【正文】 （ 16 位）。 ③ 組播：一組接口（一般屬于不同節(jié)點(diǎn)）的標(biāo)識(shí)符。 ① 單播：一個(gè)單接口的標(biāo)識(shí)符。 IPv4 和 IPv6 地址之間最明顯的差別在于長(zhǎng)度： IPv4 地址長(zhǎng)度為 32 位，而 IPv6 地址長(zhǎng)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(duì)數(shù)據(jù)分組提供加密和鑒別等安全服務(wù)，認(rèn)證機(jī)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(shí)身份，以及數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中是否遭到篡改 ； 加密機(jī)制通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼來(lái)保證數(shù)據(jù)的機(jī)密性，以防數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中被他人截獲而失密。它有三種不同類型的地址 :單點(diǎn)傳送地址、多點(diǎn)傳送地址和任意點(diǎn)傳送地址，無(wú)論是何種地址它們都屬于接口而不是結(jié)點(diǎn)。 IPv4協(xié)議和 IPv6 協(xié)議對(duì)應(yīng)著計(jì)算機(jī)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(guò)于龐大等問(wèn)題 ， IETF 于 1993 年下半年專門成立了 IPng(IP Next Generation)工作組來(lái)負(fù)責(zé)制定下一代 IP 協(xié)議。主要介紹現(xiàn)有的幾種過(guò)渡技術(shù)。主要介紹本論文的研究背景、意義及國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀。 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1996 年，以研究 IPv6 為目標(biāo)的虛擬實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)，國(guó)際實(shí)驗(yàn)床 6BONE 建立、歐洲、美洲、亞洲的許多國(guó)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(zhǎng)，可以適應(yīng) 21 世紀(jì)，甚至更長(zhǎng)時(shí)間的需要。T 就各自占用了 1600 萬(wàn)個(gè) IP地址，由此浪費(fèi)了大量的 IP地址，后來(lái)的大部分單位與公司就只能申請(qǐng)余下的 C 類地址 。 IPV4 主機(jī)移動(dòng)性的增強(qiáng)也要求主機(jī)在不同網(wǎng)絡(luò)間移動(dòng)和使用不同的網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)時(shí)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┯?jì)算數(shù)據(jù)和文本信息，沒有考慮對(duì)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(jì) )成績(jī)?cè)u(píng)定表 ................. 錯(cuò)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(shí)現(xiàn) IPv4 向 IPv6 過(guò)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(jì)時(shí)用 32 位（ bit）標(biāo)識(shí) IP 地址空間，認(rèn)為這是一個(gè)巨大的數(shù)字，對(duì)網(wǎng)絡(luò)地址的連接標(biāo)識(shí)是足夠用了。 20 年來(lái) 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(wèn)題當(dāng)數(shù)完成從 IPv4 向 IPv6 的過(guò)渡。 為此， IPv6 提出 將 IP 地址的長(zhǎng)度由 32 個(gè)比特位擴(kuò)展到 128 個(gè)比特位，將 IPv6 的地址空 間擴(kuò)展為 1038 個(gè)。促使推廣 IPv6 的另一個(gè)原因是新的應(yīng)用對(duì) 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(dòng)數(shù)字電話對(duì) Inter 提出了更高的要求。 清華大學(xué)也己經(jīng)建立了國(guó)內(nèi) IPv6 網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)床，來(lái)研究 IPv6 的技術(shù)以及 IPv4 網(wǎng)絡(luò)向IPv6 網(wǎng)絡(luò)過(guò)渡的問(wèn)題。 第二章 IPv6 簡(jiǎn)介 。 第四章 IPv4 向 IPv6 過(guò)渡的實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì) 。 IPng 工作組在 1994 年 9月提出了一個(gè)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(hào) 6，稱為“ IP version 6” (IPv6) 3 IPv6 的新特點(diǎn) 1 簡(jiǎn)化的包頭和靈活的擴(kuò)展 IPv6 的包頭由一個(gè)基本的包頭和多個(gè)擴(kuò)展包頭構(gòu)成，基本包頭具有固定的長(zhǎng)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(dòng)設(shè)定 IP 地址，它分為全狀態(tài)的自動(dòng)設(shè)定和無(wú)狀態(tài)的自動(dòng)設(shè)定 。 