IPv4到IPv6的过渡技术介绍
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科技促进发展 2008年11月 IPv4到IPv6的过渡技术介绍 刘丽君 （北华大学教育技术中心， 吉林 吉林 132001） 【摘要】本文针对IPv6必将替换IPv4的发展趋势，介绍了IPv4到IPv6过渡的三种主要技术，以及三种技术各 自的特点 【关键词】IPv4；IPv6；过渡技术 【中图分类号】TP393.03 【文献标识码】A 【文章编号】1672-996X（2008）11-0009-01 经过20多年的发展和完善，基于IPv4的Internet已 经被证明是技术成熟的、容易实现且具有良好互操作性 的网络协议。然而随着快速增长的Internet连接要求和 语音、数据、图像、视频、多媒体等不断增加的新业务 的出现，当前的IPv4网络的固有缺陷已经造成了地址空 间缺乏、路由表急剧膨胀、缺乏对移动和网络服务质量 的支持等一系列问题。IPv6协议作为下一代互联网的核 心技术已逐步被认可，目前面临的问题是如何从IPv4过 渡到IPv6。如何实现IPv4到IPv6的平滑过渡，是IPv6发 展需要解决的第一个问题。目前，IETF推出了三种比较 成熟的技术：双协议栈技术、隧道技术和地址转换技 术。 一、双协议栈技术 双协议栈（以下简称为“双栈”）技术是在指在终 端设备和网络节点上既安装IPv4又安装IPv6的协议栈。 从而实现使用IPv4或IPv6的节点间的信息互通。双协议 栈技术是使IPv4栈和IPv6节点兼容的最直接方式，应用 对象是主机、路由器等通信节点。双栈节点既可以接收 和发送IPv4包，又可以接收和发送IPv6包。因而两个协 议可以在同一网络中共存。 实现双协议栈主要解决两个问题：首先，双栈节点 的地址配置。因为双栈节点同时支持IPv4和IPv6协议， 所以必须同时配置IPv4和IPv6地址。其次，DNS获取通 信 对 方 的 地 址 。 就 像 纯 IPv4节 点 通 信 一 样 ， IPv6/IPv4节点间的通信也需要一个DNS解析器来同时解 析两种DNS地址记录，它可以同时返回IPv4、IPv6两种 地址，解析器还必须对返回给应用层的地址类型作选 择。双协议栈技术互通性好，容易理解。但是，需要给 每个新的运行着IPv6协议的网络设备和终端分配IPv4地 址，不能解决IPv4地址短缺问题。另外，相关的主机因 为要同时运行IPv4和IPv6协议，而路由器也要同时存储 所有的路由表，势必会使用更多的内存和CPU能力。在 IPv6网络建设初期，IPv4地址相对充足，双栈技术简 单、直观的解决了IPv4与IPv6之间的通信，因此具有一 定的可行性。但双协议栈技术要求主机安装两套协议， 成本较高。 二、隧道技术 现在网络中的骨干网所采取的协议主要还是IPv4协 议,本着降低成本的原则，可利用隧道技术实现IPv6 TO IPv4的通信。所谓隧道技术即将IPv6数据封装进IPv4 中，形成IPv4数据包，进入IPv4网络中传输，到达目的 地后，再解封得到IPv6数据，从而转发给目的节点。在 这个过程中，IPv4协议被看作一个隧道，而IPv6数据只 在IPv4网络即隧道入口处和出口处进行IPv4地址的封装 和解封从而完成IPv6 TO IPv4的数据传输。根据建立方 式的不同，隧道技术可分为手工配置隧道和自动配置隧 道两类。隧道技术巧妙地利用了现有的IPv4网络，提供 了一种使IPv6的节点间能够在过渡期间进行通信的方 法，但不能解决IPv6节点与IPv4节点间的互通问题。 隧道技术的优点在于隧道的透明性，IPv6主机之间 的通信可以忽略隧道的存在，隧道只起到物理通道的作 用。在IPv6发展初期，隧道技术穿越现存IPv4因特网实 现了IPv6孤岛间的互通，从而逐步扩大了IPv6的实现范 围，因而是IPv4向IPv6过渡初期最易于采用的技术。 根据隧道节点的组成情况，隧道可分为以下4种类 型：路由器——路由器隧道、路由器——主机隧道、主 机——主机隧道、主机——路由器隧道。在实践中，根 据隧道建立的方式不同，隧道技术可分为：构造隧道、 自动配置隧道、组播隧道以及IPv6 to IPv4隧道。 三、网络地址转换/协议转换技术 IPv4/IPv6协议转换IPv4/IPv6协议和地址转换适合 于IPv4网络和IPv6网络之间的通信，目前实现手段主要 包 括 NATPT（ Network Address Translation and ProtocolTranslation，网络地址和协议翻）、 SIIT （ Stateless IP/ICMPTranslation，无状 态 IP/ICMP翻 译，ICMP Internet Control Message Protocol，互联网 控制信息协议）、BIA（ Bump in the API，应用层翻 译）、BIS（Bump In the Stack，协议栈翻译）、 TRT （Transport Relay Translator，传输层中继翻译）、 DSTM（Dual Stack Transition Mechanism，双栈翻译结 构）等。 SIIT定义了一种在IPv4和IPv6的分组报头之间进行 无状态翻译的方法；NATPT就是在进行IPv4/IPv6地址转 换（NAT）的同时，在IPv4分组和IPv6分组之间进行报 头和语义的翻译（PT），即是将SIIT协议翻译和NAT的 动态地址翻译能力以及合适的ALG（Application Level Gateway，应用层网关）结合起来；BIA即为主机应用层 的分组翻译；BIS基于双协议栈的主机,是采用SIIT的规 则在网络层进行包头转换；TRT技术是采用一个传输层 中继器在传输层进行协议和地址的翻译；DSTM技术适用 于双栈主机与IPv4节点间的通信，通过DHCP、BOOTP等 协议使主机获得一个临时的IPv4地址。 四、结束语 IPv4自 身 的 局 限 性 注 定 了 当 前 IPv4支 撑 的 Internet会逐渐、平稳地过渡到以IPv6为核心的新一代 网络上，但其过渡过程想必也一定会是漫长的。向 IPv6网络过渡呈现出先边缘后核心的趋势，即先行升级 的都是一些小型的边缘网络，其后才是大型的核心网 络。在不同的过渡阶段、不同的网络环境应分别采用不 同的过渡技术和机制。只有针对具体应用，在不同的过 渡阶段明确应用的类型和范围并结合其他技术，合理选 择转换机制，才能顺利地以较小的代价实现IPv4网络向 IPv6的平稳过渡。 【参考文献】 [1]丁岩军，周 旭. 移动IPv6环境下的QoS机制研究[J]. 计算机技术与发展，2007（1）. [2]姜淑菊，张书云. 比较IPv4和IPv6的异同[J]. 电脑学习， 2007（4）. [3]康苏明. 浅析从IPv4到IPv6过渡的策略[J]. 大同职业技术学院学报，2006（2）. [4]李 强，李振东. IPv4向IPv6过渡过程中相关问题探讨[J]. 甘肃科技，2006（2）. [5]蒋丽颖，齐永才. 从IPv4 向IPv6过渡的关键技术及迁移过程[J]. 计算机与信息技术，2005. 9
