【導(dǎo)讀】路由協(xié)議、安全機(jī)制等。介紹了雙協(xié)議棧技術(shù)、隧道技術(shù)和協(xié)議轉(zhuǎn)。換技術(shù)三種IPv6過(guò)渡技術(shù)。IPv4向IPv6過(guò)渡還是一個(gè)很漫長(zhǎng)的過(guò)。研究本課題的研究方法和意義所在，并對(duì)其應(yīng)用進(jìn)行深入分析。出修改、調(diào)整意見(jiàn)?！禝Pv6技術(shù)與應(yīng)用》，楊江云，髙鴻峰著,2020年清華大學(xué)出版社?！踉撋鷮?duì)題目認(rèn)識(shí)不深，準(zhǔn)備工作不充分，未達(dá)到開(kāi)題要求?！衅趫?bào)告’得分將作為‘期中成績(jī)’記入總成績(jī)。期報(bào)告得分為不及格的學(xué)生不得參加答辯。析、解決問(wèn)題和進(jìn)行創(chuàng)新的能力；論文（設(shè)計(jì)）的質(zhì)量情況。答辯小組對(duì)評(píng)定的?成績(jī)需給出明確和詳細(xì)的意見(jiàn)！人們達(dá)成一個(gè)共識(shí)：需要一個(gè)新的協(xié)議來(lái)根本解決目前IPv4面臨的問(wèn)題。時(shí)間，不同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)其過(guò)渡策略也會(huì)有所不同。

　　

【正文】 （ 4） BGP 其中 RIPNG、 ISIS、 BGP 由于本身的實(shí)現(xiàn)不直接依賴于 IP，所以僅需要在支持 IPv4 的版本做簡(jiǎn)單修改即可實(shí)現(xiàn)支持 IPv6，而 OSPFV2 由于直接基于 IP協(xié)議實(shí)現(xiàn)，需做較大修改才可以支持 IPv6。 RIpng 是有 RIP（ Routing Information Protocol,路由信息協(xié)議）演化而來(lái) 的，是距離矢量路由協(xié)議，它利用的是 UDP 傳輸機(jī)制（端口是 521），它向 RIPng 鄰居發(fā)送 request，期望獲得對(duì)方的 response 來(lái)回應(yīng)路由信息；它也周期性（一般是30 秒）自動(dòng)發(fā)送 response 消息將距離矢量給相鄰的路由器，然后對(duì)端觸發(fā)更新收到的 response 消息。路由表值存儲(chǔ)到目的地的最佳下一個(gè)路程段， RIPng 利用跳數(shù)來(lái)度量路由， 16跳為不可達(dá)。不過(guò)為了 利用 IPv6 基礎(chǔ)設(shè)施傳輸 IPv6 路由信息，RIPng 必須修改為它的消息格式，即要重新定義 Reuqest 和 Response 消息。 OSPF（ Open Shortest Path First，開(kāi)放最短路徑優(yōu)先）本身不支持多協(xié)議的路由，所以需要支持 IPv6 的 OSPFV3 和 OSPFV2 差別較大。 OSPFV2 整個(gè)就是專門為 IPv4 而設(shè)計(jì)的： 它在傳輸上直接利用 IPv4 服務(wù)、鏈路描述和前綴描述大量使用 IPv4 地址的網(wǎng)絡(luò)含義，針對(duì)這一點(diǎn)， OSPFV3 力圖將 OSPF 做成一個(gè)可支持多協(xié)議的路由協(xié)議，即力圖將拓?fù)涿枋雠c前綴描述分開(kāi)，它重新定義了一些 LSA（ Link State Advertiment，鏈路狀態(tài)公告），比如說(shuō) routerLSA、 newtorkLSA 等。最新的 OSPF 在 RFC2178 中定義。 OSPFV3 的主要目的是“開(kāi)發(fā)一種獨(dú)立于任何具體網(wǎng)絡(luò)層的路由協(xié)議”。為實(shí)現(xiàn)這一目的， OSPFV3 的內(nèi)部路由器信息被重新進(jìn)行了設(shè)計(jì)。