摘 要：IPv6是互聯(lián)網(wǎng)的下—代通信協(xié)議，由于IPv6不能和現(xiàn)有的IPv4協(xié)議兼容，探討如何實現(xiàn)IPv4向IPv6平穩(wěn)過渡是必須的，本文主要對IPv4向IPv6過渡的各種技術(shù)進(jìn)行了介紹，并比較了各種技術(shù)的特點及優(yōu)缺點。

關(guān)鍵詞：IPv6 雙協(xié)議棧 隧道 地址轉(zhuǎn)換

中圖分類號：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）06（a）-0028-01

現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)是在IPv4的基礎(chǔ)上發(fā)展的，但隨著網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的發(fā)展和變化，原有的IPv4網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)暴露出越來越多的問題，如IP地址緊缺、缺乏服務(wù)質(zhì)量管理（QoS）、路由表不斷膨脹等。為了徹底解決IPv4存在的問題，IETF提出和設(shè)計了下一代互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，即IPv6。它有128位地址，即2128個地址，幾乎可以不受限制的提供地址，因此可以有效解決IP地址短缺的問題，同時IPv6在解決服務(wù)質(zhì)量QoS、網(wǎng)絡(luò)安全性和移動性等方面有明顯優(yōu)勢，所以互聯(lián)網(wǎng)從IPv4向IPv6發(fā)展是必然趨勢。

要實現(xiàn)平穩(wěn)過渡必須保證幾個原則：（1）現(xiàn)有的IPv4網(wǎng)絡(luò)可以在任何時候升級，不受其他網(wǎng)絡(luò)升級與否的影響；（2）新的IPv6網(wǎng)絡(luò)可以在任何時候加入，不影響現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的使用；（3）現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)可以繼續(xù)使用，即使升級也只需要做很少的設(shè)備改動。

1 常用的過渡技術(shù)介紹

由于目前的網(wǎng)絡(luò)仍然以IPv4為主，所以過渡技術(shù)的重點是研究怎樣將IPv6技術(shù)合理融入到IPv4網(wǎng)絡(luò)中。目前主要的過渡機制包括雙棧技術(shù)、隧道技術(shù)和協(xié)議地址轉(zhuǎn)換技術(shù)。

1.1 雙協(xié)議棧（Dual Stack）技術(shù)

雙協(xié)議棧技術(shù)是指在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點和終端設(shè)備上既運行IPv4又運行IPv6的協(xié)議棧，從而實現(xiàn)兩種網(wǎng)絡(luò)節(jié)點間的正常通信。由于IPv4與IPv6都是網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，功能及應(yīng)用都十分相似，屬于同一物理平臺，基于傳輸層的TCP協(xié)議和UDP協(xié)議也是完全相同的，因此IPv4和IPv6協(xié)議是完全可以在同一主機上來實現(xiàn)的。

雙協(xié)議棧技術(shù)的工作機制為：數(shù)據(jù)鏈路層接收到數(shù)據(jù)包，解析數(shù)據(jù)包并檢查包頭，如果IPv4/IPv6包頭中的第一個字段，即IP包的版本號是4，該包就由IPv4的協(xié)議棧來處理；如果版本號是6，則由IPv6的協(xié)議棧處理。

雙協(xié)議棧技術(shù)的優(yōu)點是互通性好、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃簡單、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)易于理解等，同時在IPv6網(wǎng)絡(luò)中可以充分發(fā)揮IPv6協(xié)議的所有優(yōu)點（如服務(wù)質(zhì)量QoS、路由約束、移動性和安全性等方面）。缺點是新的IPv6協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和終端仍然要占用IPv4地址，不能徹底解決IPv4地址短缺問題。

1.2 隧道技術(shù)（Tunnel）

隧道技術(shù)（tunnel）提供了一種利用現(xiàn)有的IPv4網(wǎng)絡(luò)來傳輸IPv6數(shù)據(jù)的方法。該技術(shù)主要要求隧道兩端的節(jié)點都必須支持IPv4和IPv6兩種協(xié)議，路由器也要支持雙棧，既能解析轉(zhuǎn)發(fā)IPv4數(shù)據(jù)包也能解析轉(zhuǎn)發(fā)IPv6數(shù)據(jù)包。數(shù)據(jù)包的傳送分為三個階段：封裝、隧道管理和解封，即將IPv6數(shù)據(jù)包封裝在IPv4數(shù)據(jù)包內(nèi)，由IPv4網(wǎng)絡(luò)傳輸，到達(dá)隧道端點后解封還原為IPv6數(shù)據(jù)包（或反過來由IPv4～I(xiàn)Pv6）。它可以應(yīng)用在IPv6孤島網(wǎng)絡(luò)向IPv4網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)，或者在IPv6網(wǎng)絡(luò)中有IPv4小孤島間傳輸數(shù)據(jù)的情況。隧道技術(shù)是目前使用最廣泛的過渡技術(shù)。

