IPv4过渡至IPv6方法的分析比较

李明扬 巩凡 孔祥宗

摘 要：随着IPv4地址的枯竭，作为IPv4的替代者，IPv6的大规模应用开始提上日程。但是，从IPv4过渡到IPv6却不是一蹴而就的，也面临着许多问题和挑战。现阶段主要的过渡方式包括双堆栈、隧道技术、地址协议转换等技术。本文简要介绍以上三种技术并分析其中的优缺点。

关键词：IPv6;过渡;双堆栈;隧道;地址协议转换

一、引言

科技飞速发展，技术日新月异。随着接入国际互联网的网络终端越来越多，IPv4的地址分配日益紧张。其实，由于IPv4仅仅是用于DARPA网络理论的研究与测试，它的地址耗尽风险本来就不是协议设计时的关注重点（1）。现在IPv4地址的短缺已经越来越明显，迫切的需要新一代的网络地址协议解决现有的种种问题（2）。

二、IPv6背景简介

网际协议第6版（英语：Internet Protocol version 6，缩写：IPv6）是网际协议的最新版本。IETF发展IPv6协议是为了期望用它来取代IPv4并解决IPv4地址枯竭的问题（3）。最直观的比喻，在IPv6下，地球上的每一粒沙子都可以获得一个网络地址。由互联网协会在2011年6月6日成功组织和赞助的一次公開IPv6测试活动之后，互联网协会就将2012年6月6日定为了世界IPv6启动日，在这一天，全球IPv6网络已正式启动（4）。2020年3月23日，工业和信息化部发布《关于开展2020年IPv6端到端贯通能力提升专项行动的通知》，要求到2020年末，IPv6活跃连接数达到11.5 亿，较2019年8亿连接数的目标提高了43%。

三、过渡过程的关注点

IPv6与IPv4是互不兼容的两套协议，故在过渡过程中，是存在一些困难点的。首先，需要判断设备软件等是否支持IPv6协议。某些生产年份过早的网络设备无法支持IPv6，具体情况需要与厂家具体询问，因为某些设备可以通过升级软件的方式支持IPv6，这样就可以节省一批新设备的采购费用。但也要分析设备的寿命与性能，时间越晚，设备对IPv6的支持与优化也相对越优秀，性能效果也相对越优秀。其次，需要分析需要改造的网络架构，考虑安全、性能、可持续性、可维护性等各方面总结出可选用过渡升级方案。最后，结合改造时间要求、资金限制、效果要求等，选定最终的过渡方案。

四、双堆栈技术

双栈机制就是使IPv6网络节点具有一个IPv4栈和一个IPv6栈，同时支持IPv4和IPv6协议。由于是网络层协议，故对于上层协议和下层协议而言是透明的。如果一台主机同时支持IPv6和IPv4协议，那么该主机就即可以和IPv4主机通讯，也可以和IPv6主机通信（5）。此种过渡技术是最彻底的，也是花销最大，最耗时的。改造过程中需要所有的设备都需要同时支持IPv6和IPv4双协议，对于不支持或者支持效果不能满足要求的设备都需要替换。但优势也是巨大的，随着IPv6过渡的持续，最终只需关闭对IPv4的支持或者撤掉只支持IPv4的设备，而不需要再进行大规模投资改造。

五、隧道技术

隧道机制就是必要时将IPv6数据包作为数据封装在IPv4数据包里，使IPv6数据包能在已有的IPv4基础设施（主要是指IPv4路由器）上传输的机制。隧道技术的优点是对于源站点和目的站点是透明的，尤其可以用于IPv4向IPv6过渡的初级阶段。此时主干网络还是IPv4，使用此技术可以解决IPv6孤岛问题。缺点是不能实现IPv4与IPv6主机间的互联互通。IPv6主机访问IPv6主机通过基于IPv4隧道，IPv4主机访问IPv4主机还是通过老IPv4链路网络。治标不治本。只是实现了过渡前期和中期的既可以接收IPv4请求也可以接收IPv6请求的改造要求，但是在后期网络主干网络不再支持IPv4时会造成网络的不可使用，依旧需要投资进行深度改造。

六、地址协议转换技术

网络地址转换（Network Address Translator，NAT）技术是将IPv4地址和IPv6地址分别看作内部地址和全局地址，或者相反。NAT技术可以解决IPv4主机和IPv6主机之间的互通问题。后台网络服务器等可以不做变化，但需要另外搭建NAT服务器，有一定的开销。适合前期中期快速实现IPv4与IPv6的同时访问。由于服务器是自己的，所以能够自主把控。但是在后期还是需要再次投资进行相应IPv6改造升级。

七、其他技术

随着IPv6过渡改造的迫切压力，网络上出现了一批协助企业进行IPv6改造的公司。号称不需要改造公司内部网络即可支持IPv4与IPv6的同时访问。原理为访问用户的数据先传输到协助企业的服务器中，由对方进行地址转换，IPv6地址转换为IPv4地址，再转给客户。其实是的地址协议转换技术的变种，而且由于流量要经过他人服务器，安全无法保证。但是对于安全性要求不高，技术力量不足的小企业或个人是不错的选择。

八、总结

没有一定好的，也没有一定坏的，只有最适合的。对于选用IPv6的过渡方案，要根据具体的改造要求以及自己的实际情况进行慎重选择。

参考文献

[1] Google IPv6 Conference 2008： What will the IPv6 Internet look like？. Event occurs at 13：35.

[2] a b c Bradner， S.; Mankin， A. （January 1995）. The Recommendation for the IP Next Generation Protocol. IETF. doi：10.17487/RFC1752. RFC 1752.

[3] New Zealand IPv6 Task Force. "FAQs". Retrieved 26 October 2015.

[4] Internet Society： World IPv6 Launch on June 6， 2012， To Bring Permanent IPv6 Deployment.

[5] RFC 4213.