1、作者：楊巧霞摘要：簡要介紹了 IPv4 向 IPv6 過渡的主要技術(shù)，并針對我國 IPv6 發(fā)展情況對網(wǎng) 絡(luò)過渡方案進(jìn)行了分析。關(guān)鍵詞： IPv4IPv6 過渡方案O 、前言互聯(lián)網(wǎng)的成功發(fā)展給人民的生活帶來了重大的變化，互聯(lián)網(wǎng)的影響已經(jīng)滲透到社會 的各個方面。隨著互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的飛速增長，當(dāng)前的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議 IPv4 的缺點(diǎn)已經(jīng)越來越突 出。 IPv6 作為 IETF確定的下一代互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，有望徹底解決 IPv4 存在的問題，因此受到 人們的關(guān)注。 IETF 從 1992 年就開始著手研究 IPv6 。目前 IPv6 的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品已經(jīng)逐漸 成熟。隨著 3G NGN 等潛在業(yè)務(wù)需求的增長，IPv6

2、 的市場前景日趨看好。2003 年，我國啟 動了基于 IPv6 的“下一代互聯(lián)網(wǎng)示范網(wǎng)CNGI 工程”，更使得 IPv6 成為了國內(nèi)業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)。盡管目前我國已經(jīng)開始了較大規(guī)模的 IPv6 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，但 IPv6 業(yè)務(wù)的發(fā)展還將是個 漫長的過程，IPv4 向 IPv6 的過渡需要相當(dāng)長的時間才能完成。在 IPv6 完全取代 IPv4 之 前，兩種協(xié)議不可避免地有很長一段共存期。因此，有必要制定相應(yīng)的方案保證IPv4 和IPv6 的互操作性和平滑過渡。在這方面， IETF 的 IPv6 過渡工作組已經(jīng)提出了許多建議方案，并定義了多種IPv4/IPv6 過渡技術(shù)，以實(shí)現(xiàn) IPv4 向 IPv6

3、的過渡。這些技術(shù)各有不同的特點(diǎn)和適用場 合。本文將對主要的過渡技術(shù)進(jìn)行介紹，并針對我國目前互聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)狀對可采用的網(wǎng)絡(luò)過渡 方案及相應(yīng)過渡技術(shù)的選擇進(jìn)行分析。1 、IPv4/IPv6 過渡技術(shù)簡介1.1綜述IPv4/IPv6 過渡技術(shù)是用來在 IPv4 向 IPv6 演進(jìn)的過渡期內(nèi)，保證業(yè)務(wù)共存和互操 作的。目前的各種 IPv4/IPv6 過渡技術(shù)，從功能用途上可以分成兩類： IPv4/IPv6 業(yè)務(wù)共 存技術(shù)、 IPv4/IPv6互操作技術(shù)。a)IPv4/IPv6 業(yè)務(wù)共存技術(shù)用來保證這兩種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議可以在公共互聯(lián)網(wǎng)中共同工 作，在 IPv6發(fā)展過程中這些技術(shù)可以幫助 IPv6 業(yè)務(wù)在現(xiàn)有的 IP

4、v4 網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)上工作。 主要的 IPv4/IPv6 業(yè)務(wù)共存技術(shù)又可分為雙棧技術(shù)和隧道技術(shù)兩類。雙棧技術(shù)通過節(jié)點(diǎn)對 IPv4 和 IPv6 雙協(xié)議棧的支持，支持兩種業(yè)務(wù)的共存。隧道技術(shù)通過在 IPv4 網(wǎng)絡(luò)中部署隧 道，實(shí)現(xiàn)在 IPv4 網(wǎng)絡(luò)上對 IPv6 業(yè)務(wù)的承載，保證業(yè)務(wù)的共存和過渡，已定義的隧道技術(shù) 種類很多，主要包括手工配置隧道、兼容地址自動配置隧道、6over4、6to 4、MPLS!道、ISATAP、隧道代理等技術(shù)。b)IPv4/IPv6 互操作技術(shù)通過對數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)過渡期中 IPv4 節(jié)點(diǎn)和IPv6 節(jié)點(diǎn)之間的相互訪問。目前主要的技術(shù)包括SIIT、NAT-PT B

