【正文】 （ 16 位）。 ③ 組播：一組接口（一般屬于不同節(jié)點）的標(biāo)識符。 ① 單播：一個單接口的標(biāo)識符。 IPv4 和 IPv6 地址之間最明顯的差別在于長度： IPv4 地址長度為 32 位，而 IPv6 地址長度為 128 位。 4 網(wǎng)絡(luò)層的認(rèn)證與加密 IPSec 安全 協(xié)議是 IPv6 的重要組成部分，它在網(wǎng)絡(luò)層對數(shù)據(jù)分組提供加密和鑒別等安全服務(wù)，認(rèn)證機制使 IP 通信的數(shù)據(jù)接收方能夠確認(rèn)數(shù)據(jù)發(fā)送方的真實身份，以及數(shù)據(jù)在傳輸過程中是否遭到篡改 ； 加密機制通過對數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼來保證數(shù)據(jù)的機密性，以防數(shù)據(jù)在傳輸過程中被他人截獲而失密。它有三種不同類型的地址 :單點傳送地址、多點傳送地址和任意點傳送地址，無論是何種地址它們都屬于接口而不是結(jié)點。 IPv4協(xié)議和 IPv6 協(xié)議對應(yīng)著計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)層，是 TCP/IP 協(xié)議簇的組成部分 [1] IPv6 的提出 為了解決 IPv4 地址短缺以及路由表過于龐大等問題 ， IETF 于 1993 年下半年專門成立了 IPng(IP Next Generation)工作組來負(fù)責(zé)制定下一代 IP 協(xié)議。主要介紹現(xiàn)有的幾種過渡技術(shù)。主要介紹本論文的研究背景、意義及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1996 年，以研究 IPv6 為目標(biāo)的虛擬實驗網(wǎng)絡(luò)，國際實驗床 6BONE 建立、歐洲、美洲、亞洲的許多國家和組織都己經(jīng)加入了 6BONE。這樣的數(shù)字可以保證今后所有接入Inter 的設(shè)備數(shù)量將不受限制地持續(xù)增長，可以適應(yīng) 21 世紀(jì)，甚至更長時間的需要。T 就各自占用了 1600 萬個 IP地址，由此浪費了大量的 IP地址，后來的大部分單位與公司就只能申請余下的 C 類地址 。 IPV4 主機移動性的增強也要求主機在不同網(wǎng)絡(luò)間移動和使用不同的網(wǎng)絡(luò)接入點時能提供更好的配置支持。當(dāng)初只考慮在網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)氖且恍┯嬎銛?shù)據(jù)和文本信息，沒有考慮對多種服務(wù)的支持，不提供服務(wù)質(zhì)量（ Qos）保證。 仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院畢業(yè)論文 (設(shè)計 )成績評定表 ................. 錯誤 !未定義書簽。比如雙協(xié)議棧技術(shù)、隧道技術(shù)和轉(zhuǎn)換技術(shù)等。并在著重分析隧道技術(shù)的基礎(chǔ)上提出在校園網(wǎng)里實現(xiàn) IPv4 向 IPv6 過渡的研究方案 。 1 1 前言 課題研究背景及意義 Inter 經(jīng)歷了快速膨脹的發(fā)展。設(shè)計時用 32 位（ bit）標(biāo)識 IP 地址空間，認(rèn)為這是一個巨大的數(shù)字，對網(wǎng)絡(luò)地址的連接標(biāo)識是足夠用了。 20 年來 Inter 技術(shù)發(fā)展得如此之快，網(wǎng)絡(luò)界迫在眉睫 也是最 為棘手的問題當(dāng)數(shù)完成從 IPv4 向 IPv6 的過渡。 為此， IPv6 提出 將 IP 地址的長度由 32 個比特位擴(kuò)展到 128 個比特位，將 IPv6 的地址空 間擴(kuò)展為 1038 個。促使推廣 IPv6 的另一個原因是新的應(yīng)用對 Inter 提出了更高的要求，需要 Inter提供更復(fù)雜的尋址與路由能力，特別是下一代移動數(shù)字電話對 Inter 提出了更高的要求。 清華大學(xué)也己經(jīng)建立了國內(nèi) IPv6 網(wǎng)絡(luò)實驗床，來研究 IPv6 的技術(shù)以及 IPv4 網(wǎng)絡(luò)向IPv6 網(wǎng)絡(luò)過渡的問題。 