IPv6 的技術(shù)簡(jiǎn)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(gè)不同部分（網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)符、節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)符，有時(shí)還有子網(wǎng)標(biāo)識(shí)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(gè)單播地址的包將被傳送至該地址標(biāo)識(shí)的接口上。送往一個(gè)組播地址的包將被傳送至有該地址標(biāo)識(shí)的所有接口上。每一個(gè)數(shù)字包含 4 位，每個(gè)整數(shù)包含4 個(gè)數(shù)字，每個(gè)地址包括 8 個(gè)整數(shù)，共計(jì) 128 位（ 4*4*8=128）。某些 IPv6 地址中可能包含一長(zhǎng)串的 0（就象上面的第二和第三個(gè)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(gè)部分 子網(wǎng)前綴和接口標(biāo)識(shí)符，因此人們期待一個(gè) IP 節(jié)點(diǎn)地址，可以按照類似 CIDR（無(wú)類型域間選路， Classless InterDomain Routing） 地址的方式被表示為一個(gè)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(zhǎng)度（ 16 位）：一個(gè) 16 位無(wú)符號(hào)整數(shù) ，用來(lái)表示報(bào)文的長(zhǎng)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(diǎn)數(shù)量大大增加，而且使地址的自動(dòng)配置更為簡(jiǎn)單。 IPv4 中的“總長(zhǎng)度”在 IPv6 中用“有效負(fù)載長(zhǎng)度”代替。在 IPv4中， IP 報(bào)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(shí)際的網(wǎng)絡(luò)中，路由器很難計(jì)算某個(gè)數(shù)據(jù)包的等待時(shí)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(shí)現(xiàn)的擴(kuò)展頭可以消滅或至少大量減少選項(xiàng)帶來(lái)的對(duì)性能的沖擊。它包含包所經(jīng)路徑上的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都必須檢查的選項(xiàng)數(shù)據(jù)。只 要包的凈荷超過(guò) 65535 字節(jié)（其中包括逐跳選項(xiàng)頭），就必須包含該選項(xiàng)。巨型凈荷選項(xiàng)從擴(kuò)展頭的第三個(gè)字節(jié)開始。因此，該選項(xiàng)在逐跳擴(kuò)展頭中使用，要求沿途的每個(gè)路由器都必須檢查此信息。此外還有一個(gè)限制：如果包中有分段擴(kuò)展頭，就不能同時(shí)使用巨型凈荷選項(xiàng)，因?yàn)槭褂镁扌蛢艉蛇x項(xiàng)時(shí)不能對(duì)包進(jìn)行分段。此地址對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)接收到該包之后，對(duì) 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(gè)地址。在 IPv4 源選路中，使用 IPv4 選項(xiàng)對(duì)用戶可以指定的中間路由器的個(gè)數(shù)有一定限制：帶擴(kuò)展的 IPv4 頭有 40 個(gè)附加字節(jié)，最多只能填入 10 個(gè) 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(gè)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(guò)程中包可能 被多次分段。上述規(guī)定表明，源節(jié)點(diǎn)可以發(fā)送長(zhǎng)達(dá) 1280 字節(jié)的包，而不必顧慮這些包會(huì)被分段。如果要發(fā)送超出此長(zhǎng)度的包，就必須由源節(jié)點(diǎn)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(diǎn)為每個(gè)被分段的 IPv6 包都分配一個(gè) 32 位 標(biāo)識(shí)符，用來(lái)唯一標(biāo)識(shí)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(guò)程，使得對(duì)現(xiàn)在的使用者影響最小，就需要有良好的轉(zhuǎn)換機(jī)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(guò)渡到 IPV6，除此以外，互通技術(shù)應(yīng)該對(duì)普通用戶做到“無(wú)縫”，對(duì)信息傳遞做到高效。 IPV4 網(wǎng)絡(luò)向 IPV6 網(wǎng)絡(luò)的過(guò)渡可以分 為 4 個(gè)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(shí) 驗(yàn) 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(guò)渡的初期 ,Inter 將由運(yùn)行 IPv4 的“海洋”和運(yùn)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(bào)文頭擴(kuò)展、狀態(tài)機(jī)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(huì)發(fā)展對(duì)多媒體信息傳輸?shù)男枨蟆?[2] 軟件升級(jí)支持 針對(duì)處在過(guò)渡期的 IPv6 技術(shù)會(huì)不斷升級(jí)的特點(diǎn)， NP 等可編程硬件顯然具備更強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。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(wú)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(shí)際的應(yīng)用環(huán)境中，過(guò)渡期設(shè)備往往運(yùn)行在雙棧環(huán)境下，同時(shí)面臨 IPv6 和 IPv4 的路由表需求，因此對(duì)地址空間的要求將大于目前的純 IPv4 環(huán)境。 