IPv4向IPv6演进的技术及应用场景探讨
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IPv4向IPv6的过渡方法及IPv6在下一代网络中的应用IP地址是网络中的一个重要的概念,包括IPv4地址和IPv6地址。
今天的互联网大多数应用的是IPv4协议,IPv4协议已经使用了20多年,在这20多年的应用中,IPv4获得了巨大的成功,同时随着应用范围的扩大,它也面临着越来越不容忽视的危机:“IP地址即将枯竭!”这并不是带有商业目的的危言耸听——2011年2月3日,ICANN发布公告称最后5组IP地址已分配完毕,宣告着支撑全球互联网应用30余年的IPv4地址资源即将耗尽。
由于现在Internet使用IPv4协议的路由器的数量太多,因此规定一个日期实现从IPv4向IPv6的转变不是不可行的,IPv4向IPv6过渡只能采用逐步推进的办法,同时要求新安装的IPv6系统够向后兼容,能够接收、路由选择和转发IPv4分组。
1、IPv4与IPv6的比较(1)地址空间的比较IPv4的地址为32比特,可以提供252(约40亿)个IP地址,但是由于将IP地址按网络规模划分成A、B、C三类后,用户可用地址总数明显减少。
IPv6的地址域为128比特,这意味着有2158个地址可用,理论上这一规模能够对地球表面每一平方米提供6.65×1023个网络地址,不过它和IPv4相同,采用地址分层运用。
它使用最后64位来区别相同子网中的主机,IPv6使用第二层的媒体访问控制地址作为机器的主机ID,由于第二层MAC地址只有48位,因此每个MAC 地址都填充了16位的前缀,这限制了可用的地址数量,当然浪费了一些地址空间,但因为在通常的Internet LAN很少使用264个地址,除去主机ID 所使用的64位和用于识别全局路由单播地知道的前三位,则还有251g个地址,因此即使没有使用IPv6所提供的全部地址,但保守的估计它也可以使每平方米有1600个IP地址,显然IPv6所提供的地址空间远远超过了IPv4,完全可以满足当前以及将来的internet需要。
IPv6技术发展现状及IPv4到IPv6平滑过渡的探索与实践发布时间:2021-11-12T07:56:35.471Z 来源:《现代电信科技》2021年第12期作者:安兆虹[导读] 本文主要分析了IPv6技术发展的现状及优势,在设计上IPv6和IPv4具有完全不兼容的特点,而IPv4向IPv6过渡又具有必然性,因此IPv4/IPv6将在相对较长的时间内共存,本文阐述了IPv4到IPv6平滑过渡的三大技术及其应用,以中能建辽宁院为例,讲述了从IPv4到IPv6平滑过渡的实践及应用。
安兆虹(中国能源建设集团辽宁电力勘测设计院有限公司辽宁沈阳 110179)摘要:本文主要分析了IPv6技术发展的现状及优势,在设计上IPv6和IPv4具有完全不兼容的特点,而IPv4向IPv6过渡又具有必然性,因此IPv4/IPv6将在相对较长的时间内共存,本文阐述了IPv4到IPv6平滑过渡的三大技术及其应用,以中能建辽宁院为例,讲述了从IPv4到IPv6平滑过渡的实践及应用。
一、IPv6的技术现状IPv6是用于替代IPv4的下一代IP协议,其地址数量号称可以为全世界的每一粒沙子编上一个地址。
IPv4最大的问题在于网络地址资源不足,致使互联网网络地址面临枯竭,而IPv6能够提供充足的网络地址,地址长度由32位扩大到128位,地址数量是IPv4的296倍。
现在分别从我国网络大环境、基础设备、软件环境、地址分配、网络安全、路由协议几个方面分析IPv6技术发展的现状。
(一)我国网络大环境我国LTE网络和固定网络IPv6升级改造已全面完成。
中国电信、中国移动和中国联通均完成了全国30个省的LTE网络、城域网网络IPv6改造,并为4G网络用户全面开启IPv6服务。
Top 100互联网应用的IPv6改造、测试大规模上线。
