基于ＩＰｖ６的网络部署技术探究

刘向锋

[摘要]IPv6作为下一代互联网协议已经引起各国家、各运营商的足够重视，目前中国高校和科研机构已经与一些运营商合作，对IPv6进行研究实验，但还没有普遍推广，而是处于IPv6与IPv4相互并存和过渡的阶段。

[关键词]IPv6网络 IP地址 部署技术

中图分类号：TP3文献标识码：A文章编号：1671－7597（2009）0320042－01

一、引言

随着Internet的规模以几何级数的趋势增长，IPv4的地址空间面临即将耗尽的危险.为此，IPv6将IP地址的长度由32b扩展到128b，即将IP地址个数由232扩展到2128，促使推广IPv6的另一个重要原因是新的应用对Internet提出了更高的要求，需要Internet提供更复杂的寻址与路由能力并提供融合语音、数据、视频的通信网络。因此当前网络界最重要的问题就是如何实现IPv4与IPv6的平稳过渡。

二、IPV6发展阶段

目前网络上的所有设备都是设备，如果把这些设备都换成IPv6设备，不但成本巨大，同时还要保证在网络升级换代的同时，现有的业务不能中断。因此IPv4过渡到IPv6必定是一个循序渐进的过程，从市场角度来说，任何一种网络技术从诞生到广泛的商业应用，大致都要走过从实验室的研究、建立测试床、大规模的网络布置到运营商的正式商用这一发展历程，根据网络发展的实际情况，在不同的时期采用不同的部署策略，IPv6部署进程可分为以下几个阶段：

（一）IPV6初级阶段

在这个阶段IPv4网络仍占据主导地位，绝大多数网络应用基于IPv4，IPv6网络处于孤岛。目前IPv6基本上处于这个阶段。

（二）IPv4与IPv6共存阶段

在此阶段，IPv6协议已经从实验室走向了应用阶段，IPv6得到较大规模应用，出现了骨干的IPv6网络，同时开发了不同平台上的IPv6系统软件和应用软件。虽然在IPv6平台上实现的丰富业务加快了IPv6部署进程，但仍将有大量的传统IPv4网络。

（三）IPv6占主导地位阶段

在此阶段IPv6网络占据主导地位并取代IPv4，骨干网络全部升级为IPv6，而IPv4处于孤岛地位，类似于IPv6发展的初级阶段。

三、IPv6过渡技术

在过渡问题上，首先毫无疑问的是IPv6必将取代IPv4。以前的问题是：什么时候开始取代？国家的CNGI项目启动后，这个问题得到了解答。剩下的问题是：如何取代？在完全取代之前，如何并存与过渡？为了实现IPv4网络向IPv6网络的过渡，IETF成立了专门的工作组，研究IPv4到IPv6的转换，并出现以下几种过渡技术：

（一）隧道技术

隧道技术用于IPv6的初始阶段，IPv6网络此时相当于IPv4海洋中的孤岛，连接这些孤岛就必须使用隧道技术，是过渡初期最易于采用的技术。隧道技术的核心就是把IPv6数据报文封装到IPv4报文中，让现有的IPv4网络成为载体建立IPv6的隧道，隧道两端的数据报文通过IPv4机制进行。路由器将IPv6的报文封装到IPv4，IPv4的数据报头的“协议”设置为“41”，指出这个分组的敬荷是一个IPv6的分组，IPv4数据报文的源地址和目的地址分别对应隧道的入口和出口的IPv4地址，到了隧道的出口，再将IPv6的数据报文取出转发给目的站点，隧道技术只要求在隧道的出入口进行修改，因而技术实现非常容易，同时不需要大量的IPv6专用设备和链路，可以明显减少投资。其缺点就是在IPv4网络上配置IPv6是一个比较麻烦的过程，并且隧道技术不能实现IPv4主机与IPv6主机之间的通信。

（二）双协议栈技术

双协议栈是指在单个节点同时支持IPv4和IPv6两种协议栈，它并不要求建立隧道，只有当IPv6节点需利用IPv4的路由机制传递信息包时隧道才是必须的，但允许双协议栈并行工作的主要困难在于需要同时处理两套不同的地址方案，协议栈主机或路由器既能够和IPv6的系统通信，又能够和IPv4的系统通信。双协议栈主机在和IPv6主机通信时采用IPv6地址，在和IPv4主机通信时采用IPv4地址。双协议栈主机可以通过对域名系统DNS的查询知道目的地主机是采用哪一种地址。若DNS返回的是IPv4地址，双协议栈的源主机就使用IPv4地址。但当DNS返回的是IPv6地址时，源主机就使用IPv6地址。双协议栈缺点在于需要给每个运行IPv6设备和终端分配IPv4地址，不能有效解决IPv4地址短缺问题。

（三）网络地址转换/协议转换技术NAT-PT

网络地址转换/协议转换技术将协议转换、IPv4下的动态地址翻译（NAT）及应用层网关（ALG）几种技术结合起来，使IPv6主机能像与IPv6组播组通信一样，使用普通的IPv6组播协议与任何IPv4组播组通信。它不需要IPv4或IPv6节点进行任何更换或升级，唯一需要做的就是在网络交界处安装NAT-PT设备，有效的解决了IPv4节点与IPv6节点的互通问题。最大的优势在于提供IPv4和IPv6组播的相互通信机制，使用网关可以建立同时存在IPv4和IPv6的多方视频会议，并可进行全双向连接。NAT-PT已逐渐成为主要的单播过渡方案，但在技术上有一些限制：首先在拓扑结构上要求每一次会话中所有的报文转换在同一个路由器上；其次一些协议字段在转换时不能保持原有的含义；另外协议转换方法缺乏端到端的安全性。

四、结束语

在现阶段，各企业IP网络一般都有自己的内部网络，可能使用IPv4公网地址，也可能使用私网IPv4地址，企业网络部署策略一般是先升级其中部分网络，使其具有IPv6能力，当此部分网络运行稳定后，再逐步将IPv6扩展到整个网络。在过渡的开始阶段，应首先将某边缘路由器升级为双栈，这样可以同时接入IPv4和IPv6网络，在各个部分之间进行IPv6互连时，可选择一种二层链路技术，这样比隧道更加稳定，随着IPv6服务和应用的发展，应逐渐部署纯IPv6节点，为了与纯IPv4节点或Internet上IPv4网络互通，可以在网络上部署NAT-PT。

参考文献：

[1]刘强，探究从IPv4过渡到IPv6的技术策略，计算机与信息技术，2007年08.

[2]黄迎峰，关于IPv6概念及部署的研究，科技创新导报，2007年26期.

[3]张五红、王宇，高校校园网IPv6的部署与配置，计算机工程与设计，2007年13期.