【導讀】發(fā)表或撰寫的成果或作品。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。向有關畢業(yè)論文管理部門或機構(gòu)送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。Inter經(jīng)歷了幾十年的高速發(fā)展，已經(jīng)成為人們生活中不可或缺的一部分。作為整個網(wǎng)絡基石的IPv4也已經(jīng)十分成熟。但是由于自身的限制，己經(jīng)逐漸暴露了。于是IPv6被IETF設計出來用以替代IPV4。作為下一代的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的IPV6，通訊更好的支持。時間，兩種網(wǎng)絡將在今后長期共存。所以探討IPv4與IPv6的互聯(lián)性和過渡技術有。雙棧技術、隧道技術、NAT-PT協(xié)議轉(zhuǎn)換。在對各種技術進行對比分析的基礎之上，閱后刪除此文本框。

　　

【正文】 ocol Translation，由網(wǎng)絡地址翻譯技術和協(xié)議翻譯技術兩個部分組成。網(wǎng)絡地址轉(zhuǎn)換的方法是在 1994 年提出的。此方法需要在專用網(wǎng)連接到因特網(wǎng)的路由器上安裝 NAT軟件 . NAT 技術一部分是 IPv4 與 IPv6 協(xié)議層的翻譯，另一部分是 IPv4 應用與 IPv6應用間的翻譯。 NATPT 是一種 IPv4 節(jié)點和純 IPv6 節(jié)點的互通方式。這些轉(zhuǎn)換工作都是由網(wǎng)絡設備來完成。每一 個支持 NATPT 的網(wǎng)關路由器理論上都具有一個 IPv4的地址池，在 IPv6 網(wǎng)絡向 IPv4 網(wǎng)絡發(fā)送數(shù)據(jù)包時，用來對應 IPv6 地址來實現(xiàn)網(wǎng)絡間的翻譯。 相比于其他的網(wǎng)絡轉(zhuǎn)換技術， NATPT 有他自身的特點，該技術不需要修改當前的 IPv4 網(wǎng)絡，便可實現(xiàn)網(wǎng)絡內(nèi)部的 IPv4 主機對 IPv6 網(wǎng)絡主機的訪問，且通過協(xié)議映射，使若干 IPv6 主機可以使用一個相同的 IPv4 地址，達到了節(jié)省 IPv4 地址資源的目的。此外，在 IPv4 和 IPv6 網(wǎng)絡互通的過程中， NATPT 不同于一些隧道技術，他只要求在互聯(lián)的轉(zhuǎn)換設備上啟用便可，對其他 網(wǎng)絡設備的要求會減少很多。 NATPT 技術分類 NATPT技術作為網(wǎng)關翻譯技術，可以連接 IPv6 節(jié)點和 IPv4 節(jié)點的互通方式，其連接方式要靠網(wǎng)絡設備來支持。在地址、協(xié)議的轉(zhuǎn)換的過程中， NATPT 使用的路由器應具備 IPv4 地址池，當 IPv6 向 IPv4 網(wǎng)絡發(fā)送數(shù)據(jù)包時會啟用轉(zhuǎn)換報文， IPv6地址將會被轉(zhuǎn)換成源地址。完成 IPv4 和 IPv6 網(wǎng)絡地址的和協(xié)議的翻譯，實現(xiàn) IPv4和 IPv6 節(jié)點之間的通信。當今常用的 NATPT 技術可以分為下面介紹的幾類。 靜態(tài) NATPT：靜態(tài) NATPT的原理相對易 于理解，在網(wǎng)關上配置的 IPv4 和 IPv6地址采用的是相對應的處理方式，所以工作量很龐大，需要消耗掉大量的 IPv4 地址用于配置。 動態(tài) NATPT：動態(tài) NATPT 在互通的過程中，網(wǎng)關會通告一個 96 位的地址前綴給 IPv6 網(wǎng)絡，接著結(jié)合主機的 IPv4 地址實現(xiàn)對 IPv4 網(wǎng)絡中主機的標識。在動態(tài)NATPT 網(wǎng)關設置完 IPv4 地址池之后，使用 IPv4 地址，在 IPv6 網(wǎng)絡中動態(tài)的將剛剛通告的前綴加到當前的 IPv4 地址。