IPv6过渡技术及应用策略浅析

IPV6技术研究

论文导读：1.IPV6的特性IPv6是下一代互联网的灵魂，相比IPv4，IPv6具有以下新特性：报文格式的变化。2.IPV6的报文结构IPv6报头是由IPv6基本报头和扩展报头组成的。关键词：IPV6，报文，IPV4

1.IPV6的特性IPv6是下一代互联网的灵魂，相比IPv4，IPv6具有以下新特性：报文格式的变化；地址空间扩展到128位，支持几乎无限大的地址空间；减小了路由表的大小，使路由器能更快的处理数据包；提供更好的安全性，实现IP级的安全；支持多种服务类型，并支持组播；支持自动地址配置，允许主机不更改地址实现异地漫游；允许新旧协议共存一段时间；支持可移动主机和网络等具体要求等等。

2.IPV6的报文结构IPv6报头是由IPv6基本报头和扩展报头组成的。在IPv4中有10个固定长度的域、2个地址空间和若干个选项，而IPv6中只有6个域和2个地址空间。虽然IPv6基本报头总共占用40字节，是IPv4报头的2倍，但因其长度固定（IPv4报头长度是变化的），故不需消耗过多的内存容量；又因其要处理的域由14个减少到8个，从而大大减少了路由器上的软件处理内容。在IPv6中，选项由扩展报头定义。

在IPv4中，所有报头以32位为单位，即基本的长度单位是4个字节。在IPv6中，报头以64位为单位，且报头的总长度是40字节。IPv6协议的基本报头中定义了的字段，其中：

1) 报文长度。长度为16位，其中包括包净荷的字节长度，即IPv6报头后的包中包含的字节数。这意味着在计算净荷长度时包含了IPv6

扩展头的长度。

2) 下一个头。这个字段指出了IPv6报头后所跟的头字段中的协议类型。与IPv6协议字段类似，下一个头字段可以用来指出高层是TCP还是UDP，但它也可以用来指明IPv6扩展头的存在。

3) 跳数限制。长度为8位。每当一个节点对包进行一次转发之后，这个字段就会被减1。如果该字段达到0，这个包就将被丢弃。

基于校园网的IPv4向IPv6过渡策略分析

摘要：ipv4/ipv6过渡技术主要是指ipv4到ipv6的过渡期间内用以确保业务共存以及互操作的一种技术。本文结合凯里学院校园网特点，简要介绍了三种典型的ipv6过渡技术（双协议栈技术，隧道技术和协议转换技术），并表达了这是ipv4向ipv6过渡过程中最基本的过渡策略，而且，仅仅采用某种较为单一的技术并不能达到较为理想的效果。笔者认为在具体的应用时可采用多种技术来达到较为理想的效果。

关键词：ipv4/ipv6过渡技术；双协议栈技术；隧道技术；协议转换技术

中图分类号：tp393.18 文献标识码：a 文章编号：1007-9599

（2013） 02-0000-02

在当前，很多高校的校园网多数采用的都是ipv4协议的。然而ipv4协议却有诸多缺点，比如：ipv4地址即将贫乏；ipv4地址格式导致路由表体积巨大；ipv4协议缺乏服务质量保证（qos）；以及基于ipv4协议的internet安全性不高等等。由于ipv4协议存在诸多缺点，而且这些缺点的存在，会造成该协议不能满足社会网络的快速发展，不能满足网络的发展需要。因此，ipv6协议的诞生和发展势在必行。

ipv4/ipv6过渡技术主要是指ipv4到ipv6的过渡期间内用以确保业务共存以及互操作的一种技术。下面以凯里学院校园网为例，

简要介绍三种比较典型的，相对较为成熟的ipv6过渡技术。

1 双协议栈技术

凯里学院新校区主要由行政办公楼和实验教学楼、校图书馆，教学楼办公楼以及学生宿舍楼等多个功能楼组成。学校校园网络需要满足办公、图书借阅、教学、实训等多个功能。当条件成熟时，计算机科学与技术专业可将ipv6协议纳入到实验教学中，并教授学生该技术在网络中的实际应用，进而实现技能型人才的培养目标。通过组建网络实验教学中心，还可培养学生的开发以及研究该技术的能力，该实验教学中心平台是学生学习网络实验的最优化平台，同时也为将来的就业奠定了较为扎实的基础。凯里学院新校区校园网网络拓扑图如图1所示。

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。

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。

IPv6在我国应用与发展的探讨

IPv6作为下一代Internet的核心协议，在IPv4的基础上进行了较大的升级和改进。IPv6技术相对于IPv4技术最突出的优势是IPv6极大地扩大了地址空间，恢复了原来因地址受限而失去的端到端连接功能。本文从几个方面对Ipv6在我国目前的应用进行分析以及对发展进行展望。

IPv6是IETF设计的用于替代现行版本IP协议-IPv4-的下一代IP协议，目前我们使用的IPv4技术，最大问题是网络地址资源有限，从理论上讲，可编1600万个网络、40亿台主机。其中北美占有3/4，约30亿个，而人口最多的亚洲只有不到4亿个，中国截止2010年6月IPv4地址数量达到2.5亿，落后于4.2亿网民的需求。故发展基于下一代互联网技术的IPv6已是当务之急。目前，全国CNGIIPv6骨干网现已覆盖22个城市，深圳作为IPv6接入主干节点城市。

一、Ipv6技术的特性

（1）庞大的址址空间。其具有128位长的源和目标地址，长度是Ipv4的4倍.根本上解决了目前IP地址不足的技术难题。

（2）可扩展性。Ipv6通过在报头后添加扩展名，可以很容易地实现扩展功能。

（3）更好地支持有序发送。因为Ipv6的新字段定义了如何识别和处理信息流，使得其能够通过技术路径对复杂信息进行特别处理。

（4）安全性。Ipv6提供了认证和加密两种信息安全机制，大大增强了网络安全性。

（5）新报头格式。把不重要的字段和扩展名后移到Ipv6后面的扩展报头中，使包头能够被路由器快捷处理。

二、Ipv6在我国现状分析

（1）IPv6助力大运会。在2010年的上海世博会上，我国率先应用IPv6的技术，为上海的世博会提供宽带的接入，如官网的镜像、高清的IPTV、彩色e家等互联网应用。同时，在2011年的大运会上，也使用了一些新型的应用。大运会信息系统由运动会IT系统、赛事成绩系统、信息发布系统、运行保障与支持系统四大部分组成，全部获得了IPv6网络环境支撑。目前，我国正在建设覆盖全市的下一代IPv6城域网、IPv6无线网两大网络平台，以IPv6、云计算、物联网等前沿技术为基础，建设无线宽带视频监控、门户网站等IPv6框架下的应用系统，提供更丰富、更便捷的综合信息服务，展现新城市的魅力。 深圳试点成功后，有望在全国推广建设和大规模应用。