5、IS、BIA、DSTM 等。下面將對一些典型的、比較成熟的 IPv6 過渡技術(shù)進(jìn)行簡要介紹。1.2雙棧技術(shù)雙棧是指同時支持 IPv4 協(xié)議棧和 IPv6 協(xié)議棧。雙棧節(jié)點(diǎn)同時支持與 IPv4 和 IPv6 節(jié)點(diǎn)的通信，當(dāng)和 IPv4 節(jié)點(diǎn)通信時需要采用 IPv4 協(xié)議棧，當(dāng)和 IPv6 節(jié)點(diǎn)通信時需要采用 IPv6 協(xié)議棧。雙棧節(jié)點(diǎn)訪問業(yè)務(wù)時支持通過DNS 解讀結(jié)果選擇通信協(xié)議棧。即當(dāng)域名解讀結(jié)果返回 IPv4 或 IPv6 地址時，節(jié)點(diǎn)可用相應(yīng)的協(xié)議棧與之通信。雙棧方式是一種比較直觀的解決 IPv4/IPv6 共存問題的方式，但只有當(dāng)通信雙方數(shù) 據(jù)包通路上的所有節(jié)點(diǎn)設(shè)備 (路由器等 ) 都支

6、持雙棧技術(shù)后，這種方式才能充分發(fā)揮其作 用。1.3手工配置隧道隧道技術(shù)是一種利用現(xiàn)有 IPv4 網(wǎng)絡(luò)傳送 IPv6 數(shù)據(jù)包的方法， 通過將 IPv6 數(shù)據(jù)包 封裝在 IPv4數(shù)據(jù)包中，實(shí)現(xiàn)在 IPv4 網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳送。隧道的起點(diǎn)和終點(diǎn)設(shè)備都同時支 持 IPv4 和 IPv6 協(xié)議的節(jié)點(diǎn)，隧道起點(diǎn)將要經(jīng)過隧道傳送的 IPv6 數(shù)據(jù)包封裝在 IPv4 包中發(fā)給隧道終點(diǎn)，隧道終點(diǎn)將IPv4 封裝去掉，取出 IPv6 數(shù)據(jù)包。IPv4 封裝 IPv6 數(shù)據(jù)包方式如圖 1 所示。圖 1 IPv4 封裝 IPv6 數(shù)據(jù)包方式在實(shí)際實(shí)現(xiàn)中，隧道封裝時還涉及到對MTU TTL 等的處理。隧道技術(shù)在設(shè)置 IP

7、v4 報頭的目的 IP 地址時分為手動和自動兩種方式，不同的目的 地址設(shè)置方式也成為幾種隧道技術(shù)的重要區(qū)別。這里介紹的手工配置隧道技術(shù)，是指通過 人工方式預(yù)先設(shè)置隧道終點(diǎn)IPv4 地址的方式。每條隧道的終點(diǎn)IPv4 地址都是隧道起點(diǎn)從人工配置信息中獲得的。手工配置隧道實(shí)現(xiàn)簡單，但每條隧道都要人工管理，大量使用時 管理難度很大。1.4 兼容地址自動配置隧道這種技術(shù)通過使用 IPv4 兼容地址，使得隧道起點(diǎn)可以從IPv6 報頭中自動獲得隧道終點(diǎn)的 IPv4 地址，自動完成隧道的配置。IPv4 兼容地址是一類專門指定給這種自動配置隧道方式使用的IPv6 地址，該地址是由 96 位全為零的前綴和后 3

8、2 位 IPv4 地址組成的。可以看出這種 IPv6 地址可以方便隧 道起點(diǎn)設(shè)備通過該地址取得內(nèi)嵌的IPv4 地址。當(dāng)一個連接在 IPv4 網(wǎng)絡(luò)中的 IPv6 節(jié)點(diǎn)想要使用兼容地址自動配置隧道方式與另一 個節(jié)點(diǎn)進(jìn)行 IPv6 通信時，只要知道對方節(jié)點(diǎn)的IPv4 兼容地址，就能自動建立與對方節(jié)點(diǎn)的隧道，通過隧道實(shí)現(xiàn) IPv6 通信。隧道入口節(jié)點(diǎn)從采用兼容地址格式的目的地址中獲取后 32 位 IPv4地址，使用該 IPv4 地址作為隧道終點(diǎn)地址建立隧道。TPUIPv4 ?S 頭字殿ri4 按丟TPvfifli 頭包 I；： IPv4 權(quán)務(wù)檢唯山誦去*UV6 擴(kuò)展頭 it It *巾荷快 1協(xié)諛4課

