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IPv4向IPv6的过渡：实施成果

2023-08-30 理论教育版权反馈

【摘要】：确保过渡期间IPv4网络与IPv6网络互通是至关重要的。从IPv4向IPv6过渡的方法有两种：使用双协议栈和隧道技术。注意IPv6数据报与IPv4数据报的相互转换是替换数据报的首部，数据部分不变。IPv4向IPv6的过渡不可能在一个简单短暂的过程中完成，需要一个过渡阶段完成，可能这个阶段耗时还较长。

要想在短时间内将Internet和各个企业网络中的所有系统全部从IPv4升级到IPv6是不可能的。IPv6与IPv4在Internet中长期共存是不可避免的现实。因此，实现由IPv4向IPv6的平稳过渡是导入IPv6的基本前提。确保过渡期间IPv4网络与IPv6网络互通是至关重要的。由于现实的原因，由IPv4向IPv6的过渡只能采用逐步演进实施的办法，同时还必须使新安装的IPv6系统能够兼容使用IPv4分组。

从IPv4向IPv6过渡的方法有两种：使用双协议栈和隧道技术。

1.使用双协议栈过渡

（1）双协议栈

双协议栈是指在完全过渡到IPv6之前，使主机（或路由器）装有两个协议栈，一个IPv4和一个IPv6，在此情况下，既可以接收、处理和转发IPv4数据报，也可以接收、处理和转发IPv6数据报。双协议栈主机（或路由器）既可以与IPv6的系统通信，又可以与IPv4的系统通信。

（2）双协议栈实施IPv4与IPv6系统之间通信的原理

使用双协议栈可实现IPv4与IPv6系统之间通信，同时也可以实现IPv6与IPv4系统之间的通信。装有双协议栈的主机（或路由器）能够同时使用两种IP地址通信。即有两个IP地址，一个IPv6地址和一个IPv4地址。和IPv6主机通信时，是采用IPv6地址，和IPv4主机通信时，就采用IPv4地址。通过使用域名系统（DNS）来查询，如果DNS返回的是IPv4地址，双协议栈的源主机就使用IPv4地址发送IPv4数据报。但当DNS返回的是IPv6地址，源主机就使用IPv6地址发送IPv6数据报。注意IPv6数据报与IPv4数据报的相互转换是替换数据报的首部，数据部分不变。

使用双协议栈进行从IPv4到IPv6过渡的示意如图14-16所示。

图14-16 使用双协议栈实现IPv6系统和IPv4系统通信的示意图

2.隧道技术

向IPv6过渡的另一种方法是隧道技术。基于IPv4隧道的IPv6是一种更为复杂的技术，是将整个IPv6数据报封装在IPv4数据报中，由此实现在当前IPv4网络中的IPv6节点与IPv4节点之间的IP通信。

使用隧道技术从IPv4到IPv6过渡的原理如图14-17所示。

图14-17 使用隧道技术从IPv4到IPv6过渡的示意图

隧道技术的实现过程分为封装、解封和隧道管理3个步骤。封装是指由隧道起始点创建一个IPv4数据报报头，将IPv6数据报装入一个新的IPv4数据报中，整个的IPv6数据报变成了IPv4数据报的数据部分。IPv6数据报就在IPv4网络的隧道中传输。当IPv4数据报到达IPv4网络和IPv6网络的边界并离开IPv4网络中的隧道时，再将IPv4数据报中的数据部分（即原来的IPv6数据报）交给双协议栈的路由器，将IPv6数据报通过IPv6网络传输最后到达信宿节点F。在数据报传输的路径上，从节点B到节点E就是传输隧道，路由器B是隧道的入口，而路由器E是出口。需要注意的是，在隧道中传送的数据报源地址是B而目的地址是E。

解封是指由隧道终节点移去IPv4数据报报头，还原原始的IPv6数据报。隧道管理是指由隧道起始点维护隧道的配置信息。要使双协议栈的主机知道IPv4数据报里面封装的数据是一个IPv6数据报，IPv4首部的协议字段的值必须设置为41，专门用来表述数据报的数据部分是IPv6数据报。

IPv4隧道有4种形成方法：路由器对路由器、主机对路由器、主机对主机及路由器对主机。

随着网络技术的飞速发展，IPv4协议的地址容量小、承载IPv4协议的网络安全性差等缺陷逐渐暴露出来，由于IPv6与IPv4相比具有诸多的优越性，使得IPv6替代IPv4已经成为网络发展的必然趋势。但IPv4协议体系已有广泛的网络基础和应用基础，IPv6协议体系作为后来者，必须提供完整的网络技术过渡方案和应用过渡方案才能够满足IPv4体系迁移到IPv6体系的要求。IPv4向IPv6的过渡不可能在一个简单短暂的过程中完成，需要一个过渡阶段完成，可能这个阶段耗时还较长。

到目前为止，还没有一种机制能够适用于所有的情况，各种过渡机制都有其特定的适用环境。在部署IPv6网络的过程中，首先要明确应用的类型、范围和系统的类型，然后选择合适的过渡机制进行设计和实施。只有因地制宜、科学分析，才能更好地、更顺利地用最小的代价从IPv4网络体系逐步过渡到IPv6网络体系。