第二章 IPv6 簡介 。 第四章 IPv4 向 IPv6 過渡的實驗方案設(shè)計 。 IPng 工作組在 1994 年 9月提出了一個正式的 草案“ The Remendation for the IP Next Genration Protocol” [RFC 1752],1995 年底確定了 IPng 的協(xié)議規(guī)范，并由 IANA（ Inter Assigned Number Authority）分配了版本號 6，稱為“ IP version 6” (IPv6) 3 IPv6 的新特點 1 簡化的包頭和靈活的擴(kuò)展 IPv6 的包頭由一個基本的包頭和多個擴(kuò)展包頭構(gòu)成，基本包頭具有固定的長度(40bytes)，有利于路由的快速轉(zhuǎn)發(fā) ； 擴(kuò)展包頭有利于支持多種應(yīng) 用，并為后續(xù)新的應(yīng)用提供可能。 3 即插即用的聯(lián)網(wǎng)方式 IPv6 的標(biāo)準(zhǔn)功能使設(shè)備只要連接在網(wǎng)上便可自動設(shè)定 IP 地址，它分為全狀態(tài)的自動設(shè)定和無狀態(tài)的自動設(shè)定 。 IPv6 的技術(shù)簡介 RFC2373 中描述了 IPv6 尋址體系結(jié)構(gòu)。 IPv4地址可以被分為 2 至 3 個不同部分（網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識符、節(jié)點標(biāo)識符，有時還有子網(wǎng)標(biāo)識符），IPv6 地址中擁有更大的地址空間，可以支持更多的字段。送往一個單播地址的包將被傳送至該地址標(biāo)識的接口上。送往一個組播地址的包將被傳送至有該地址標(biāo)識的所有接口上。每一個數(shù)字包含 4 位，每個整數(shù)包含4 個數(shù)字，每個地址包括 8 個整數(shù)，共計 128 位（ 4*4*8=128）。某些 IPv6 地址中可能包含一長串的 0（就象上面的第二和第三個例子一樣）。 在 IPv4 和 IPv6 的混合環(huán)境中可以有第三種方法。由于 IPv6 地址被分成兩個部分 子網(wǎng)前綴和接口標(biāo)識符，因此人們期待一個 IP 節(jié)點地址，可以按照類似 CIDR（無類型域間選路， Classless InterDomain Routing） 地址的方式被表示為一個攜帶額外數(shù)值的地址，其中指出了地址中有多少位是掩碼。 IPv6 和 IPv4 的首部格式分別如圖 2— 1 和2— 2 所示。 有效負(fù)載長度（ 16 位）：一個 16 位無符號整數(shù) ，用來表示報文的長度。 目標(biāo)地址（ 128 位）：該分組最終接收者的 128 位地址。地址空間擴(kuò)展以后可以支持更多的尋址層次，使可尋址的節(jié)點數(shù)量大大增加，而且使地址的自動配置更為簡單。 IPv4 中的“總長度”在 IPv6 中用“有效負(fù)載長度”代替。在 IPv4中， IP 報頭之后是傳輸協(xié)議數(shù)據(jù)，例如 UDP 或 TCP 數(shù)據(jù)包。 然而在實際的網(wǎng)絡(luò)中，路由器很難計算某個數(shù)據(jù)包的等待時間，因此絕大部分的路由器產(chǎn)品也是每次傳遞就把“壽命”減一。 IPv6中實現(xiàn)的擴(kuò)展頭可以消滅或至少大量減少選項帶來的對性能的沖擊。它包含包所經(jīng)路徑上的每個節(jié)點都必須檢查的選項數(shù)據(jù)。只 要包的凈荷超過 65535 字節(jié)（其中包括逐跳選項頭），就必須包含該選項。巨型凈荷選項從擴(kuò)展頭的第三個字節(jié)開始。因此，該選項在逐跳擴(kuò)展頭中使用，要求沿途的每個路由器都必須檢查此信息。此外還有一個限制：如果包中有分段擴(kuò)展頭，就不能同時使用巨型凈荷選項，因為使用巨型凈荷選項時不能對包進(jìn)行分段。此地址對應(yīng)的節(jié)點接收到該包之后，對 IPv6 頭和選路頭進(jìn)行處理，并把包發(fā)送到選路頭列表中的第二個地址。在 IPv4 源選路中，使用 IPv4 選項對用戶可以指定的中間路由器的個數(shù)有一定限制：帶擴(kuò)展的 IPv4 頭有 40 個附加字節(jié)，最多只能填入 10 個 32 位地址。擴(kuò)展頭的其余部分為類型特定的數(shù)據(jù)，與選路頭類型相關(guān)。而且列表中最多可以指定 256 個路由器。 ④ 在第一站和所有后續(xù)其他站，路由器檢查選路頭以確保剩余段數(shù)與地址列表一致。然后將包發(fā)送往下一站。這種處理方式要求路由器必須完成額外的工作，并且在傳輸過程中包可能 被多次分段。上述規(guī)定表明，源節(jié)點可以發(fā)送長達(dá) 1280 字節(jié)的包，而不必顧慮這些包會被分段。如果要發(fā)送超出此長度的包，就必須由源節(jié)點進(jìn)行分段。 保留：此 8 位字段目前未用，設(shè)置為 0。 保留字段：此 2 位字段目前未用，設(shè)置為 0。源節(jié)點為每個被分段的 IPv6 包都分配一個 32 位 標(biāo)識符，用來唯一標(biāo)識最近（在包的生存期內(nèi)）從源地址發(fā)送到目的地址的包。要提供平穩(wěn)的轉(zhuǎn)換 過程，使得對現(xiàn)在的使用者影響最小，就需要有良好的轉(zhuǎn)換機制。為達(dá)到這一目的，研究者們必須開發(fā)出 IPV4/IPV6 互通技術(shù)以保證 IPV4 能夠平穩(wěn)過渡到 IPV6，除此以外，互通技術(shù)應(yīng)該對普通用戶做到“無縫”，對信息傳遞做到高效。 IPV4 網(wǎng)絡(luò)向 IPV6 網(wǎng)絡(luò)的過渡可以分 為 4 個階段，如圖所示 , 11 I P V 6 島純 I P V 4 網(wǎng) 絡(luò)I P V 4 海 洋 I P V 4 島I P V 6 海 洋純 I P V 6 網(wǎng) 絡(luò)I P V 6 實 驗 網(wǎng) 絡(luò)第 1 階 段 第 2 階 段 第 3 階 段 第 4 階 段I P V 6 / I P V 4 轉(zhuǎn) 換在過渡的初期 ,Inter 將由運行 IPv4 的“海洋”和運行 IPv6 的“孤島”組成。 IPv4 發(fā)展了幾十年 ,在路由協(xié)議、 Qos、多播、報文頭擴(kuò)展、狀態(tài)機備份、安全等方面還在不斷地完善中，以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)功能的轉(zhuǎn)型和信息社會發(fā)展對多媒體信息傳輸?shù)男枨蟆?[2] 軟件升級支持 針對處在過渡期的 IPv6 技術(shù)會不斷升級的特點， NP 等可編程硬件顯然具備更強的優(yōu)勢。而 ASIC 目前能夠做 的只能是 IPv6 已經(jīng)固化的轉(zhuǎn)發(fā)功能，無法做到支持?jǐn)U展方面的功能，只能依靠設(shè)備中的 CPU 解決。在實際的應(yīng)用環(huán)境中，過渡期設(shè)備往往運行在雙棧環(huán)境下，同時面臨 IPv6 和 IPv4 的路由表需求，因此對地址空間的要求將大于目前的純 IPv4 環(huán)境。 報文轉(zhuǎn)發(fā)效率 IPv6 的一個設(shè)計思想是減輕轉(zhuǎn)發(fā)的負(fù)擔(dān)，采用 以下幾個思路和技術(shù)措施： 1） 基本報文頭長度固定，沒有多余的頭部長度字段。在轉(zhuǎn)發(fā)性能、轉(zhuǎn)發(fā)延遲方面，在 IPv4 的環(huán)境中ASIC 平臺相對其他平臺有幾乎大于 1 個甚至更多數(shù)量級的優(yōu)勢，然而隨著 IPv6 的這些 13 特點的產(chǎn)生，其他硬件 平臺在 IPV 報文頭上的開銷將大大減小，導(dǎo)致其他平臺和 ASIC平臺之間的差距在縮小。但也應(yīng)該看到 ，隨著 IP 網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的增大 和應(yīng)用業(yè)務(wù)的日益復(fù)雜， IP 網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)日益成為一個“補丁”網(wǎng)絡(luò)。 雙協(xié)議棧技術(shù) （ Dual Stack） 這類技術(shù)可以讓 IPv4 技術(shù)和 IPv6 技術(shù)共存于同一設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)中。這種方式對 IPv4 和 IPv6 提供了完全的兼容，但是對于 IP 地址耗盡的問題卻沒有任何幫助。這類節(jié)點實現(xiàn)中可能有一個配置開關(guān)來啟用或者禁用其中某個棧，因此這類節(jié)點將有 3 種模式：啟用 IPv4 棧而禁用 IPv6 棧時候，節(jié)點就像一個純 IPv4 節(jié)點；啟用 IPv6 棧而禁用 IPv4 棧的時候，節(jié)點就像一個純 IPv6 節(jié)點；同時啟用 IPv4 棧和 IPv6 的時候，該節(jié)點能使用這兩種協(xié)議版本。