運行這種模式需要 IPv4 地址池的支持，類似IPv4 的動態(tài) NAT。 昌吉學院 2021屆本科 畢業(yè)論文（設計 ） 19 NATPT DNS ALG：動態(tài) NATPT映射可以喝 DNS ALG 聯(lián)合使用來轉(zhuǎn)換 DNS 傳輸，以自動建立目的節(jié)點的轉(zhuǎn)換地址 。 NATPT 網(wǎng)關的工作流程 NATPT 網(wǎng)關的工作流程圖如圖 所示： 圖 NATPT網(wǎng)關的工作流程圖 （ 1） IPv4 主機 B 請求訪問 IPv6 的主機 A，主機 B 向網(wǎng)內(nèi)的 DNS 服務器發(fā)送請求報文，查詢域名為 的主機 A的地址。 （ 2） IPv4 首選的 DNS 服務器收到 DNS 請求后，會檢查映射記錄，若無此記錄，便將該報文發(fā)送到 NATPT網(wǎng)關。 （ 3） NATPT 網(wǎng)關收到報文后， 將會分析此報文的 DNS 請求，然后將報文交給DNSALG。 （ 4） DNSALG 接受后，將此 DNS 請求由 A 類型轉(zhuǎn)換為 A6 類型或 AAAA 類型，并轉(zhuǎn)發(fā)給 IPv6 域的 DNS 服務器。 Ipv6路由技術 分析及其與 Ipv4的互連探討 20 （ 5） IPv6 的 DNS 服務器收到 DNS 請求后，會查找映射記錄，將 對應的 IPv6地址為 FE80:2::10 返回。 （ 6） NATPT 網(wǎng)關收到 DNS 的應答后交給 DNSALG， DNSALG 解析出返回地址，并通知 NAT在映射記錄表中查找是否有此 IPv6 地址的映射記錄，若無則建立一個新的連接， NAT 會從 IPv4 地址池中選出一個地 址去替換 DNS 應答中的 IPv6 地址FE80:2::10，并將此映射關系記錄到地址映射表中， DNSALG 將報文改為 A類型返回給 IPv4 DNS 服務器。 （ 7） IPv4 DNS 服務器將解析地址返回給主機 B （ 8）主機 B 發(fā)送一個目的地址為 源地址為 的報文，此報文被發(fā)送至 NATPT網(wǎng)關。 （ 9） NATPT 網(wǎng)關接收到報文后，根據(jù)映射記錄表，相對應的將目的地址替換為FE80:2::10，同時將源地址加上前綴 2021::，對報文進行轉(zhuǎn)換后，再送給主機 A。 到這里， IPv4 主機和 IPv6 主機的通信就建立了。 總的來說， NATPT 技術是一種較為完善的網(wǎng)絡互通的方案，在純 IPv6 網(wǎng)絡與IPv4 網(wǎng)絡之間的互通方面都有應用。但有一點需要注意， NATPT 在網(wǎng)絡層加密的情況下將無法工作，此時的 NATPT 需要與 DNSALG技術結(jié)合。 隧道技術 隨著 IPv6 網(wǎng)絡的發(fā)展，出現(xiàn)許多局部的 IPv6 網(wǎng) 絡，但是這些 IPv6 網(wǎng)絡需要通過 IPv4 骨干網(wǎng)絡相連。為了使這些孤立的 “IPv6 島 ” 可以 互通，必須使用隧道技術。隧道技術目前是國際 IPv6 試驗床 6bone 所采用的技術 。 利用隧 道技術可以通過現(xiàn)有的運行 IPv4 協(xié)議的 Inter 骨干網(wǎng)絡（即隧道） ， 將局部的 IPv6 網(wǎng)絡連接起來。因而是 IPv4 向 IPv6 過渡的初期最易于采用的技術。 手動配置隧道 手動配置隧道需要兩個端點所在網(wǎng)絡的工作人員來配置完成。隧道的地址不需要再特殊配置，而是由隧道的端點地址決定。在常用的通信站點之間使用的較為頻繁。隧道的封裝節(jié)點必須保存隧道終點的地址， IPv6 數(shù)據(jù)包在通過隧道協(xié)議傳輸?shù)慕K點地址會被設為 IPv4 地址進行封裝。手動配置的隧道，封裝節(jié)點會根絕路由信息決定一個包是否需要通過隧道來轉(zhuǎn)發(fā)，其 通信站點之間須有一個可用的 IPv4 連接，并且需要一個 IPv4 地址。