重点网站及应用IPv6升级正在进一步提速,2021年省部级政府和中央企业门户网站支持IPv6占比90%以上,我国网络的大环境正在引导更多互联网应用和用户向IPv6迁移。
杨巧霞摘要:简要介绍了IPv4向IPv6过渡的要紧技术,并针对我国IPv6进展情形对网络过渡方案进行了分析。
关键词:IPv4IPv6过渡方案O、前言互联网的成功进展给人民的生活带来了重大的转变,互联网的阻碍已经渗透到社会的方方面面。
随着互联网应用的飞速增加,当前的互联网协议IPv4的缺点已经愈来愈突出。
IPv6作为IETF确信的下一代互联网协议,有望完全解决IPv4存在的问题,因此受到人们的关注。
IETF从1992年就开始着手研究IPv6。
目前IPv6的相关标准和产品已经慢慢成熟。
随着3G、NGN等潜在业务需求的增加,IPv6的市场前景日趋看好。
2003年,我国启动了基于IPv6的“下一代互联网示范网CNGI工程”,更使得IPv6成了国内业界关注的核心。
尽管目前我国已经开始了较大规模的IPv6网络建设,但IPv6业务的进展还将是个漫长的进程,IPv4向IPv6的过渡需要相当长的时刻才能完成。
在IPv6完全取代IPv4之前,两种协议不可幸免地有很长一段共存期。
因此,有必要制定相应的方案保证IPv4和IPv6的互操作性和滑腻过渡。
在这方面,IETF的IPv6过渡工作组已经提出了许多建议方案,并概念了多种IPv4/IPv6过渡技术,以实现IPv4向IPv6的过渡。
这些技术各有不同的特点和适用处合。
本文将对要紧的过渡技术进行介绍,并针对我国目前互联网现状对可采纳的网络过渡方案及相应过渡技术的选择进行分析。
一、IPv4/IPv6过渡技术简介综述IPv4/IPv6过渡技术是用来在IPv4向IPv6演进的过渡期内,保证业务共存和互操作的。
目前的各类IPv4/IPv6过渡技术,从功能用途上能够分成两类:IPv4/IPv6业务共存技术、IPv4/IPv6互操作技术。
a)IPv4/IPv6业务共存技术用来保证这两种网络协议能够在公共互联网中一起工作,在IPv6进展进程中这些技术能够帮忙IPv6业务在现有的IPv4网络基础架构上工作。
作者:杨巧霞摘要:简要介绍了IPv4向IPv6过渡的主要技术,并针对我国IPv6发展情况对网络过渡方案进行了分析。
关键词:IPv4IPv6过渡方案O、前言互联网的成功发展给人民的生活带来了重大的变化,互联网的影响已经渗透到社会的各个方面。
随着互联网应用的飞速增长,当前的互联网协议IPv4的缺点已经越来越突出。
IPv6作为IETF确定的下一代互联网协议,有望彻底解决IPv4存在的问题,因此受到人们的关注。
IETF从1992年就开始着手研究IPv6。
目前IPv6的相关标准和产品已经逐渐成熟。
随着3G、NGN等潜在业务需求的增长,IPv6的市场前景日趋看好。
2003年,我国启动了基于IPv6的“下一代互联网示范网CNGI工程”,更使得IPv6成为了国内业界关注的焦点。
尽管目前我国已经开始了较大规模的IPv6网络建设,但IPv6业务的发展还将是个漫长的过程,IPv4向IPv6的过渡需要相当长的时间才能完成。
在IPv6完全取代IPv4之前,两种协议不可避免地有很长一段共存期。
因此,有必要制定相应的方案保证IPv4和IPv6的互操作性和平滑过渡。
在这方面,IETF的IPv6过渡工作组已经提出了许多建议方案,并定义了多种IPv4/IPv6过渡技术,以实现IPv4向IPv6的过渡。
这些技术各有不同的特点和适用场合。
本文将对主要的过渡技术进行介绍,并针对我国目前互联网现状对可采用的网络过渡方案及相应过渡技术的选择进行分析。
1、IPv4/IPv6过渡技术简介1.1综述IPv4/IPv6过渡技术是用来在IPv4向IPv6演进的过渡期内,保证业务共存和互操作的。
目前的各种IPv4/IPv6过渡技术,从功能用途上可以分成两类:IPv4/IPv6业务共存技术、IPv4/IPv6互操作技术。
a)IPv4/IPv6业务共存技术用来保证这两种网络协议可以在公共互联网中共同工作,在IPv6发展过程中这些技术可以帮助IPv6业务在现有的IPv4网络基础架构上工作。
