【正文】 v6 網(wǎng)絡(luò)則是一些孤島。 14 I P V 6 / I P V 4 網(wǎng) 絡(luò)1 . 用 包 含 主 機 名 V 6 的 S O C K S協(xié) 議 開 始 通 信3 . 與 I 6 主 機 通 信S O C K S 6 4 主 機I P V 6 / V 4 的 D N S 服 務(wù) 器I P V 4 網(wǎng) 絡(luò) 圖 312 SOCKS64 技術(shù)的工作過程 SOCKS64 服務(wù)器是一個雙 棧主機，能夠同時和 IPv4 或者 IPv6 主機進行通信。 為了使主機能夠在 IPv4 和 IPv6 的 API 函數(shù)間互譯， BIA 在雙棧主機的 Socket API 模塊與 TCP/IP 模塊之間加入了一個 API 轉(zhuǎn)換器。首先方法較適用于只有一個路由器出口的STUB 網(wǎng)絡(luò) ，對路由器的性能要求很高 。 但是， SIIT 可以作為其他機制如 NATPT 的一個組成部分，協(xié)同工作。 這種翻譯對于每一個分組都要進行翻譯，因為它是無狀態(tài)的，對每一個流都做相同的處理。但是 Teredo 地址的前綴規(guī)定格式的做法不符合 IPv6 路由分等級的思想，另外它的運行還需要 Relay 的支持。 Teredo 是一項 IPv6/IPv4 轉(zhuǎn)換技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)在處于單個或者多個 IPv4 NAT 后的主機之間的 IPv6 自動隧道。 ISATAP 隧道 技術(shù) 通過在 IPv6 報文的目的地址中 11 嵌入的 IPv4 地址，可以自動獲取隧道的終點。 . 隧道代理 （ Tunnel Broker,TB） 從某種意義上說， 隧道代理 相當于虛擬 IPv6 的 ISP， 通常應(yīng)用于獨立的小型的 IPv6 站點，特別是獨立的分布在 IPv4 互聯(lián) 網(wǎng)中的 IPv6 主機需要連接到已有的 IPv6 網(wǎng)的情況。 地址中的后 80 位都是由用戶自己分配的，每個 IPv6 孤島只需全網(wǎng)唯一的 IPv4 地址，就可以構(gòu)造自己的 IPv6 地址前綴。 0000 0000 IPv4 Address 圖 35 兼容地址結(jié)構(gòu)示意圖 和手工隧道相比，自動隧道 不用手動配置隧道的終點 ，配置和使用時更加靈活，簡單直觀的實現(xiàn)了隧道的配置。 在自動隧道中，只需告訴設(shè)備隧道的起點，設(shè)備 可以 自動生成 隧道 的終點 。手動隧道通過 IPv4骨干網(wǎng)連接的兩個 IPv6 域的永久鏈路，這個永久鏈路用于兩個邊緣路由器或終端系統(tǒng)與邊緣路由器之間定期安全通信穩(wěn)定連接 [4]。隧道技術(shù)使 IPv6 數(shù)據(jù)包能夠穿透 IPv4 網(wǎng)絡(luò)， 就 好像在 IPv4 網(wǎng)絡(luò)中開通了一條隧道。 它 要求 網(wǎng)絡(luò)中部分網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、用戶終端采用雙協(xié)議棧，這些用戶可使用 IPv4 或 IPv6 與其它用戶互聯(lián)互通，但新增的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和用戶終端則僅使用 IPv6 協(xié)議棧，應(yīng)用基于 IPv6 協(xié)議棧。 IPv4 和 IPv6 都屬于 網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議， 他們功能相近， 基于相同的物理平臺。綜合以上因素， IPv4 到 IPv6 的過渡 必定 是一個循序漸進的過程，在體驗 IPv6 帶來的好處的同時仍能與網(wǎng)絡(luò)中其余的 IPv4 用戶通信。 在 IPv6 中 AH 和 ESP 都 屬于 擴展報頭，可以同時使用，也可以單獨使用其中一個。 隨著 Inter 規(guī)模迅速擴展 ，網(wǎng)絡(luò) 實時 業(yè)務(wù)種類的增加，對傳輸時延和延時抖動有了更加嚴格的要求。 任播地址：任播地址是 IPv6 特有的地址類型。 單播地址： 單播地址是連續(xù)的，以位為單位的可掩碼地址 ，和帶有 CIDR 的 IPv4 地址很相似 [1]。 2） 如果某段全為 0，則可以用一個 0 代替。 理論上， IPv6的地址一共有 2128 個，這是一個巨大的數(shù)量， 有人戲稱， 幾乎可以給地球表面每一顆沙粒分配一個 IP 6 地址。 目的地址：長度為 128 位，表示數(shù)據(jù)包最終要達到的目的主機的地址。 流標簽：該域長度為 20 位，是 IPv6 的新增的字段。 . 配置 復雜 IPv4 配置 比較 復雜 ，這顯然不利于普通老百姓將自己的計算機接入互聯(lián)網(wǎng)， 因為 現(xiàn)在使用計算機的人員可能根本不懂得計算機和網(wǎng)絡(luò)。 