从Ipv4向Ipv6过渡的方法与策略

继解决2000年问题之后,网络界迫在眉睫、也是最为棘手的问题当数完成从IPv4向IPv6的过渡。随着Internet的规模以近乎于指数的趋势增长，IPv4的地址空间面临即将耗尽的危险。40亿个IPv4的地址已经用掉了3/4，另外，Internet早期由于缺乏规划，造成了IP地址分配“贫富不均”的现象，少数团体与单位占用了许多A类地址，如MIT与AT&T就各自占用了1600万个IP地址，由此浪费了大量的IP地址，后来的大部分单位与公司就只能申请余下的C类地址，特别是像中国与日本这样需要大量IP地址却得不到足够多的地址的国家更是如此。
为此，IPv6将IP地址的长度由32个比特位扩展到128个比特位，将IPv6的地址空间扩展为3.4×1038个，届时地球上每个人可分配到1.8×1019个IP地址。促使推广IPv6的另一个原因是新的应用对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，特别是下一代移动数字电话对Internet提出了更高的要求。
需要指出的是，目前的IPv6还不是最后的标准，即使是将来采用IPv6标准时，也不会马上弃用IPv4。网络界人士认为，从1994年算起，从IPv4向IPv6的过渡至少要花费15年。但是，网络管理人员现在就应该考虑、规划IPv4向IPv6的转换，要未雨绸缪、早作准备，避免出现类似Y2K问题的那种尴尬局面。
由于从IPv4向IPv6的过渡需要一个相当长的过程，在此期间，必须保证IPv4和IPv6具有互操作性。这种过渡应与顺序无关，即可先对主机升级，也可先对路由器升级，甚至也可以将部分主机与部分路由器同时升级。本文重点阐述从IPv4向IPv6过渡应采用的、且保证IPv4和IPv6具有互操作性的两种技术与策略，这两种技术分别是隧道(tunnels)技术与协议转换技术，但是究竟哪一种技术将成为主流目前仍不明朗。

步骤/方法

  • 01

    隧道技术 在服务商提供IPv6主干及其服务之前，端对端的IPv6服务需要通过IPv4网建立隧道，将IPv6包封装于IPv4包的负载部分，在隧道的另一端的节点处再将IPv6包从IPv4包中剥离出来并送往目的节点。隧道的类型取决于由何种设备封装及由何种设备来解包。 ●路由器—路由器隧道 用于连接被IPv4网隔离的两个IPv6网的连接； ●主机——路由器隧道 用于独立的双IP主机通过双IP路由器与IPv6网进行通信； ●路由器——主机隧道 用于将独立IPv6或IPv4节点与IPv6网络隔离； ●主机——主机隧道 用于将相互独立的IPv6/IPv4节点通过IPv4网相互通信，此时两个双IP节点作为隧道的端节点通过IPv4网进行通信。 IPv6隧道能自动配置，也可以由IPv4多目广播隧道进行配置。在一个配置好的隧道中，端点由IPv6包的目标所确定，即系统人员必须对IPv4进行封装并指明将IPv4包送往何处。当IPv6根据一个IPv4地址的内容被送往一个双IP的节点时便产生自动隧道，该自动隧道在IPv6路由架构中传播完整的IPv4路由表，但并不耗用任何的IPv4地址。 IPv4多播隧道只能在支持多播的IPv4架构下工作。在IPv4中封装的IPv6节点使用IPv4多播的邻居发现机制确定隧道的端点，该机制允许IPv6节点发现同一链路上的其他节点，确定其链路层地址以寻找路由器，维持通往活动邻居的路径信息。这样做的好处是省去了隧道的配置且不使用IPv4兼容地址。但是，它需要ISP支持多播路由，遗憾的是，目前许多ISP还不能在Internet上提供多播路由功能。

  • 02

    协议转换 实现IPv4/IPv6互操作性的第二种方法是协议转换，但这种实现并非轻而易举，挑战之一是如何以简单的方式将IPv6地址转换为IPv4地址，挑战之二是IPv6要改变IPv4头标的内容，为了提高效率，IPv6采用了与IPv4数据报分段(fragmentation)不同的分段方法。 ●头标转换机制 将IP头标通过协议网关设备由一种IP版本转换为另一种IP协议，网关设备位于IPv4与IPv6间的边界处； ●传输中继 转换网关从源节点接收TCP片段(segment)及UDP数据报并将之转换为能被目标所接收的TCP与UDP交通，该设备不仅要检测转换头标，而且要对传输层协议头标进行处理，使之适用于相应的IP版本； ●应用代理(application proxy) 此时的转换器为IPv4与IPv6之间的应用层网关转换器。 1．匹配机制 协议转换的主要提案之一是网络地址转换协议(NAT)。该协议通过使用NAT网关将一种IP网地址转换为另一种IP网地址，它允许网管人员使用一组在公网中从不使用的保留地址。此时将IPv6网视为独立而封闭的地址域，它需要使用一个“翻译器”将“内部地址”转换为“外部地址”。

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