現在6個方面，分別為地址空間的大小、網絡安全性能、路由表現形式、多播技術、報頭格式以及對移動性支持的不同。

2.IPv6和IPv4過渡技術

IPv6與IPv4從本質上而言是一致的，只有當主機在在不同協議之間通信時才有區別，不需要單獨設立域名解析及路由。若兩個網絡協議不同及環境也不同，那么兩個網絡協議的地址就會存在不一致性。由此，IPV4過渡到IPV6可以分為網絡過渡、用戶過渡、應用程度過渡。而過渡中較為常見的幾種技術有多播技術、雙棧技術、隧道技術以及協議轉換技術。以下將對這幾種技術進行分析。

2.1多播技術

IPV4多播技術最大的優勢在于能夠節省網絡資源以及提高網絡傳輸率，通過多播路由器運行多播協議，將目的地址作為多播地址。Ipv6多播技術則可以更加高效的對多點接收、單點發送的問題給予解決，節省了網絡寬帶的使用，實現了單點到多點的數據傳輸。在IPV6多播技術中，其多播分發樹是關鍵，主要數據均需要通過多播分發樹進行發送。

2.2雙棧技術

雙棧技術主要指的是在設備的終端安裝IPv4和IPv6，通過IPv4和IPv6報文的接收和發送、設備的接收和處理以及信息流的轉發。該技術形成兩個并行網絡，在操作過程中通過域名系統查詢主機協議類型，同時提交協議處理函數，再按照所返回的協議類型采用對應的地址。該技術對于IPv6與IPv4節點的兼容操作十分簡便且有效，是目前最實用的一種過渡技術。

2.3隧道技術

隧道技術指的一種通過互聯網絡的基礎設施在網絡之間傳遞數據，隧道技術將一個協議的報文封裝在另一個協議中，從而實現不同協議通信的目的。各種不同類型的隧道技術能夠應用到不同的場景，能夠讓小的IPv6網絡通過IPv4主干網絡進行傳輸，隨后匯聚成大的IPv6協議網絡，最終實現IPv6協議網絡的應用。隧道技術可以實現良好的互通性，在路由設備上將IPv6封裝在IPv4的頭部，在傳輸設備的端點再將IPv6取出封裝，遞交給IPv6目的協議棧，最終實現隧道傳輸。隧道技術具有操作簡單、安全性強的特征，只需要在隧道的入口及出口出進行修改即可實現兩者之間的通信。

2.4協議轉換技術

協議轉換技術通俗來說即是一種翻譯技術，主要包含IP/ICMP、NAT-PT、BIS、SOCKS64、BIA等。這些技術可在IPV6中全部應用，但針對IPV4則存在一定局限性，需要采用協議轉換技術對兩個IP協議頭部轉換。

例如NAT-PT技術在進行地址轉換的同時也進行協議的轉換，完全支持IPv4網絡和IPv6網絡傳輸。在IPv4地址池中挑選指定的地址給IPv6，作為通信暫時對應的地址，然后建立IPv4地址與IPv6地址的映射表。該技術的優勢在于實施成本低，過程簡單且易于操作，不需要IPv6升級改造;缺點在于是IPv4和IPv6節點比較復雜，網絡協議轉換、地址轉換的開銷大。BIS技術主要在IPv4主機上運行，在IPv4棧中添加了3個擴展模塊，即擴展域名解析模塊、轉換模塊、地址映射模塊。BIA技術是在雙棧主機模塊中添加特殊的擴展模塊，達到數據包轉換的目的。

3.結語

IPV4向IPV6過渡是IT技術發展的必然趨勢，IPV6能從根本上解決了IPV4地址緊缺的局面，并且IPV6具備更先進的設計理念，在安全、通信性能上具有更大的優勢。近年來所生產的網絡設備和通信終端幾乎都支持IPV6協議棧，為IPV6的部署實施提供了物理基礎。在實施過渡的時候，要依據具體網絡環境和需求，選擇合適的或者是多種過渡技術組合的過渡方案，在滿足過渡要求的基礎上，要兼顧安全、性能及管理性。

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