9、址址；匯 iHfcA IIM Jttt這種方式雖然比較簡單、直觀地實(shí)現(xiàn)了隧道的自動配置，但這種方式擴(kuò)展性差，每 個主機(jī)需要 1 個 IPv4 地址，無法發(fā)揮 IPv6 地址空間的優(yōu)勢。1.56to4 隧道6to4 隧道也支持隧道的自動建立。 6to 4 隧道支持 IPv6 子網(wǎng)通過 IPv4 網(wǎng)絡(luò)中的隧 道相連。6 to 4 方式使用 IANA 指定的專用地址前綴： 2002: /16，其地址格式如圖 2 所 示。3 位】川7LA均址SLA 1D0G0I0000000000010圖 2 6to4 方式地址格式在 2002: : /16 前綴后是 32 位的 IPv4 地址。該地址是隧道端點(diǎn)的I

10、Pv4 地址。地址格式中后 80 位是用戶自己分配的，一個 IPv6 子網(wǎng)只要有 1 個公開的 IPv4 地址就可以用 其構(gòu)建自己的 6to4 格式地址，80 位的地址空間能滿足任何大容量子網(wǎng)的需求。子網(wǎng)中 1 臺設(shè)備作為 6to 4 網(wǎng)關(guān)與 IPv4 網(wǎng)絡(luò)相連，使用公開的IPv4 地址。子網(wǎng)中的 IPv6 用戶可以使用 6 to 4 地址通過 6 to 4 網(wǎng)關(guān)與其他 6 to 4 子網(wǎng)通信。兩個子網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)之間通過自動 建立的 IPv4隧道連接。使用 6 to 4 地址的用戶如果需要與遠(yuǎn)端的 IPv6 公共網(wǎng)絡(luò)的用戶 (使用非 6 to 4 地址)通信，可以通過 IPv6 公共網(wǎng)絡(luò)中的 6

11、to 4 中繼路由器實(shí)現(xiàn)。6to4 技術(shù)使用方便，IPv4 地址消耗很少，IPv6 子網(wǎng)可以不申請獨(dú)立的IPv6 地址就可以使用 6to 4 地址通信，具有較好的靈活性。1.6NAT-PT前面已經(jīng)提到，網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換一協(xié)議轉(zhuǎn)換(NAT-PT)屬于 IPv4/IPv6 互操作技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)純 IPv6 節(jié)點(diǎn)和純 IPv4 節(jié)點(diǎn)之間的互通。 NAT-PT 使用網(wǎng)關(guān)設(shè)備連接 IPv6 和 IPv4 網(wǎng) 絡(luò)。 當(dāng) IPv4和 IPv6 節(jié)點(diǎn)互相訪問時，NAT-PT 網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)兩種協(xié)議的轉(zhuǎn)換翻譯和地址的映 射。NAT-PT 網(wǎng)關(guān)在工作時，將維護(hù)一個IPv4 地址池。與傳統(tǒng) NAT 方式一樣，NAT-PT 網(wǎng)

12、關(guān)支持為 IPv6 網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)動態(tài)分配 IPv4 地址。維護(hù)地址映射關(guān)系，并且完成IPv4 協(xié)議和IPv6 協(xié)議的轉(zhuǎn)換。為了保證 NAT-PT 的正確運(yùn)行，NAT-PT 網(wǎng)關(guān)需要和 DNS 應(yīng)用網(wǎng)關(guān)結(jié)合在一起，保證正確解讀跨網(wǎng)絡(luò)的地址解讀請求。NAT-PT 技術(shù)可以較好地解決 IPv4 和 IPv6 的互通問題，使得大部分應(yīng)用層協(xié)議不 需要修改就能夠?qū)崿F(xiàn)互通。但對于需要在應(yīng)用層協(xié)議的控制平面?zhèn)魉虸P 層信息的應(yīng)用，不能夠通過基本 NAT-PT 設(shè)備互通。必須結(jié)合相應(yīng)的應(yīng)用層網(wǎng)關(guān)(ALG)來實(shí)現(xiàn)這些應(yīng)用層協(xié)議的轉(zhuǎn)換。1.7 其他 IPv4/IPv6 過渡技術(shù)除了前面介紹的幾種技術(shù)外，還有許多其