IPv4与IPv6网络互连的探讨与实现摘要随着网络的高速发展,IPv4由于地址不足,将不能满足未来用户的需求。
而IPv6的出现,正好能解决这一问题。
所以研究从IPv4到IPv6的平滑过渡,加快整个过渡过程就是当前的首要之急,便于对整个IPv6网络进行部署。
目前使用的IP 协议版本IPv4 正面临着IP 地址即将耗尽等问题,IETF 从1995 年开始,着手研究开发下一代IP 协议,即IPv6。
IPv6 具有长达128 位的地址空间,能为日后分配更多的IP地址。
为了能让IPv4到IPv6平滑过渡,前人已经研究出了多种隧道技术,大致上可以分为双协议栈技术、隧道技术和网络地址翻译技术。
而在这里,我们对GRE隧道进行了研究。
关键词:IPv4;IPv6;GRE;隧道技术1 IPv4与IPv61.1 IPv4现状Internet 的起源是由ARPANET于1968 年开始进行研究的, 当时的研究者们为了给ARPANET建立一个标准的网络通信协议而开发出了一种IP协议,即IPv4协议。
但是当时IP协议的开发者认为ARPANET 的网络个数不会超过数十个, 因此他们只将IP 协议的地址长度设定为32个二进制数位,其中前8 位标识网络, 其余24 位标识主机。
然而随着ARPANET日益膨胀,IP协议的开发者认识到原先设想的网络个数已经无法满足当前的实际需求。
1.2 IPv6概念IPv6 被称为下一代互联网协议,它是由国际互联网工程任务组(IETF)设计的一种用来替代IPv4 的新协议。
IPv6 将现有的IPv4 地址长度扩大4 倍,即当前由的32bit 扩充到128bit,可以提供3.4E+38 个地址,这将从根本上解决目前IP 地址短缺的严重问题。
IPv6 地址采用16 进制的表示方法,将128bit 分为8 组,分得的每组为16bit,用4 个16 进制数表示,分组之间用“:”隔开,每组中最前面的0 可以省略,但每组必须有一个数。
ipv4向ipv6过渡方式的基本原理和使用场景【ipv4向ipv6过渡方式的基本原理和使用场景】一、背景随着互联网的不断发展和普及,对于IP位置区域资源的需求也越来越大。
然而,目前被广泛采用的IPv4(Internet Protocol version 4)协议的IP位置区域资源已经耗尽,迫切需要一种新的协议,IPv6(Internet Protocol version 6)应运而生。
IPv6拥有数量巨大的IP位置区域资源,可以满足未来互联网的需求。
然而,由于IPv6协议与IPv4协议不兼容,IPv4向IPv6的过渡成为一个迫切需要解决的问题。
二、基本原理为了实现IPv4向IPv6的过渡,人们必须找到一种有效的方式,使得现有的IPv4网络能够与IPv6网络兼容并互相通信。
下面介绍几种常见的IPv4向IPv6过渡方式的基本原理。
1. 双协议栈(Dual Stack)双协议栈是一种比较简单直接的过渡方式。
通过在同一设备上同时支持IPv4和IPv6两种协议栈,可以实现 IPv4与IPv6 的互通。
在这种方式下,设备拥有两个独立的协议栈,一个用于处理IPv4的通信,另一个用于处理IPv6的通信。
双协议栈的优点是原有的IPv4应用可以继续使用,但同时也存在着资源浪费的问题,因为在某些情况下,两个协议栈可能需要同时工作。
2. IPv4 over IPv6(IPv6上的IPv4)IPv4 over IPv6是一种将IPv4封装在IPv6中传输的方式。
当IPv4数据包需要在IPv6网络中传输时,将IPv4数据包封装在IPv6数据包的数据部分中。
在接收端,解封装操作将IPv4数据包重新提取出来,从而实现IPv4与IPv6之间的通信。
这种方式在IPv6网络普及之初比较常见,但随着IPv6的普及,其使用场景逐渐减少。
3. IPv6 over IPv4(IPv4上的IPv6)IPv6 over IPv4是一种将IPv6数据包封装在IPv4中传输的方式。