在實踐中隧道技術(shù)又分為：手工配置隧道、自動配置隧道、6to4隧道、6over4隧道、ISATAP站內(nèi)自動隧道尋址協(xié)議，分別應(yīng)用于不同的情況。

隧道技術(shù)最大優(yōu)點在于只需要對隧道的入口和出口進(jìn)行修改，對網(wǎng)絡(luò)其他部分沒有特殊要求，因此比較容易實現(xiàn)；但其不足之處是不能實現(xiàn)兩種協(xié)議主機之間的直接通信。由于目前的網(wǎng)絡(luò)主要以IPv4為主，所以隧道技術(shù)主要實現(xiàn)了在IPv4數(shù)據(jù)包中封裝IPv6數(shù)據(jù)包，相信隨著IPv6技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，將來也會實現(xiàn)在IPv6數(shù)據(jù)包中封裝IPv4數(shù)據(jù)包的隧道技術(shù)。

1.3 NAT—PT技術(shù)

NAT—PT是附帶協(xié)議轉(zhuǎn)換器的網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換器。NAT是允許一個機構(gòu)以一個地址連接入網(wǎng)絡(luò)，主要是為了解決IP地址緊缺的問題，NAT—PT是利用SIIT技術(shù)的工作機制和傳統(tǒng)的IPv4下的NAT技術(shù)，通過識別數(shù)據(jù)包的報文頭為訪問IPv4節(jié)點的IPv6節(jié)點分配IPv4地址，并通過與應(yīng)用層網(wǎng)關(guān)（ALG）相結(jié)合，實現(xiàn)了純IPv6的主機和純IPv4的主機間大部分應(yīng)用的相互通信。NAT—PT技術(shù)根據(jù)內(nèi)部地址與外部地址的映射關(guān)系又分為靜態(tài)映射、動態(tài)映射和端口地址映射（NAPT-PT）三種模式，無論哪種模式，原有的IPv4網(wǎng)絡(luò)和IPv6網(wǎng)絡(luò)都不需要做什么改動，只需要在網(wǎng)絡(luò)中增加一個專門的網(wǎng)關(guān)服務(wù)器，所有的地址、協(xié)議轉(zhuǎn)換工作都由該網(wǎng)關(guān)服務(wù)器來完成。NAT-PT是一種純IPv6節(jié)點和純IPv4節(jié)點間的互通方式，網(wǎng)關(guān)服務(wù)器作為重要的通信設(shè)備，可在IPv4和IPv6之間轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)包的IP報頭地址，并構(gòu)建新的數(shù)據(jù)包，從而實現(xiàn)純IPv4和純IPv6站點之間能夠透明通信。

NAT—PT技術(shù)的優(yōu)點是不需要對現(xiàn)有的IPv4網(wǎng)絡(luò)和IPv6網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行升級，只需要增加專門的網(wǎng)關(guān)服務(wù)器，從而節(jié)約了大量的資金。缺點是實現(xiàn)方法復(fù)雜，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在處理協(xié)議轉(zhuǎn)換、地址轉(zhuǎn)換時負(fù)荷較大，一般是在其他互連方式無法實現(xiàn)的情況下使用該方法。

2 結(jié)論

IPv6網(wǎng)絡(luò)作為IPv4網(wǎng)絡(luò)的升級，不僅解決了IPv4網(wǎng)絡(luò)所面臨的各種問題，而且在網(wǎng)絡(luò)安全、網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量、數(shù)據(jù)多播、移動性等方面都做了改進(jìn)，是未來網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展方向。但由于兩種網(wǎng)絡(luò)的不兼容，并且目前IPv4網(wǎng)絡(luò)擁有大量的用戶和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，完全拋棄現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)是不可能的，而且在過渡初期IPv6網(wǎng)絡(luò)節(jié)點也是在逐漸地增加并加入到互聯(lián)網(wǎng)，因此IPv6網(wǎng)絡(luò)不可能在短時間內(nèi)替代IPv4網(wǎng)絡(luò)。探討如何在保證現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)正常運行的情況下實現(xiàn)IPv6的平穩(wěn)過渡就成了人們研究的重點。雙協(xié)議棧和隧道技術(shù)具有簡單易操作性，是目前常用的兩種過渡技術(shù)，其他過渡技術(shù)作為某種特殊場合的特殊應(yīng)用，這幾種過渡方式各有優(yōu)缺點，分別適用于不同的環(huán)境。網(wǎng)絡(luò)運營商和使用單位可以根據(jù)自身的實際情況選擇性的使用某種技術(shù)。

參考文獻(xiàn)

[1]周伯揚，鄧憲法.IPv6技術(shù)初探[M].北京：國防工業(yè)出版社，2007.

[2]周遜.IPv6—下一代網(wǎng)絡(luò)的核心[M].北京：電子工業(yè)出版社，2003.

[3]朱雪東，司徒忠.IPv4過渡到IPv6的研究與分析[J].控制技術(shù)與自動化，2005，16（6）：53-55.