特別是實時多媒體業(yè)務(wù)，要 求互聯(lián)網(wǎng)在時延、錯誤率、帶寬、抖動等方面提供一定的服務(wù)質(zhì)量保證。實踐證明， IPv4 的確是一個非常 成功的， 健壯的協(xié)議 ，它可以把網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)以百計，數(shù)以千記的計算機連接在一起。 2020 年，我國啟動了基于 IPv6 的 “下一代互聯(lián)網(wǎng)示范網(wǎng) CNGI 工程 ”，更使得 IPv6 成為了國內(nèi)業(yè)界關(guān)注的焦點。 1 IPv4 到 IPv6 的過渡方案設(shè)計 物理與光電信息科技學院 電子信息工程 專業(yè) 106032020207 江播偉 指導教師 董雪豐 【 摘 要 】 本文簡要 介紹了 IPv4向 IPv6過渡的主要技術(shù) — 雙協(xié)議棧技術(shù)、隧道技術(shù)、協(xié)議轉(zhuǎn)換技術(shù)（翻譯機制）。 IPv6 業(yè)務(wù)的發(fā)展 和普及 將是 一 個漫長的過程 ： IPv6 并不是 IPv4 的簡單升級 ， 它是一種全新的協(xié)議，和 IPv4 不 兼容。然而，隨著 Inter 的擴張和新應(yīng)用的不斷推出，人們對互聯(lián)網(wǎng)提出了 更多更高的要求， IPv4 在實際應(yīng)用中暴露出了很多缺點，越來越顯示出了它的局限性。 為此，研究人員 提出了很多新的協(xié)議來支持這些新型應(yīng)用，如 DiffServ， RTP/RTCP 等。人們希望能夠省去計算機接入網(wǎng)絡(luò)時的各種專業(yè)的，復雜的配置，特別是終端設(shè)備能夠 做到即插即用。它用來標示屬于同一業(yè)務(wù)流的包，它需要由中間的 IPv6 路由器 進行特殊 的處理。 . IPv6 擴 展報頭 IPv6 擴展報頭 是 一種 可選報頭 ，它存在于基本報頭和上一層協(xié)議報頭之間的 。 除了在地址長度上有所變化外， IPv6 地址的表示方法也和 IPv4 不同。例如： 0000 可以表示 成 0。 一個單播地址只能標識一個唯一的接口，即尋址到單播地址的數(shù)據(jù)包最終將到達唯一的一個節(jié)點。任播地址 與組播地址類似， 也是用來標識多個，通常是屬于不同 節(jié)點 的接口。 IPv6 對 QoS 的支持主要體現(xiàn)在 IPv6 的基本報頭和擴展報頭中包含了與特定 QoS 有關(guān)的服務(wù)元素：業(yè)務(wù)類型（ traffic class）和流標簽（ flow label）。 . 移動性 IPv6 的出 現(xiàn) 成為移動計算機的一個里程碑。能否順利地實現(xiàn)從 IPv4 到 IPv6 的過渡也是 IPv6 能否取得成功的一個重要因素。如果一臺主機同時支持 IPv6和 IPv4 兩種協(xié)議，那么該主機既能與支持 IPv4 協(xié)議的節(jié)點通信，又能與支持 IPv6 協(xié)議的節(jié)點通信 ，這就是雙協(xié)議棧的工作原理 [4]。 這種有限的雙棧協(xié)議的優(yōu)點在于它只需要相對較少的緊缺的 IPv4 地址資源 ，節(jié)省大量的 IPv4 地址 。對于采用隧道技術(shù) 的設(shè)備來說，在起始端（隧道入口） 將 IPv6 的數(shù)據(jù)報文封裝裝入 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。 手動隧道不需要為站點分配特殊的 IPv6 地址，端點地址由配置來決定。 80 bits 16bits 32bits 0000但是，采用這種機制的主機都需要一個全球唯一的 IPv4 地址，擴展性差，不能解決 IPv4地址空間耗盡的問題；隧道兩端的主機或路由器必須支持雙棧，在隧道要經(jīng)過 NAT 設(shè)施的情況下，這種機制不 可以用 ，原因是 NAT 設(shè)施可能不支持 IPv6。孤島子網(wǎng)中的一臺設(shè)備使用公開的 IPv4 地址，稱為 6to4 路由。 隧道代理技術(shù)簡化了隧道的配置，解決了人工 隧道配置對網(wǎng)絡(luò)管理者所帶來的繁重工作量這一困難。 ISATAP 地址格式為： Prefix（ 64bit） :0:5EFE:（ 即隧道端點的 IPv4 源地址，形式或者 xxxx:xxxx，其中 xxxx:xxxx 是由 轉(zhuǎn)化而來的 32 位 16 進制表示 ） 。 因為傳統(tǒng)的 NAT 不能夠支持IPv6overIPv4 數(shù)據(jù)包的穿越。 Teredo 是作為實現(xiàn) IPv6 連接最后一種轉(zhuǎn)換技術(shù)而設(shè)計的，如果原來的 IPv6 、 6to4 或者 ISATAP連接可用， 則沒有必要使用 Teredo 技術(shù) 。 