浅析ＩＰｖ４到ＩＰｖ６的过渡技术

　　【摘 要】本文简要介绍了在IPv4到IPv6的过渡过程中，几种基本的过渡技术。
　　【关键词】IPv4 IPv6 过渡 隧道技术 双协议栈 网络地址翻译
　　
　　目前Internet上成千上万的主机、路由器等网络设备都运行着IPv4协议。这就决定了IPv4的网络向IPv6演进将是一个浩大而且繁杂的工程，IPv4和IPv6网络将在很长时间内共存，如何从IPv4平滑地过渡到IPv6是一个非常复杂的问题。到目前为止，基本的方式有：隧道、双协议栈及网络地址翻译等。
　　
　　一、隧道技术
　　
　　随着IPv6网络的发展，出现了许多局部的IPv6网络，但是这些IPv6网络需要通过IPv4骨干网络相连。将这些孤立的“IPv6岛”相互联通必须使用隧道技术。隧道策略是IPv4/v6综合组网技术中经常用到的一种机制。隧道利用一种协议来传输另一种协议的数据。它包括隧道入口和隧道出口（隧道终点），这些隧道端点通常都是双栈节点。在隧道入口，以一种协议的形式来对另外一种协议的数据进行封装并发送；在隧道出口，对接收到的协议数据解封装，并做相应的处理。通常，在隧道入口还要维护一些与隧道相关的信息，如记录隧道MTU等参数；在隧道出口，出于安全性考虑，要对封装的数据进行过滤，以防止来自外部的恶意攻击。
　　隧道策略通常按配置方式进行区分，有手工配置隧道和自动隧道两种类型。在骨干网和核心网中经常采用的MPLS隧道可以通过手工和自动两种形式进行配置。
　　手工配置隧道包括Manual Tunnel（RFC2893）和GRE（RFC2473）两种类型。Manual Tunnel在隧道入口必须显式指定隧道终点的IPv4地址（双向）；GRE主要应用在个别IPv6主机或网络需要通过IPv4网络进行通信的场合，其他应用与Manual Tunnel基本相同。手工配置隧道方式实现相对简单，但扩展性较差，当隧道增多时，隧道配置和维护的工作量较大，故适合于综合组网的初期。在综合组网后期，其也可以以“缺省隧道”的方式而存在。
　　自动隧道包括隧道代理（Tunnel Broker）、6to4隧道、6over4隧道、ISATAP（Intra-Site Automatic Tunnel Addressing Protocol）隧道、TEREDO隧道、MPLS隧道、兼容地址自动隧道等。其中兼容自动隧道方式，由于其扩展性较差，已不推荐使用。
　　
　　二、双协议栈
　　
　　双栈方式是过渡阶段的一种主要的方式。双栈方式是指主机同时运行IPv4和IPv6两套协议栈，同时支持两个版本的网络层IP协议标准。主机和路由器都可以通过双栈方式来获得和IPv4及IPv6结点的通信能力。
　　双栈工作方式可以描述如下：
　　a.如果应用程序使用的目的地址是IPv4地址，则使用IPv4协议栈。
　　b.如果应用程序使用的目的地址是嵌入IPv4地址的IPv6地址，则IPv6就封装到IPv4中。
　　c.如果目的地址是IPv6地址，则使用IPv6地址，或者封装在默认配置的隧道中。
　　在双栈模型下，任意节点都是完全双栈(IPv6/IPv4节点)的。这时不存在IPv4与IPv6之间的相互通信问题，但是这种机制要给每一个IPv6的站点分配一个IPv4地址。这种方法不能解决IPv4地址资源不足的问题，而且随着IPv6站点的增加会很难得到满足，因此这种方法只能用在早期的变迁过程。
　　
　　三、地址翻译与报头转换技术(NAT/PT)
　　
　　隧道技术一般用于IPv6节点间的通信，而对于IPv4和IPv6节点间的通信，采用直接对IPv4和IPv6报文进行语法和语义翻译的NAT/PT技术。基本工作原理：当IPv6子网中有IPv6分组发给网关时，网关将其转化成IPv4分组发向IPv4子网；反过来当IPv4子网中有数据分组要发送时，网关就将其转化成IPv6分组发向IPv6子网。转化网关要维护一个IPv4和IPv6地址的映像表。在NAT/PT基础上利用端口信息，就可以实现NAT/PT，这点同目前IPv4下的NAT/PT没有本质区别。 　　四、三种过渡技术的对比
　　
　　双栈策略是指在网络节点中同时具有IPv4和IPv6两个协议栈，这样，它可以同时接收、处理、收发IPv4和IPv6的分组。对于主机来讲，“双栈”是指其可以根据需要来对业务产生的数据进行IPv4封装或者IPv6封装；对于路由器来讲，“双栈”是指在一个路由器设备中维护IPv6和IPv4两套路由协议栈，使得路由器既能与IPv4主机也能与IPv6主机通信，分别支持独立的IPv6和IPv4路由协议，IPv4和IPv6路由信息按照各自的路由协议进行计算，维护不同的路由表。双栈策略的优点是概念清晰，易于理解，网络规划相对简单，同时在IPv6逻辑网络中可以充分发挥IPv6协议的所有优点（如安全性、路由约束、流的支持等方面）。但是双栈策略也存在如下缺点：对网元设备的要求较高，要求其不但支持IPv4路由协议，而且支持IPv6路由协议，这就要求其维护大量的协议和数据。另外，网络升级改造将牵涉到网络中的所有网元设备，投资大、建设周期比较长。