虽然在制定IPv6已经充分考虑了和IPv4的兼容性，但是，它们不是完全兼容的。可以预见，Internet由IPv4向IPv6过渡需要一个相当长的时间才能完成，目前人们所面临的问题主要在于如何渐进的、以合理代价由目前基于IPv4的网络过渡到基于IPv6的下一代网络，并尽可能减少过渡的成本。IPv6与IPv4共存阶段：IPv6得到大规模应用，出现骨干IPv6网络，IPv6上引入大量业务。......
2023-10-18
IPv6过渡问题的基本策略-下一代计算机网络技术
【摘要】：解决IPv6过渡问题的成熟的基本技术主要有以下3种。不过双栈只允许相同IP版本之间的通信，即IPv4和IPv4之间的通信，或IPv6和IPv6之间的通信。图4.8IPv6和IPv4双协议栈模型图2.隧道技术在IPv4中封装IPv6如图4.9所示。但在IPv4数据包转换成IPv6数据包的过程中，由于IPv6头部含有扩展头部以及诸如流标签等新字段而引起的不适当的翻译，可能会导致传输性能的下降。NAT-PT还可以支持应用层网关的功能，对IPv4或IPv6的DNS请求和应答包以及FTP数据包进行转换。
解决IPv6过渡问题的成熟的基本技术主要有以下3种。
1.双协议栈（Dual Stack，RFC2893）
主机同时运行IPv4和IPv6两套协议栈，同时支持两套协议工作方式。
（1）如果应用程序使用的目的地址是IPv4地址，那么将使用IPv4协议栈。
（2）如果应用程序使用的目的地址是兼容IPv4的IPv6地址，则同样使用IPv4协议栈，并把IPv6包封装到IPv4包中。
（3）如果目的地址是非IPv4兼容的IPv6地址，那么就使用IPv6协议栈，而且可能采用隧道机制来进行选路、传输。
（4）如果应用程序使用域名作为目标地址，那么此时将先从DNS服务器那里得到的IPv6/IPv4地址，然后根据得到地址情况进行相应处理。
双协议栈模型如图4.8所示。
目前，双栈是运行最广泛的迁移机制。不过双栈只允许相同IP版本之间的通信，即IPv4和IPv4之间的通信，或IPv6和IPv6之间的通信。不同版本IP之间的通信需要通过协议翻译来完成。
图4.8 IPv6和IPv4双协议栈模型图
2.隧道技术（TUnnel，RFC 2893）
在IPv4中封装IPv6如图4.9所示。
(www.chuimin.cn)
图4.9 在IPv4中封装IPv6示意图
隧道是通过在一种协议中承载另一种协议，实现跨越不同域的互通，具体可以是IPv6-in-IPv4，IPv6-in-MPLS，IPv4-in-IPv6等隧道类型。隧道技术只要求在隧道的入口和出口处进行修改，对其他部分没有要求，因而非常容易实现。
被不兼容的网络分离的两个相同版本IP主机之间的通信可以通过隧道方式进行，隧道的实质就是对数据包的封装，IPv6-over-IPv4（IPv4 over IPv6）隧道就是将IPv6（IPv4）分组封装在IPv4（IPv6）分组中，利用已有的IPv4（IPv6）网络进行传输，从而解决IPv6（IPv4）站点或主机之间相互通信的问题。由于隧道的端节点需要对IPv6数据包进行封装、对IPv4数据包进行解封装，因此它必须是双栈节点。当它接收到IPv6分组时，从IP头标的IPv6地址域中提取出隧道末端的IPv4地址后，将IPv6报文封装在以此IPv4地址为目的地址的IPv4报文中，同时将IPv4报头中的协议域字段设为41。隧道对端的操作正好相反，将IPv4数据报解封得到IPv6报文，将此报文在IPv6站点内路由。
根据封装/解封装操作发生位置的不同，隧道可以分为4种：
（1）路由器到路由器（Router-to-Router）利用IPv4底层结构，实现IPv6/IPv4路由器相互连接，并在它们之间传送IPv6信息包。
（2）主机到路由器（Host-to-Router）利用IPv4底层结构IPv6/IPv4主机可以相互连接，可以在它们之间传输IPv6信息包。
（3）主机到主机（Host-to-Host）利用IPv4底层结构IPv6/IPv4主机可以相互连接，可以在它们之间传输IPv6信息包。
（4）路由器到主机（Router-to-Host）IPv6/IPv4路由器可以利用隧道通过IPv4底层结构到达IPv6/IPv4主机。
一般情况下，路由器和路由器之间的隧道通常是配置隧道，隧道接口的配置参数即隧道两端的IPv4地址是手工配置的，目前6Bone网络采用的隧道大多是配置隧道，配置隧道的不足之处在于它的建立通常不符合IPv6路由体系是分层、简化的指导思想，因此导致路由效率的低下，而且它的维护和运行都有一定的复杂性。自动隧道不需要手工配置，它的端节点IPv4地址可从数据包的IPv6地址中获得，因此自动隧道的建立和维护相对简单，也更灵活。
3.NAT-PT（Network Address Translation-Protocol Translation，RFC 2766）
协议翻译用来将IPv4（IPv6）数据包转换成IPv6（IPv4）数据包，这种转换对上层协议是透明的。利用协议翻译可以在纯IPv6节点和纯IPv4节点之间建立通信，而不需要修改应用软件。但在IPv4数据包转换成IPv6数据包的过程中，由于IPv6头部含有扩展头部以及诸如流标签等新字段而引起的不适当的翻译，可能会导致传输性能的下降。另外，协议翻译如NAT一样会潜在的破坏端到端的服务（例如IPSec）。
利用转换网关来在IPv4和IPv6网络之间转换IP报头的地址，同时根据协议不同对分组做相应的语义翻译，从而使纯IPv4和纯IPv6站点之间能够透明通信。NAT-PT还可以支持应用层网关的功能，对IPv4或IPv6的DNS请求和应答包以及FTP数据包进行转换。
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2023-10-18
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