SIIT 引入了一種新的地址類型，叫做“ IPv4 翻譯的 IPv6 地址”，其地址結(jié)構(gòu)為 0：： FFFF： ，其中 是 IPv4 節(jié)點認為 IPv6 節(jié)點在 IPv4 網(wǎng)絡(luò)中的地址。 . NATPT NATPT 很好的將 SIIT 協(xié)議轉(zhuǎn)換技術(shù)和 IPv4 網(wǎng)絡(luò)中動態(tài)地址翻譯技術(shù)（ NAT）相結(jié)合，在進行 IPv4/IPv6轉(zhuǎn)換（ NAT）的同時在分組之間進行包頭和語義的翻譯（ PT）， 適用于純 IPv4 站點和純 IPv6 站點之間的通信。其次，一些協(xié)議字段在轉(zhuǎn)換時不能完全保持原有的含義；另外，協(xié)議轉(zhuǎn)換方法缺乏端到端的安全性。 當雙棧主機上的 IPv4 應(yīng)用與其他 IPv6主機通信時， API 翻譯器檢測到 IPv4 應(yīng)用中的 Scoket API 函數(shù)，就調(diào)用 IPv6 socket API 函數(shù)與 IPv6 主機通信 ，反之亦然 [4]。 SOCKS64 不需要修改DNS 或者地址映射，無論客戶是 IPv4 主機還是 IPv6 主機，可以滿足 IPv4 與 IPv6 節(jié)點的互操作。網(wǎng)絡(luò)中的大部分運用都是基于 IPv4 的。不同的是，隧道技術(shù)互聯(lián)的是 IPv4 網(wǎng)絡(luò)。 GRE 手動隧道配置設(shè)計 I P V 4 I n t e r n e tI P V 6I P V 6R 1R 2E 0E 0 圖 42 GRE 隧道示意圖 配置 R1: [Quidway] interface Ether 0 [QuidwayEther0] ip address [QuidwayEther0] quit [Quidway] interface tunnel0 [QuidwayTunnel0]IPv6 address 5001::1 64 [QuidwayTunnel0]source Ether 0 [QuidwayTunnel0]destination [QuidwayTunnel0]tunnelprotocol gre [QuidwayTunnel0]quit [Quidway]IPv6 routestatic 5003::1 64 tunnel0 配置 R2 17 [Quidway] interface Ether 0 [QuidwayEther0] ip address [QuidwayEther0] quit [Quidway] interface tunnel0 [QuidwayTunnel0]IPv6 address 5003::1 64 [QuidwayTunnel0]source Ether 0 [QuidwayTunnel0]destination [QuidwayTunnel0]tunnelprotocol gre [QuidwayTunnel0]quit [Quidway]IPv6 routestatic 5001::1 64 tunnel0 R1,R2 配置完成后， 在 R1,R2 之間就建立起了一條 GRE 隧道。另外，由于 IPv6 報文中的地址前綴是 0：0： 0： 0： 0： 0，這實際上表明，所有的 IPv6節(jié)點處于同一個網(wǎng)段中。 圖 45 RI 發(fā)往 R2 的報文 6to4 隧道配置設(shè)計 圖 46 6to4 隧道配置示意圖 配置 R1: [Quidway] interface Ether 0 [QuidwayEther0] ip address [QuidwayEther0] quit [Quidway] interface Ether 1 [QuidwayEther1]IPv6 address 2020:c0a8:6401:3::1 64 [QuidwayEther1]quit [Quidway] interface tunnel0 [QuidwayTunnel0]IPv6 address 2020:c0a8:6401:2::1 64 [QuidwayTunnel0]source Ether 0 [QuidwayTunnel0]tunnelprotocol IPv6ipv4 6to4 [QuidwayTunnel0]quit [Quitway]IPv6 routestatic 2020:: 16 tunnel0 配置 R2 [Quidway] interface Ether 0 [QuidwayEther0] ip address [QuidwayEther0] quit [Quidway] interface Ether 1 [QuidwayEther1]IPv6 address 2020:c0a8:3201:3::1 64 19 [QuidwayEther1]quit [Quidway] interface tunnel0