這意味著要同步存儲所有的表（如路由表），還要為這兩種協(xié)議書都配置路由協(xié)議書。實現(xiàn)雙棧機制的節(jié)點稱為雙棧節(jié)點。 IPv6 和 IPv4 都使用 DNS 來解析名稱與 IP 地址。 2) 地址在接口上配置。 有限雙棧協(xié)議（ LDSM， Limited Dual Stack Model）是對雙棧技術(shù)的改進(jìn)，要求服務(wù)器主機和路由器是雙棧的，非服務(wù)器主機權(quán)需要支持 IPv6。在網(wǎng)絡(luò)中同時支持兩種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，但 網(wǎng)絡(luò)管理的開銷有復(fù)雜 程度，例如需要分配的地址量大、路由設(shè)備要求高等，比較好的解決方法是使網(wǎng)絡(luò)策略盡可能支持IPv6。 2） DSTM 節(jié)點只與具有與 IPv4 節(jié)點通信時才需要維護(hù) IPv4 地址。 在 DSTM 網(wǎng)絡(luò)中，通過給雙棧節(jié)點分配原則臨時 IPv4 地址實現(xiàn)與 IPv4 節(jié)點的通信，不要求對 IPv4 節(jié)點和 IPv4 應(yīng)用程序進(jìn)行任何一方改動。依據(jù)類似的原理， DSTM 邊界路由器在收到返回的 IPv4 數(shù)據(jù)包時，將 IPv4 數(shù)據(jù)包封裝 IPv6 數(shù)據(jù)包中，再發(fā)往正確的 DSTM 節(jié)點。節(jié)點不允許動態(tài)更新DNS 返回給 DSTM 服務(wù)器訪問模塊的 IPv4 地址。若域內(nèi)某節(jié)點需要訪問公網(wǎng) IPv4 節(jié)點時， DSTM 服務(wù)器最好將公網(wǎng) IPv4分配給該節(jié)點。 DSTM 客戶節(jié)點擁有雙協(xié)議棧、客戶端程序和 IPv4 到 IPv6 的轉(zhuǎn)換接口。 3） 一個 IPv4 包已經(jīng)發(fā)出，還沒有得到接口的處理時。 2） 協(xié)議對應(yīng)用程序是透明的，在雙協(xié)議棧主機上的應(yīng)用程序與在 IPv4 上的應(yīng)用程序 一樣，不需要修改。 隧道技術(shù) （ Tunnel） 這類技術(shù)可以讓 IPv6 業(yè)務(wù)在現(xiàn)有 IPv4 基礎(chǔ)設(shè)施上傳輸。隧道技術(shù)巧 妙地利用了現(xiàn)有的 IPv4 網(wǎng)絡(luò)，它的意義在于提供了一種使 IPv6 的節(jié)點之間能夠在過渡期間通信的方法，但它并不能解決 IPv6 節(jié)點與 IPv4 節(jié)點之間的相互通信的問題?！?IPv6 over IPv4”的隧道就用來連接這些孤立的 IPv6 網(wǎng)絡(luò)。在隧道的入口處，路由器將 IPv6 的數(shù)據(jù)分組封裝有 IPv4 中，該 IPv4 分組的源地址和目的地址分別是隧道入 口和出口的 IPv4 地址，在隧道出口處，再將 IPv6 分組取出轉(zhuǎn)發(fā)給目的站點。這些點對點的隧道需要手動加以配置。 2 隧道技術(shù)工作原理 采用隧道技術(shù)，兩個 IPv6 網(wǎng)絡(luò)通過純 IPv4 網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)互聯(lián)如圖 74 所示，主機 PCA 19 位于某個 IPv6 網(wǎng)絡(luò)中，希望向另一 IPv6 網(wǎng)絡(luò)中的 PCB 主機發(fā)送 IPv6 數(shù)據(jù)包。 隧道有兩個端點，一個是隧道入口點，另一個則是隧道出口點。如果隧道出口點是路由器，此時原始數(shù)據(jù)包的 IPv6 目標(biāo)地址并不等同于隧道的出口點地址。 2） 隧道出口點接收到封裝后的數(shù)據(jù)包。 20 IPv4 首部 IPv6 首部 IPv6 有效載荷 從源主機發(fā)送到隧道入口點是原始 IPv6 數(shù)據(jù)包，發(fā)送到隧道出口點的是封裝后的IPv4 數(shù)據(jù)包。協(xié)議號（ Protocol Number）設(shè)置為 41，這是指派給 IPv6 的值。這種方式對最終用戶隱藏了隧道的存在，而且一般工作，例如 traceroute