13、他的 IPv4/IPv6 過渡技術(shù)，限于篇幅本文 不再詳細(xì)描述，下文只對主要的技術(shù)做一簡述。1.7.16over4 隧道6over4 是一種自動隧道技術(shù)，使用 6over 4 的 IPv6 主機(jī)將 IPv4 組播域作為虛擬 的鏈路層，通過 IPv4 的組播方式實(shí)現(xiàn)互聯(lián)。1.7.2ISATAPISATAP(Intra-SiteAutomaticFunnelAddressing Protocol)支持 IPv4 子網(wǎng)中的IPv6 主機(jī)通過自動隧道接入到IPv6 路由器。ISATAP 使用內(nèi)嵌 IPv4 地址的特定地址格式：64 位的前綴+32 位串 00005EFE+32 位的 IPv4 地址。I

14、SATAP 地址可以使用標(biāo)準(zhǔn)的公開 IPv6 地址前綴，IPv4 可以是公開地址也可以是保留地址。ISATAP 支持保留 IPv4 地址，可以使經(jīng)過 NAT 設(shè)備的 IPv4 子網(wǎng)中的 IPv6 主機(jī)實(shí)現(xiàn)連接。1.7.3隧道代理隧道代理 (TunnelBroker) 自動代理 IPv4 網(wǎng)中 IPv6 用戶的隧道配置請求，簡化隧道 配置。隧道代理體系中，用到隧道代理和隧道服務(wù)器兩種設(shè)備。需要IPv6 通信的用戶訪問隧道代理，隧道代理響應(yīng)用戶的請求，進(jìn)行隧道建立和拆除的配置、DNS 域名的注冊和注銷等工作。隧道服務(wù)器是雙棧設(shè)備，與 IPv6 和 IPv4 網(wǎng)絡(luò)相連，它接受隧道代理的配置指 令。完

15、成用戶之間隧道的創(chuàng)建和拆除等操作。1.7.4MPLS 隧道MPLS 隧道方式通過在 IPv4 網(wǎng)中的 MPLSLSf 連接 IPv6 網(wǎng)絡(luò)。MPLS 隧道有多種實(shí)現(xiàn) 方式，比較常見的有 6PE 方式。6PE 方式對用戶端的 CE 設(shè)備沒有要求，PE 設(shè)備是雙棧設(shè) 備，支持 IPv4網(wǎng)中 MPLS 隧道的建立。1.7.5 應(yīng)用轉(zhuǎn)換技術(shù)在 IPv4/IPv6 互操作技術(shù)中，除了NAT-PT 這種網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換技術(shù)外，還有一些應(yīng)用層的轉(zhuǎn)換技術(shù)（包括 BIA、SOCK64 等），這些技術(shù)通過對用戶系統(tǒng)應(yīng)用層進(jìn)行的修改，在應(yīng)用 層進(jìn)行IPv6 和 IPv4 請求的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn) IPv4 和 IPv6 應(yīng)用的互操

16、作。2 、過渡技術(shù)分析比較IPv4/IPv6 過渡技術(shù)種類較多， 但各有特點(diǎn)， 適用場合不同。 下文將對各種技術(shù)進(jìn) 行分析比較。2.1雙棧技術(shù)雙棧技術(shù)能徹底解決 IPv4/IPv6 共存的問題，但是需要全網(wǎng)路由器設(shè)備都支持雙棧 時才有效，對現(xiàn)有 IPv4 網(wǎng)絡(luò)的改造要求高。是適合在 IPv4 骨干網(wǎng)全部改造后考慮的策 略。2.2隧道技術(shù)隧道技術(shù)是在 IPv4/IPv6 過渡階段中，利用 IPv4 現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)資源開展 IPv6 業(yè)務(wù)的 方式。由于現(xiàn)有的 IPv4 網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)資源龐大，在 IPv6 發(fā)展過程中一定會有大量的隧道應(yīng) 用。正因如此，隧道技術(shù)倍受關(guān)注，且種類很多，下面分別對它們的特點(diǎn)和適用

17、范圍進(jìn)行 分析：a） 手工配置隧道直觀、簡單，但是管理開銷大，適合在穩(wěn)定不變的2 個 IPv6 網(wǎng)絡(luò)之間連接時使用。c)6to4 隧道適于多個 IPv6 子網(wǎng)之間的互聯(lián)，有公開 IPv4 地址的用戶子網(wǎng)就可以 自行配置，使用方便。d)6over4 隧道需要 IPv4 組播支持，無法在大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用，適用范圍小。e)ISATAP 可以支持通過 NAT 的 IPv4 子網(wǎng)連接，使用方便，適合在企業(yè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部使 用。b) 兼容地址自動配置隧道僅適用于獨(dú)立的主機(jī)站點(diǎn)之間，IPv4 地址消耗大，擴(kuò)展f) 隧道代理適合獨(dú)立的主機(jī)站點(diǎn)使用，可作為 ISP 提供給的業(yè)務(wù)，簡化建立站點(diǎn)到 IPv6 骨干網(wǎng)連接的

