【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ； IPv6 引言 正如大家 所 看到的一樣， 互聯(lián)網(wǎng) 在全球范圍內(nèi) 的應(yīng)用和影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出人們的想象，各個(gè)領(lǐng)域的高速發(fā)展過程當(dāng)中，都能看到有互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用。實(shí)際上 ， 基于 IPv4 協(xié)議的應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)是非常成熟的， 而且在全球范圍內(nèi)得到廣泛地部署。但 IPv4 地址資源的迅速耗盡和導(dǎo)致路由器的路由表膨脹的問題存在，阻礙了互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。 針對(duì) IPv4 地址資源不足和路由表膨脹等眾多的問題， IETF 提出了新一代網(wǎng)際互聯(lián)協(xié)議 —— IPv6 協(xié)議，該協(xié)議不僅解決了 IPv4 的地址資源緊缺的問題，并且提高了 IP協(xié)議的性能。而在現(xiàn)階段中，由于 Inter 的應(yīng)用都完全是建立在 IPv4 的體系架構(gòu)上的，因此由 IPv4 向 IPv6 過渡是必須經(jīng)歷的一個(gè)重要階段。 對(duì)于 IPv4 向 IPv6 的過渡，可以使用雙協(xié)議棧技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)不同的網(wǎng)絡(luò)情況，作為一項(xiàng)基礎(chǔ)性技術(shù)的雙協(xié)議棧技術(shù)往往會(huì)結(jié)合其他過渡技術(shù)一起使用，使得 IPv4 能順利向 IPv6 過渡。 1 IPv4 過渡到 IPv6的必然性 1． 1 報(bào)文格式對(duì)比 IPv4報(bào)頭 2 圖 1 IPv4報(bào)頭 IPv6報(bào)頭 圖 2 IPv6報(bào)頭 通 過兩種協(xié)議的報(bào)頭對(duì)比，我們不難發(fā)現(xiàn)版本號(hào)字段在兩種協(xié)議中是相同的 。IPv6 丟棄了 IPv4 的數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度、服務(wù)類型、分片、偏移量和頭標(biāo)校驗(yàn)和等字段。分片總長(zhǎng)度、生存時(shí)間和協(xié)議字段在 IPv6 中有了新名稱 ，功能進(jìn)行了重新定義。 IPv4中的選項(xiàng)字段已從報(bào)頭中消失。最后， IPv6 加入了兩個(gè)新字段：數(shù)據(jù)流類型和流標(biāo)識(shí)。 1． 2 功能 的差異 （ 1） IPv6 地址字段由 IPv4 的 32 位設(shè)計(jì)到了 128 位，相對(duì) IPv4，增加了 296 倍的地址空間，地址空間一下子變的廣闊很多； （ 2）簡(jiǎn)化的報(bào)頭格式 。一些 IPv4 報(bào)頭字段被刪除或變?yōu)榱丝蛇x項(xiàng)， IPv6 基本報(bào)頭被固定為 40bit，使路由器可以加快對(duì)數(shù)據(jù)包的處理速度，提高了轉(zhuǎn)發(fā)效率，從而提高網(wǎng)絡(luò)的整體吞吐量，使信息傳輸更加快速； （ 3）標(biāo)識(shí)流的能力。增加了一種新的能力，使得標(biāo)識(shí)屬于發(fā)送方要求特別處理（如非默認(rèn)的服務(wù)質(zhì)量獲“實(shí)時(shí)”服務(wù)）的特定通信“流”的包成為可能，使得業(yè) 3 務(wù)可以根據(jù)不同的數(shù)據(jù)流進(jìn)行更細(xì)的分類，實(shí)現(xiàn)優(yōu)先級(jí)控制和 QoS 保障，極大地改善了 IPv6 的服務(wù)質(zhì)量； （ 4）認(rèn)證和加密能力。 IPv6 中指定了支持認(rèn)證、數(shù)據(jù)完整性 和（可選的）數(shù)據(jù)機(jī)密性的擴(kuò)展功能。 從 IPv4 和 IPv6 兩種協(xié)議的對(duì)比來(lái)看， IPv6 的優(yōu)勢(shì)是非常明顯的，符合未來(lái)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展需求，因此 IPv6 替代 IPv4 是必然的。 2 過渡遵循的基本原則 考慮到 Inter 的飛速發(fā)展和現(xiàn)實(shí)世界的商業(yè)需求，在進(jìn)行 IPv4 網(wǎng)絡(luò)向 IPv6 網(wǎng)絡(luò)過渡策略的設(shè)計(jì)中，必須遵循以下的過渡原則： (1) 過渡方式應(yīng)該是逐步的和漸進(jìn)的，保護(hù) IPv4 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的投資，確保在一個(gè)相當(dāng)長(zhǎng)的歷史階段， IPv4 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可以在過渡時(shí)期中正常地獨(dú)立使用。 (2) IPv4 網(wǎng)絡(luò)世界和 IPv6 網(wǎng)絡(luò)世界相互滲透，長(zhǎng)期并存，這就要求 IPv4 和 IPv6網(wǎng)絡(luò)設(shè)備彼此可以互連互通，實(shí)現(xiàn)互操作。 (3) IPv4 網(wǎng)絡(luò)世界向 IPv6 網(wǎng)絡(luò)世界過渡過程中， IPv4 向 IPv6 升級(jí)的費(fèi)用應(yīng)盡可能地低，過渡技術(shù)應(yīng)盡可能地簡(jiǎn)單，以盡快地吸引廣大用戶主動(dòng)的向 IPv6 過渡。 由于 IPv4 協(xié)議和 IPv6 協(xié)議之間不具有兼容性，因此 IPv4 和 IPv6 體系結(jié)構(gòu)之間還需要構(gòu)建相關(guān)的過渡機(jī)制來(lái)支持二者無(wú)縫地并存，使得互聯(lián)網(wǎng)的各項(xiàng)應(yīng)用受到盡可能少的影響。 3 雙協(xié)議棧 （ Dual Stack） 工作原理 雙協(xié)議棧 的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中的 雙協(xié)議棧 節(jié)點(diǎn) 之間的相互通信的一種機(jī)制，可以在單一的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上實(shí)現(xiàn)，也可以是 在 一個(gè)雙棧的骨干網(wǎng)。 使用 雙協(xié)議棧技術(shù) 使得 基于IPv4 的各種應(yīng)用在 IPv6 網(wǎng)絡(luò)中不受影響；同樣的， IPv6 的各種應(yīng)用也不會(huì)在 IPv4 網(wǎng)絡(luò)中受到影響， 實(shí)現(xiàn)了 IPv4 到 IPv6 的無(wú)縫共存。 3． 1 原理 雙協(xié)議棧技術(shù)是 指在單個(gè) 網(wǎng)絡(luò) 節(jié)點(diǎn) 上 同時(shí)支持 IPv4 和 IPv6 兩種 網(wǎng)絡(luò) 協(xié)議棧。 對(duì)于 IPv6 的節(jié)點(diǎn)來(lái)說(shuō)，為了直接有效的兼容 IPv4 保留一個(gè)完整的 IPv4 協(xié)議棧。 當(dāng) 雙棧節(jié)點(diǎn)接收數(shù)據(jù)包 ， 首先 鏈路層 會(huì)將 接收到數(shù)據(jù)段 拆封 并檢查包頭。如 果 包 頭中的第一個(gè)字段 ,即 IP包的版本號(hào) 字段 是 4,該數(shù)據(jù)包就由 IPv4協(xié)議 棧來(lái)處理 。如果版本號(hào) 字 4 段 是 6,則由 IPv6 協(xié)議 棧處 理 ，無(wú)需對(duì)原有的 IPv4 或 IPv6 數(shù)據(jù)包進(jìn)行包頭的 二次 封裝和拆封 ， 直接 轉(zhuǎn)發(fā) IPv4 和 IPv6 報(bào)文 。 如此，可以確保基于 IPv4 或 IPv6 的應(yīng)用和數(shù)據(jù)傳輸能夠順利進(jìn)行。 具體 如下圖 1 所示： 圖 3 雙協(xié)議棧原理圖 3． 2 工作方式約定 在 實(shí)際的 網(wǎng)絡(luò)通信過程中 ,數(shù)據(jù)包的 目的地址是作為路由選擇的主要參數(shù) , 因而必須得 根據(jù)應(yīng)用程序所使用的目的地址的協(xié)議類型對(duì)雙協(xié)議棧的工作方式做出 部分的約定 : （ 1） 若應(yīng)用程序使用的目的地址為 IPv4 地址 , 則使用 IPv4 協(xié)議 ； （ 2） 若目的地址為 IPv6 地址 , 且為本地在線網(wǎng)絡(luò) , 則使用 IPv6 協(xié)議 ； （ 3） 若應(yīng)用程序使用的目的地址為 IPv4 兼容的 IPv6 地址 , 并且非本地在線網(wǎng)絡(luò) , 則使用 IPv4 協(xié)議 , 此時(shí)的 IPv6 將封裝在 IPv4 中 ； （ 4） 若應(yīng)用程序使用的目的地址是非 IPv4 兼容的 IPv6 地址 , 非本地在線網(wǎng)絡(luò) , 則使用 IPv6 協(xié)議。類似約定 ( 2) , 使用 IPv6 協(xié)議能夠保證通信正常進(jìn)行 ,而如果是跨越純 IPv4網(wǎng)絡(luò)的通信 , 將采用隧道等 機(jī)制實(shí)現(xiàn)通信 。 而如果通過本地網(wǎng)絡(luò) , 則無(wú)須隧道機(jī)制即可完成通信 ； （ 5） 若應(yīng)用程序使用域名作為目標(biāo)地址 , 則先從域名服務(wù)器得到相應(yīng)的 IPv4/IPv6地址 , 然后根據(jù)地址情況進(jìn)行相應(yīng)的處理 。 雙協(xié)議棧的模型 雙協(xié)議棧在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)環(huán)境當(dāng)中的應(yīng)用 ，分為 完全 雙協(xié)議棧 模型（ Dual Stack Model）和 有限雙協(xié)議棧模型 (Limited Dual S