IPV4到IPV6网络的过渡技术

苏艳杰

（河南师范大学 计算机与信息工程学院，河南 新乡453000）

0 前言

IPv4网络已应用多年，随着网络的普及扩展，IPv4协议逐渐暴露出一些缺陷：网络地址短缺、路由速度慢、缺乏安全功能、不支持新的业务模式等。针对IPv4面临的这些问题，IETF设计出IPv6协议，它能解决地址短缺问题，还能提供端到端IP连接、服务质量（QoS）、安全性、多播、移动性、即插即用等一系列功能。但IPv6只能在发展中不断完善，在当前IPv4占主导的网络环境下，IPv4向IPv6的平滑过渡技术成了IPv6成功的关键因素。

1 双栈技术

1.1 双栈技术的原理

双栈技术是指在网络节点中同时具有IPv4和IPv6两个协议栈，这样，它既可以接收、处理、收发IPv4的分组，也可以接收、处理、收发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。IPv6数据报按照IPv6路由协议得到的路由表转发，IPv4数据报按照IPv4路由协议得到的路由表转发。

1.2 双栈技术的优缺点

双栈技术的优点是概念清晰，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）。但是双栈技术也存在如下缺点：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。

2 隧道技术

2.1 隧道技术的原理

隧道技术是IPv4／IPv6过渡中经常使用到的一种机制。所谓“隧道”简单地讲就是利用一种协议来传输另一种协议的数据的技术。在IPv6发展初期，必然有许多局部的纯IPv6网络，这些IPv6网络被IPv4骨干网络隔离开来，为了使这些孤立的“IPv6岛”互通，就采取隧道技术的方式来解决。利用穿越现存IPv4因特网的隧道技术将许多个“IPv6孤岛”连接起来，逐步扩大IPv6的实现范围。隧道技术的工作机理就在IPv6网络与IPv4网络间的隧道入口处，路由器将IPv6的数据分组封装入IPv4中，IPv4分组的源地址和目的地址分别是隧道入口和出口的IPv4地址。在隧道的出口处再将IPv6分组取出转发给目的节点。目前应用较多的隧道技术包括构造隧道、6to4隧道以及MPLS隧道等。目前的隧道技术主要实现了在IPv4数据包中封装IPv6数据包，随着IPv6技术的发展和广泛应用，未来也将会出现在IPv4数据包中封装IPv6数据包的隧道技术。

2.2 隧道技术的优缺点

隧道技术能够充分利用现有的网络投资，因此在过渡初期是一种方便的选择。但是，在隧道的入口处会出现负载协议数据包的拆分，在隧道出口处会出现负载协议数据包的重组。这就增加了隧道出入口的实现复杂度，不利于大规模的应用。

3 NAT-PT技术

3.1 NAT-PT 技术的原理

双栈技术解决了IPv6与IPv4的共存问题，但是在网络的过渡时期不可能要求所有的主机或终端都升级支持双栈，在网络中必然存在纯IPv4主机和纯IPv6主机之间进行通信的需求，由于协议栈的不同因此很自然地需要对这些协议进行翻译转换。对应协议的翻译可以分为两个层面来进行，一方面是IPv4与IPv6协议层的翻译，另一方面是IPv4应用与IPv6应用之间的翻译。前者主要是通过NAT－PT技术实现的，后者则主要通过应用代理网关ALG来实现。NAT－PT实现了网络层的协议翻译；应用代理网关则实现应用层的协议翻译，对于不同的应用，需要配置不同的应用代理网关。

3.2 NAT-PT 技术的优缺点

翻译技术的优点是不需要进行IPv4，IPv6节点的升级改造。缺点是IPv4节点访问IPv6节点的实现方法比较复杂，网络设备进行协议转换、地址转换的处理开销较大。因此，该策略一般是在其他互通方式无法使用的情况下使用。

4 总结

目前，还没有一种普遍适用的过渡技术，上文所述的各种过渡技术均有其各自的优点和缺点，有着各自的适用环境。因此，在实际网络建设中，应根据扩展性、安全性、网络性能等多方面因素综合考虑选择适合网络自身特征的过渡技术。

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