IPv4协议与IPv6协议的平滑过渡实施策略

刘淑英

（咸阳师范学院 信息工程学院，陕西 咸阳 712000）

当今互联网是基于IPv4协议的，但是IP地址空间不足问题已成为互联网通信发展的瓶颈，在此情况下IPv6应运而生。它以其在IP地址数量、安全性、移动性、服务质量等方面的巨大优势，改变了现代信息生活。但是，想要在短时间内将IPv4网络全部转换成IPv6网络也是不可行的，因此须采用循序渐进的过渡方式。而在各种过渡机制中，隧道技术是一种比较实用和成熟的技术。本文通过介绍IPv6的特点，以及IPv4网络至IPv6网络的过渡技术，采用小凡模拟器对实际问题进行网络设计，并采用隧道技术完成。

1 IPv6的特点

IPv4最大的缺陷就是地址数量严重不足，随着支持IP的新设备不断增加，需要更多的IP地址，但是IPv4已经无法满足这一需求[1]。另外，IPv4还存在Internet路由表不断庞大，缺乏真正的端到端模型，不能很好的实现服务质量等问题。因此IPv6成为网络服务研究热点，其主要的特点表现为：拥有更大的地址空间，无需使用网络地址转换器，没有广播地址，报头简单，具有移动性，强大的灵活性，网络安全和协议安全较高，而且过渡到IPv6的方式也较多有双栈技术、隧道化技术、转换技术[2]。

IPv6协议使用16进制来表示其地址，并用冒号隔开，IPv6地址长度是IPv4地址长度的4倍，IPv6地址的基本表达方式是X:X:X:X:X:X:X:X，其中X是一个4位十六进制整数（16位），它是128位的，提供了近2的128次方个地址[3-4]。

例如：2012:1230:FF3F:1300:3450:3450:11B0:ABCF

2 常用的过渡技术

任何一种新的技术要想获得市场的认可，首先必须能和现有的基础设施集成而且不能过大的影响现有的服务，Internet由数以万计的IPv4网络和数百万计的IPv4节点组成，这么庞大的系统想在短时间内完全被另一种技术取代是不现实的，IPv6网络所面临的挑战是如何集成IPv6协议和IPv4协议，让它们共同存在，并要求尽可能的让终端用户透明，为了确保循序渐进的过渡，实际中所应用的常用过渡技术有如下3种[5-6]。

1）双栈技术：主机和网络设备需同时运行IPv4和IPv6两套协议，这是一种很高效的临时过渡技术。

2）隧道化技术：使用隧道通过IPv4网络将分离的IPv6网络连接起来，要求边缘设备需同时运行IPv4和IPv6两套协议。

3）转换技术：转换设备可以在IPv4网络和IPv6网络之间进行数据的传递，与NAT类似，但是这需要很多的资源，因此它的扩展性是个问题。

3 实例分析

企业X和企业Y是长期的合作伙伴关系，由于各自网络需求，都将根据自身的业务来扩展网络，并将自己企业的网络升级为IPv6网络，而IPv6网络在传统的IPv4网络上默认是不能传输数据的。因此X企业和Y企业面临的严峻问题就是：如何让IPv6网络数据无缝的在IPv4网络上进行传输。针对这一问题我们采用隧道技术进行解决。图1展示了两个IPv6网络进行数据通信的拓扑结构。其中，左边部分为企业X的网络，右边为企业Y的网络，X与Y企业的网络都升级成为IPv6网络，X与Y企业网络采用了OSPFv3路由协议，X与Y企业的外部路由器都运行了IPv4协议和IPv6协议，作为孤岛的IPv6网络需要通过隧道在IPv4网络上进行数据传输，本实验均采用Cisco路由器作为实验设备。在图1中我们还可以观察到各个设备对应接口的IPv6地址。

3.1 企业局域网设计

下面我们以图1中企业X的内部网为例进行介绍。该企业运行IPv6网络，采用OSPFv3协议，设备的配置代码如下。

图1 网络拓扑图Fig.1 Network topology

3.2 配置隧道

采用隧道技术，可以充分利用现有的IPv4网络条件，实现两个IPv6网络之间的通信，将IPv6孤岛合并成更大的IPv6网络，伴随着技术设备的更换，最终将会调整到大型的纯IPv6网络。隧道技术是IPv6过渡的第一个机制，它目前在所有可用的IPv6中被广泛地支持。隧道接口需要分配本地IPv4地址、远端IPv4地址和本地IPv6地址。

为了使企业X和Y的IPv6网络连通，仅仅在OutRouterA、OutRouterB上配置隧道还是不够的。还必须在隧道上启用路由协议，此处采用的是OSPFv3路由协议。配置步骤如下：下面我们介绍OutRouterA的具体配置步骤，OutRouterB与此类同。

3.3 实验结果测试

从上面的输出结果可以看出，去往Y企业每条路由的下一条均为tunnel接口，也就是说，数据是通过隧道口进行传输的。下面我们将测试企业X和企业Y的内部网连通性。

上面输出可以确定X企业可以访问Y企业网络。

4 结束语

通过对IPv4协议和IPv6协议分析研究，利用思科模拟器完成本次组网设计，通过一个同时兼有IPv4网络与IPv6网络的拓扑为例，将隧道机制应用于该网络设计中，基本实现了前期设定的目标，IPv6数据包成功的在IPv4网络里进行传输，使得IPv4网络与IPv6网络共同存在，成功组建了IPv6网络。该拓扑分析为中小型企业部署以及建设IPv6校园网提供了一种相对比较完善灵活的解决方案。

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