18、方式。g)MPLS 隧道提供了在 IPv4 網(wǎng)絡(luò)中的高效隧道傳送方式。MPLS!道可提供比其他隧道方式更好的性能和優(yōu)化的路由。屬于需要 IPv4 運(yùn)營商提供的業(yè)務(wù)方式。2.3IPv4/IPv6 互操作技術(shù)IPv4/IPv6 互操作技術(shù)實(shí)現(xiàn) IPv6 主機(jī)和 IPv4 主機(jī)之間的相互通信， 主要用于在過 渡時期 IPv4用戶訪問有特色的 IPv6 應(yīng)用， 或 IPv6 用戶訪問豐富的 IPv4 應(yīng)用。 在 IPv4/IPv6 互操作技術(shù)中 NAT-PT提供了較完整的網(wǎng)絡(luò)層解決方案，可以支持一定規(guī)模的網(wǎng) 絡(luò)互聯(lián)。BIA、SOCK64 屬于在應(yīng)用層進(jìn)行轉(zhuǎn)換。需要對主機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行修改，這類方案取決 于主

19、機(jī)軟件廠家，應(yīng)用范圍有限。3 、我國互聯(lián)網(wǎng) IPv6 過渡方案分析3.1 我國 IPv6 過渡特點(diǎn)在對 IPv6 的過渡階段的設(shè)想中，普遍認(rèn)為首先出現(xiàn)的將是許多小范圍的實(shí)驗(yàn)性質(zhì)的 IPv6 網(wǎng)絡(luò)，這些網(wǎng)絡(luò)通過 IPv4 中的隧道相連，并因此制定出了許多隧道互聯(lián)的技術(shù)。由于我國投入資金進(jìn)行了基于IPv6 技術(shù)的 CNGI 網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，我國的 IPv6 發(fā)展也因此將直接超越上述階段。CNGI 一經(jīng)建成，我國就將形成覆蓋廣泛的大規(guī)模 IPv6 骨干網(wǎng)，并且骨干網(wǎng)節(jié)點(diǎn)是通過 IPv6 電路直接連接的。因此隧道技術(shù)將不在骨干網(wǎng)中應(yīng)用，各種隧道將主要用于實(shí)現(xiàn) 用戶和應(yīng)用站點(diǎn)的接入。雖然建成了較大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)

20、，但由于初期 IPv6 的應(yīng)用不多，所以必須考慮 IPv6 與 現(xiàn)有 IPv4的互相訪問。需要運(yùn)營商在網(wǎng)中部署NAT-PT 等網(wǎng)絡(luò)協(xié)議轉(zhuǎn)換設(shè)備。因此，我國的 IPv6 過渡方案將主要涉及到用戶接入方案和網(wǎng)絡(luò)互通方案。3.2用戶接入方案未來互聯(lián)網(wǎng)的用戶主要將是寬帶接入用戶，對較大規(guī)模的純 IPv6 用戶接入，需要運(yùn)營商部署專用的接入服務(wù)器，通過PPPoE 等方式實(shí)現(xiàn)寬帶用戶的接入。接入服務(wù)器可直接為用戶分配 IPv6 地址。對設(shè)有 CNGI 節(jié)點(diǎn)的城市，接入服務(wù)器可以采用直連電路接入 CNGI 的匯接路由器，完成用戶的接入。對沒有CNGI 節(jié)點(diǎn)的城市或沒有直連電路時，接入服務(wù)器可以通過現(xiàn)有的 IPv4 網(wǎng)絡(luò)通過隧道方式連接到CNGI 接入路由器。這時隧道可以選用手工配置隧道、 MPLS 等隧道方式。有 IPv4 接入資源的運(yùn)營商還可以考慮對IPv4 接入網(wǎng)進(jìn)行改造，使得現(xiàn)有的 IPv4 接入服務(wù)器具備接入 IPv6 用戶的能力。接入服務(wù)器應(yīng)能根據(jù) 用戶認(rèn)證情況分配不同類型的地址，并支持建立隧道將 IPv6 用戶接入骨干網(wǎng)。對應(yīng)用站點(diǎn)，如