ipv6與ipv4的互連技術探討與實現(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 分配兩個全局地址(IPV4地址)將很難實現。隧道技術隧道技術(tunnel)提供了一種以現有IPV4路由體系來傳遞IPV6數據的方法：將IPV6的分組作為無結構意義的數據，封裝在IPV4數據報中，被IPV4網絡傳輸。根據建立方式的不同，隧道可以分成兩類：手工配置的隧道和自動配置的隧道。隧道技術并不能解決IPV6節點與IPV4節點之間相互通信的問題。隧道技術將一種協議報文封裝在另一種協議報文中，這樣，一種協議就可以通過另一種協議的封裝進行通信。也就是將IPV6報文封裝在IPV4報文中，這樣IPV6協議報就可以穿越IPV4網絡進行通信。對于采用隧道技術的設備來說，在起始端將IPV6的數據報文封裝入IPV4，IPV4報文的源地址和目的地址分別是隧道入口和出口的IPV4地址。在隧道的出口，再將IPV6報文取出轉發給目的站點。一個隧道具有一個入口點和一個終點，為了讓數據通過，必須知道兩個端點的地址。確定入口點是直接的，因為它出現在IPV4基礎結構的邊界，確定隧道的終點IPV4與IPV6網絡互連技術的研究點要復雜一些。根據隧道終點地址的獲得方式可以將隧道分為配置型隧道和自動型隧道。隧道技術的優點在于隧道的透明性，IPV6主機之間的通信可以忽略隧道的存在；另外，隧道技術只要求在隧道的入口和出口處進行修改，對其它部分沒有要求，因而技術實現非常容易，但它并不能解決IPV6節點與IPV4節點之間相互通信的問題。 IPV4與IPV6網絡之間的通信雙協議棧技術，而且隨著IPV6站點的增加會很難得到滿足，因此這種方法只能用在早期的變遷過程。雙棧機制是處理過渡問題最簡單的方式，通過在1臺設備上同時運行IPV4和 IPV6協議棧使得設備能處理兩種類型的協議。它對于IPV4和IPV6實現了完全的兼容。應用程序依靠DNS地址解析返回的地址類型來決定使用何種協議棧。雙協議棧是IPV6過渡技術的基礎，不僅用于建設雙棧網絡，也是各種過渡隧道機制的基礎。雙棧網絡的建設有兩種模式：其一是完全雙棧網絡，即所有網絡設備、用戶終端都支持IPVIPV6雙協議棧，用戶通信既可以使用IPV4協議棧也可以使用IPV6協議棧；其二是有限雙棧網絡，網絡中部分網絡設備、用戶終端采用雙協議棧，這些用戶可使用IPV4或IPV6與其它用戶互聯互通，但新增的網絡設備和用戶終端則僅使用IPV6協議棧，應用基于IPV6協議棧。雙協議棧的具體工作方式如下：(l)如果應用程序使用的目的地址為IPV4地址，則使用IPV4協議；(2)如果應用程序使用的目的地址為IPV4兼容的IPV6地址，則同樣使IPV4協議，區別僅在于此時的IPV6封裝在IPV4中；(3)如果應用程序使用的目的地址是一個非IPV4兼容的IPV6地址，則使用IPV6協議，而且很可能要采用隧道等機制來進行路由傳送；(4)如果應用程序使用域名作為目標地址，則先從DNS服務器得到相應的IPV4/IPV6地址，然后根據地址情況進行相應的處理。另外還有一種優先雙協議棧模式。在這種模型下，服務器和路由器仍然是雙棧的，而非服務器的主機只需要支持IPV6。這種機制可以節省大量的IPV4地址，但是在純IPV6和純IPV4節點之間的通信將會出現問題，為了解決這種問題，必須與其它技術結合使用。圖22 雙協議棧技術的通信方式無狀態IP/ICMP翻譯技術無狀態IP/ICMP轉換(Stateless IP/ICMP Translation，SIIT)定義了在IPV4和IPV6的分組報頭之間進行翻譯的方法，這種翻譯是無狀態的，因此對于每一個分組都要進行翻譯。這種機制可以和其它的機制(如NATPT)結合，用于僅使用IPV6節點與僅使用IPV4節點之間的通信，但是在采用網絡層加密和數據完整性保護的環境下，這種技術不可用。僅使用 IPV6節點和僅使用IPV4節點通過一個SIIT轉換器通信，IPV6節點看到的是對方一個IPV4映射地址的主機，同時它自己則使用一個IPV4轉換的地址。如果IPV6主機發出的IP分組中的目的地址是一個IPV4映射地址，那么SIIT轉換器就知道這個IP分組需要進行協議轉換。SIIT協議轉換機制有其局限性，SIIT實現協議轉換時，需要一個備用的IPV4地址池來分配IPV4地址給需要與IPV4及其通信的IPV6設備。這個IPV4地址池通常不能很大，這就此造成了很大的局限性。如果一個SIIT的IPV4地址池中的地址都己經分配完畢，這時，一旦新的IPV6主機要與IPV4及其建立連接，就會因為無剩余地址空間而無法進行SIIT轉換，導致連接失敗。網絡地址轉換/協議轉換(NATPT)技術NATPT是一種協議轉換技術。對于純IPV4網絡與IPV6網絡結點之間的互相通信， NATPT (Network Address TranslationProtocol Translation)技術的系統解決方案應該說是目前的主流方式，其它的許多過渡方式或多或少都借鑒了NATPT技術的原理和思路等。諸如SIIT技術、BIS技術、傳輸中繼翻譯器TRT過渡機制等，因此NATPT技術是解決IPV4與IPV6之間通信的重要技術。地址轉換部分NAT(Network Address Translation)：負責IPV4和IM地址的映射轉換。例如存儲IPV4地址池、為將要建立的連接選擇合適的地址、保持同一會話期間IPV4到IPV6地址的映射、維持已有映射的地址鏈表、根據會話連接情況動態更新地址鏈表、刪除或添加地址映射等。協議轉換部分PT(protocol Translation)：負責在兩種協議之間進行轉換。主要工作是在IP包頭的對應字段根據IPV4和IPV6在語義上的不同定義進行轉換，(Application bevel Gateway)，負責對負載中包含IP地址的典型應用進行轉換，其中DNSALG是雙向轉換器必須具備的功能。圖23 NATPT