IPv4到IPv6过渡期的挑战与解决方案一、引言互联网协议版本4(IPv4)是当前互联网使用的核心协议,但是随着互联网的快速发展,其地址空间不足的问题日益凸显。
为了解决这个问题,互联网协议版本6(IPv6)被引入到互联网中。
IPv6的设计和应用对于改善互联网的地址空间、安全性和移动性具有重要意义。
然而,从IPv4到IPv6的过渡并不是一帆风顺的,其中存在着许多技术和组织方面的挑战。
本文将详细探讨这些挑战以及可能的解决方案。
二、IPv4的局限性IPv4作为互联网的基础协议,已经服役了近四十年。
其设计之初的主要目标是提供可靠的、无连接的数据报传输服务。
然而,随着互联网的发展,IPv4的局限性逐渐显现出来。
其中最突出的问题包括:地址空间不足、安全性较差、移动性支持不足等。
地址空间不足:IPv4使用32位地址,理论上可以分配约43亿个地址。
然而,由于地址空间的浪费和分配不均,实际可用的地址空间已经接近枯竭。
安全性较差:IPv4的设计并没有过多考虑安全性,导致网络安全问题日益严重。
例如,IPv4的地址伪装和网络扫描等攻击手段比较常见。
移动性支持不足:IPv4的设计对于移动设备的支持并不友好,难以满足现代移动互联网的需求。
三、IPv6的优势和必要性为了解决IPv4的局限性,互联网协议版本6(IPv6)被引入到互联网中。
IPv6使用128位地址,提供了几乎无限的地址空间,解决了IPv4地址空间不足的问题。
同时,IPv6在设计时加强了安全性的考虑,包括端到端的安全性和网络层的匿名性等。
此外,IPv6对移动设备的支持也更好,能够满足未来移动互联网的需求。
四、过渡期的挑战从IPv4到IPv6的过渡是一个复杂的过程,涉及到技术、组织和资金等多个方面的问题。
其中最主要的挑战包括:技术挑战:IPv4和IPv6在协议栈和地址分配方式等方面存在较大的差异,导致两种协议之间的互通存在困难。
此外,现有的网络设备和操作系统可能需要升级或更换才能支持IPv6。
IPv4向IPv6过渡场景分析在今后一段时间内,IPv4和IPv6将长期共存,这种共存的趋势将会随着IPv4地址的进一步消耗逐渐过渡为以IPv6为主导的情形。
目前,随着IPv4地址紧缺所导致的IPv4和IPv6的过渡共存场景主要包括以下几个方面:(1)IPv4 NAT(Network Address Translator)及NAT444 IPv4的NAT解决方案是暂时缓解IPv4地址消耗的有效途径,已被广泛使用。
NAT可以使用端口复用,这样一个用户(或一个单位、部门)获得的惟一一个公网IP地址可以由多个用户使用。
在IPv4 NAT的基础上,随着IPv4地址的进一步紧缺,用户的公网地址也无法得到的情况下,运营商网络也开始使用私用地址,这样NAT的位置就由用户终端设备(Customer Premises Equipment,CPE)侧移到了接入汇聚处,因此就出现了双层NAT(见图1)。
在该方案增加了系统的复杂性,限制了较多应用的部署与开展,具有可扩展性、安全性、端对端可靠性的问题。
图1 双NAT过渡场景(2)纯IPv6接入初期随着IPv4地址消耗殆尽,此时用户已无法得到IPv4地址,这时便出现了纯IPv6接入的应用场景,即用户接入的网络是纯IPv6,而不支持IPv4。
由于在此阶段仍然存在着大量的IPv4应用与服务,因此IPv4与IPv6的共存阶段具有以下两个长尾特征:●操作系统的长尾特征。
虽然目前的主流操作系统(Windows XP,Vista,Linux等)都已经能够支持IPv6,但对纯IPv6的支持还不够。
例如,XP尚不能在纯IPv6环境中处理DNS请求。
此外,一些IPv4的应用无法很快升级到IPv6,一些电子设备目前也只能支持IPv4。
因此,这就要求在纯IPv6的接入环境中仍然能够使用IPv4的应用以及IPv4的操作系统。
●服务与内容的长尾特征。
目前IPv6的服务还比较少,这就要求在纯IPv6的介入环境中仍然能够保持IPv4服务的连通性。