站點中的每個主機都需要支持 IPv6 網(wǎng)絡，且隧道的起點昌吉學院 2021屆本科 畢業(yè)論文（設計 ） 21 和終點設備都須同時支持 IPv4 和 IPv6 協(xié)議的節(jié)點。當數(shù)據(jù)包到達終點時，節(jié)點會將 IPv4 封裝進行拆封，讀取 IPv6 數(shù)據(jù)包。 在 HR， RR 應用中，隧道終點的路由器是 IPv6 數(shù)據(jù)包傳送的目的節(jié)點而并非隧道終點。這表明隧道終點的地址不能通過 IPv6 數(shù)據(jù)包的目的地址達到，需由隧道起點的配置信息才能得到。因此這兩種隧道必須采用手動配置模式。 總體看來，手動配置隧道的主要缺點是網(wǎng)絡管理員的工作量很大 ，因為它必須為每一條隧道做詳細的配置。 自動配置隧道 自動配置隧道的建立和拆除的動態(tài)的，它的端點根據(jù)分組的目的地址來決定。 較常用于單獨的主機或不經(jīng)常通信的站點之間。如果目的地址是 IPv6 地址，且兼容IPv4 協(xié)議，將通過配置自動隧道來傳遞數(shù)據(jù)包。若目的地址不是此類 IPv6 地址，分組不能通過自動配置隧道來傳輸數(shù)據(jù)。 在 HH、 RH 的應用中，隧道終點與 IPv6 網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)包的目的地址一致。用此方法可以將隧道終點的 IPv4 地址信息封裝在 IPv6 的目的地址中，從而可以省去了給隧道專門配置終點的步驟，隧道 終點地址可自動獲得。這兩種應用模式可以利用兼容 IPv6 的地址，而采用自動配置隧道模式。 6to4 隧道技術 6to4 隧道技術的要點就是在 IPv6 數(shù)據(jù)包要進入 IPv4 網(wǎng)絡時，將 IPv6 數(shù)據(jù)包封裝成 IPv4 數(shù)據(jù)包。然后，含有 IPv6 數(shù)據(jù)包的信息就在 IPv4 網(wǎng)絡的隧道中傳輸。當 IPv4 數(shù)據(jù)包離開 IPv4 網(wǎng)路中的隧道時再把數(shù)據(jù)部分交給主機的 IPv6 協(xié)議棧。將數(shù)據(jù)包進行拆封，接受 IPv6 數(shù)據(jù)信息 。 6to4 機制可以自動從 IPv6 的地址前綴中獲取一個 IPv4 的地址，因此找點可以配置 IPv6 并且不需申請信的 IPv6 地址，大大的簡化了運營商的工作，在實際的工作中有更多的應用范圍。 6to4 機制的簡單運用是在沒有本地 IPv6 的 ISP 服務時 , 幾個 IPv4 站點需使用IPv6 進行交互 , 因而每一站點都需要確定一個路由來運行雙層協(xié)議棧（即 IPv4 和IPv6 兼容）和 6to4 隧道，以確保這個路由有全球范圍的路由地址（非專用 IPv4 地址空間）。 隧道代理技術 隧道代理不同于上面介紹的幾種機制，它是一種架構(gòu)，而非具體的協(xié)議。使用隧道代理的目的是簡化隧道的配置，比較適用于單個主機獲取 IPv6 的連接。在主機Ipv6路由技術 分析及其與 Ipv4的互連探討 22 或路由將 IPv6 報文封裝進 IPv4 數(shù)據(jù)包中，通過現(xiàn)有 IPv4 網(wǎng)絡進行傳輸，當數(shù)據(jù)包到達目標主機或路由時，對接收到的數(shù)據(jù)包進行拆封，獲取 IPv6 數(shù)據(jù)，實現(xiàn)兩端的IPv6 互通。隧道代理要求隧道的兩端都支持雙棧并有可用的 IPv4 連接 。 當隧道經(jīng)過網(wǎng)關翻譯設施時，這種機制是不可以使用的。采用隧道代理的方式，方便了 IPv6的運營商對用戶進行接入控制，按策略對網(wǎng)絡資源進行分配。隧道代理技術提供了一種虛擬 IPv6環(huán)境的運營商，使用隧道技術使各 IPv6孤島可以互相連通，實現(xiàn) IPv6網(wǎng)絡環(huán)境下的互通。