報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)效率 IPv6 的一個(gè)設(shè)計(jì)思想是減輕轉(zhuǎn)發(fā)的負(fù)擔(dān)，采用 以下幾個(gè)思路和技術(shù)措施： 1） 基本報(bào)文頭長(zhǎng)度固定，沒有多余的頭部長(zhǎng)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(tái)相對(duì)其他平臺(tái)有幾乎大于 1 個(gè)甚至更多數(shù)量級(jí)的優(yōu)勢(shì)，然而隨著 IPv6 的這些 13 特點(diǎn)的產(chǎn)生，其他硬件 平臺(tái)在 IPV 報(bào)文頭上的開銷將大大減小，導(dǎo)致其他平臺(tái)和 ASIC平臺(tái)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(gè)“補(bǔ)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(duì) IPv4 和 IPv6 提供了完全的兼容，但是對(duì)于 IP 地址耗盡的問(wèn)題卻沒有任何幫助。這類節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)中可能有一個(gè)配置開關(guān)來(lái)啟用或者禁用其中某個(gè)棧，因此這類節(jié)點(diǎn)將有 3 種模式：?jiǎn)⒂?IPv4 棧而禁用 IPv6 棧時(shí)候，節(jié)點(diǎn)就像一個(gè)純 IPv4 節(jié)點(diǎn)；啟用 IPv6 棧而禁用 IPv4 棧的時(shí)候，節(jié)點(diǎn)就像一個(gè)純 IPv6 節(jié)點(diǎn)；同時(shí)啟用 IPv4 棧和 IPv6 的時(shí)候，該節(jié)點(diǎn)能使用這兩種協(xié)議版本。這意味著要同步存儲(chǔ)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(shí)現(xiàn)雙棧機(jī)制的節(jié)點(diǎn)稱為雙棧節(jié)點(diǎn)。 IPv6 和 IPv4 都使用 DNS 來(lái)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(duì)雙棧技術(shù)的改進(jìn)，要求服務(wù)器主機(jī)和路由器是雙棧的，非服務(wù)器主機(jī)權(quán)需要支持 IPv6。在網(wǎng)絡(luò)中同時(shí)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(diǎn)只與具有與 IPv4 節(jié)點(diǎn)通信時(shí)才需要維護(hù) IPv4 地址。 在 DSTM 網(wǎng)絡(luò)中，通過(guò)給雙棧節(jié)點(diǎn)分配原則臨時(shí) IPv4 地址實(shí)現(xiàn)與 IPv4 節(jié)點(diǎn)的通信，不要求對(duì) IPv4 節(jié)點(diǎn)和 IPv4 應(yīng)用程序進(jìn)行任何一方改動(dòng)。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(shí)，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(diǎn)。節(jié)點(diǎn)不允許動(dòng)態(tài)更新DNS 返回給 DSTM 服務(wù)器訪問(wèn)模塊的 IPv4 地址。若域內(nèi)某節(jié)點(diǎn)需要訪問(wèn)公網(wǎng) IPv4 節(jié)點(diǎn)時(shí)， DSTM 服務(wù)器最好將公網(wǎng) IPv4分配給該節(jié)點(diǎn)。 DSTM 客戶節(jié)點(diǎn)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(gè) IPv4 包已經(jīng)發(fā)出，還沒有得到接口的處理時(shí)。 2） 協(xié)議對(duì)應(yīng)用程序是透明的，在雙協(xié)議棧主機(jī)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(diǎn)之間能夠在過(guò)渡期間通信的方法，但它并不能解決 IPv6 節(jié)點(diǎn)與 IPv4 節(jié)點(diǎn)之間的相互通信的問(wèn)題?！?IPv6 over IPv4”的隧道就用來(lái)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(diǎn)。這些點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的隧道需要手動(dòng)加以配置。 2 隧道技術(shù)工作原理 采用隧道技術(shù)，兩個(gè) IPv6 網(wǎng)絡(luò)通過(guò)純 IPv4 網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)如圖 74 所示，主機(jī) PCA 19 位于某個(gè) IPv6 網(wǎng)絡(luò)中，希望向另一 IPv6 網(wǎng)絡(luò)中的 PCB 主機(jī)發(fā)送 IPv6 數(shù)據(jù)包。 隧道有兩個(gè)端點(diǎn)，一個(gè)是隧道入口點(diǎn)，另一個(gè)則是隧道出口點(diǎn)。如果隧道出口點(diǎn)是路由器，此時(shí)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(diǎn)地址。 2） 隧道出口點(diǎn)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(jī)發(fā)送到隧道入口點(diǎn)是原始 IPv6 數(shù)據(jù)包，發(fā)送到隧道出口點(diǎn)的是封裝后的IPv4 數(shù)據(jù)包。協(xié)議號(hào)（ Protocol Number）設(shè)置為 41，這是指派給 IPv6 的值。這種方式對(duì)最終用戶隱藏了隧道的存在，而且一般工作，例如 traceroute