IPv4与IPv6网络互连的与实现技巧.doc

IPv4与IPv6网络互连的探讨与实现 摘要 随着网络的高速发展，IPv4由于地址不足,将不能满足未来用户的需求。而IPv6的出现，正好能解决这一问题。所以研究从IPv4到IPv6的平滑过渡，加快整个过渡过程就是当前的首要之急，便于对整个IPv6网络进行部署。 目前使用的IP 协议版本IPv4 正面临着IP 地址即将耗尽等问题, IETF 从1995 年开始,着手研究开发下一代IP 协议,即IPv6。IPv6 具有长达128 位的地址空间，能为日后分配更多的IP地址。为了能让IPv4到IPv6平滑过渡，前人已经研究出了多种隧道技术，大致上可以分为双协议栈、隧道和网络地址翻译关键Internet 的起源是由ARPANET于1968 年开始进行研究的, 当时的研究者们为了给ARPANET建立一个标准的网络通信协议而开发出了一种IP协议，即IPv4协议。但是当时IP协议的开发者认为ARPANET 的网络个数不会超过数十个, 因此他们只将IP 协议的地址长度设定为32个二进制数位,其中前8 位标识网络, 其余24 位标识主机。然而随着ARPANET日益膨胀,IP协议的开发者认识到原先设想的网络个数已经无法满足当前的实际需求。 1.2 IPv6概念 IPv6 被称为下一代互联网协议，它是由国际互联网工程任务组（IETF）设计的一种用来替代IPv4 的新协议。IPv6 将现有的IPv4 地址长度扩大4 倍，即当前由的32bit 扩充到128bit，可以提供3.4E+38 个地址,这将从根本上解决目前IP 地址短缺的严重问题。IPv6 地址采用16 进制的表示方法，将128bit 分为8 组，分得的每组为16bit，用4 个16 进制数表示，分组之间用“：”隔开，每组中最前面的0 可以省略，但每组必须有一个数。同IPv4 地址一样，IPv6 也被划分为若干类型。主要有三种地址：单播地址（Unicast ）、任播地址（Anycast ）、组播地址（Multicast）。 1.3 IP格式 1.3 .1 IPv4格式 IPv4中规定IP地址长度为32（按TCP/IP参考模型划分) ，即有232次方-1个地址。一般的书写法为4个用小数点分开的十进制数。也有人把4位数字化成一个十进制长整数，但这种标示法并不常见。过去IANAIP地址分为A,B,C,D 4类， 图1 IPv4数据包格式 1.3.2 IPv6格式 IPV6的每一个分组由必须要有的基本首部和跟随在后面的有效载荷组成。有效载荷有两部分组成：可选的扩展首部和从上层来的数据（不超65535字节）。如下图示 图2 IPv6数据包格式 IPv6地址包括16个字节（八位组）；它共有128比特长。 1.3.3 IPv6优点 IPv6保持了IPv4赖以成功的许多特点, 设计中有部分处理是对IPv4不足之处的修正。作为新一代的IP协议, IPv6有着如下方面的特性: 1.扩展地址空间, 增强路由； 2.地址的自动配置； 3.IP数据报报头的简化； 4.安全控制; 5.服务质量QoS; 2 隧道技术 在IPv4网络还没有完全流行于全球之前，一定会有一些网络首先采用IPv6协议，而这些首先采用IPv6协议的网络就像是在IPv4海洋中的一些小岛一样，如果能在IPv4的“海底”建立一条“隧道”实现这些小岛之间的连接，那么这些所谓的IPv6小岛就可以跨越IPv4海洋，从而实现彼此之间的通信，这就是隧道（Tunne）技术。 隧道是一种封装技术，它利用一种网络协议来传输另一种网络协议，即利用一种网络传输协议，将其他协议产生的数据报文封装在它自己的报文中，后在网络中传输。实际上隧道可以看作一个虚拟的点到点连接。例如，GRE隧道支持点到点的业务接入。 隧道技术就是指包括数据封装、传输和解封装在内的全过程。简单就是：原始报文在A地进行封装，到达B地后把封装去掉，还原成原始报文，这样就形成了一条由A到B的通信隧道。 隧道代理不是一种隧道机制, 而是一种方便构造隧道的机制, 可以简化隧道的配置过程。 适用于单个主机获取 IPv6 连接的情况。隧道代理在穿过 NAT 设施时可能无法工作, 需要配置隧道服务器、 安全的 DNS自动更新、 激活机制等，不过这种技术相对繁琐一些。 4、ISATAP 隧道 ISATAP 是一种自动隧道技术, 用于连接被 IPv4 隔离的 IPv6 孤岛, 通过将 IPv4 地址嵌入到 IPv6 地址当中,并将 IPv6 封包封装在 IPv4 中传送, 从而在主机相互通信时抽出 IPv4 地址建立隧道。ISATAP 用于内部私有网络中各双栈主机之间进行 IPv6 通信。ISATAP 不要求隧道端节点必须具有全球惟一的 IPv4 地址, 只要求双栈主机具有 IPv