隧道代理技術的提出，很大程度上解決 了人工配置隧道對網(wǎng)絡工作人員較大工作量的要求。隧道代理技術可以自動處理各網(wǎng)點的隧道需求，并且具有較為普遍的適用性。圖 顯示的是隧道代理模型工作示意圖 : 圖 隧道代理模型 隧道代理工作的具體步驟是：第一步進行 3A認證，完成后根據(jù)請求，選擇隧道服務器及 IPv6 地址，隧道代理之后會注冊一個隧道 IPv6 地址，最后將成功配置的信息發(fā)送到隧道服務器，隧道服務器再將配置信息發(fā)送給客戶，這樣，隧道代理的工作就完成了。 昌吉學院 2021屆本科 畢業(yè)論文（設計 ） 23 4 IPv6 的路由實例配置 模擬器簡介及配置命令基本介紹 在配置 IPv4 與 IPv6 互連的實驗中，我們使用的是 Dynamips GNS3 模擬器。這款模擬器基于硬件模擬的思科路由模擬器，該模擬器可以加載真實的思科路由器的IOS，實驗效果和真實的網(wǎng)絡環(huán)境基本沒有區(qū)別，它模擬出路由器的硬件環(huán)境，然后在這個環(huán)境下直接運行思科的 IOS，其模擬的真實性幾乎可以完成所有的路由配置實驗。 在實驗配置的過程中，給路由器做配置的過程中我們輸入的命令都包括一定的功能，下面我們對一些較常見的命令做簡單的介紹： ?en： enable 的縮寫，此命令可使操作者進入路由器的全功能模式。 ?conf t： configure terminal 的縮寫，表示從終端執(zhí)行配置命令。 ?no sh： no shutdown 的縮寫，此命令取消了路由器的自動關閉功能。 ?ipv6 unicastrouting：這條配置語句可以啟動路由協(xié)議，開啟 IPv6 單播路由功能，一些簡單的路由網(wǎng)絡的聯(lián)通都會依靠此命令。 ?ipv6 nat：對此命令的當前接口開啟 NATPT 轉(zhuǎn)換。 ?tunnel mode ipv6ip：此命令標明配置的隧道模式是 IPv6 到 IPv4。 ?ipv6 nat prefix 2021::/96 ：這條配置語句聲明了 IPv6 轉(zhuǎn)換報 文的前綴長度，例子中的前綴長度即為 96。 了解這些簡單的配置語句，對理解實驗配置會起到很好的幫助作用。 實現(xiàn)局域網(wǎng)內(nèi)部的 IPv6 主機互連的實驗 在 IPv6 局域網(wǎng)中，實現(xiàn) IPv6 主機的互通是比較簡單的一種配置。本實驗使用了兩臺 2691 路由器來模擬 IPv6 主機。下面是本實驗的拓撲圖 : 圖 IPv6局域網(wǎng)中 IPv6主機互連拓撲圖 Ipv6路由技術 分析及其與 Ipv4的互連探討 24 下面是在路由器上做的配置 : 在 PC1 上的配置 : Router Routeren Routerconf t Router(config)ho PC1 PC1(config)int f0/0 PC1(configif)ipv6 add 2021::1/64 PC1(configif)no sh 在 PC2 上做的配置 : Router Routeren Routerconf t Router(config)ho PC2 PC2(config)int f0/0 PC2(configif)ipv6 add 2021::2/64 PC2(configif)no sh 我們來檢驗實驗結(jié)果 : 在 PC1 上 ping PC2： 在 PC2 上 ping PC1： 這表明，在 IPv6 局域網(wǎng)內(nèi)兩臺 IPv6 主機的互通已經(jīng)實現(xiàn)。 昌吉學院 2021屆本科 畢業(yè)論文（設計 ） 25 IPv4 與 IPv6 網(wǎng)絡互連的實現(xiàn) 本實驗通過隧道技術，來實現(xiàn) IPv4 網(wǎng)絡與 IPv6 網(wǎng)絡的互連的實現(xiàn)。隧道機制在現(xiàn)有的 IPv4 基礎設施中配置 IPv6 時，會以 IPv4 網(wǎng)絡作為傳輸層，將一個 IPv6孤島內(nèi)的 IPv6 主機、路由器等設備通過數(shù)據(jù)傳輸給另外一