與過(guò)去的版本不同， OSPFV3 利用獨(dú)立于網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的信息來(lái)執(zhí)行過(guò)去需要 IP報(bào)頭數(shù)據(jù)的關(guān)鍵任務(wù)，識(shí)別發(fā)布路由數(shù)據(jù)的 LSA。除了改變報(bào)頭數(shù)據(jù)外， OSPFV3 還對(duì) LSA所發(fā)揮的作用進(jìn)行了重新定義。在 OSPFV3 中，公告網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜?IPv6 數(shù)據(jù)的任務(wù)被分配 到新的和已有的 LSA 中。例如， OSPFV3 的網(wǎng)絡(luò)和路由器 LSA 不再發(fā)布 IP 數(shù)據(jù)，路由器只利用它們來(lái)識(shí)別網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。為公告從這些 LSA 中刪除的數(shù)據(jù)， OSPFV3引入了兩種專用 IPV6 的依賴性，即所謂的域內(nèi)前綴（ IntraAreaPrefix）和鏈路 LSA。由于減少了對(duì) IPV6 的依賴性，因此， OSPFV3 數(shù)據(jù)包和 LSA 的改進(jìn)措施 方第二章 IPv6 協(xié)議研究 21 便地支持新型網(wǎng)絡(luò)協(xié)議成為可能。 OSPFV3 具有很好的通用性，只需很少的網(wǎng)絡(luò) 升級(jí)，無(wú)需重大的協(xié)議遷移就可以提高 IPv6 的性能。 因?yàn)?ISIS 原本支持多協(xié)議，我們只需要在集成 ISIS的基礎(chǔ)上定義描述 IPv6網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性的 IPv6 Reachability TLV、描述接口 IPv6 接口地址的 IPv6 Interface Address TLV 以及一個(gè) IS 必須發(fā)布給鄰居的 IPv6NLIPD142。目前 CICSO 公司在推廣 ISIS。 BGP 協(xié)議是目前唯一被廣泛使用的域間路由信息交換協(xié)議。 BGP 本身是支持多種協(xié)議的（如 IPv IPv IPX 等），但是，在 IPv6 環(huán)境下，它可能會(huì)有一些目前并不合適因而需要改進(jìn)的地方；同時(shí)， BGP 本身也有一定的局限性，例如在可擴(kuò)展性和安全性上都需要改進(jìn)。 IPv6 安全機(jī)制 對(duì)網(wǎng)絡(luò)層的安全，有如下三個(gè)公認(rèn)的指標(biāo)： （ 1）身份驗(yàn)證：能夠可靠地確定接收到的數(shù)據(jù)與發(fā)送的數(shù)據(jù)一致，并且確保發(fā)送該數(shù)據(jù)的實(shí)體與其對(duì)稱的身份一致。 （ 2）完整性：能夠可靠地確定數(shù)據(jù)在從源到目的地的傳輸中沒(méi)有被修改。 （ 3）機(jī)密性：確保數(shù)據(jù)只能被預(yù)期的接收者所使用和讀出，而不能被其他任何實(shí)體所有或讀出。 現(xiàn)在的 IP 協(xié)議很難保證 INTERNET 的安全，而且基于 IPv4 的 INTERNET 安全機(jī)制大多建立與應(yīng)用程序級(jí)，如 EMAIL 加密、 SNMP 網(wǎng)絡(luò)管理安全、 HTTP 安全等。與之對(duì)應(yīng)的是 IPv6 在網(wǎng)絡(luò)層引入了安全機(jī)制，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)層以上的應(yīng)用是不可見(jiàn)的。IPv6 的安全主要是有 IP 的 AH（ Authentication Header，認(rèn)證報(bào)頭）和 ESP（ Encapsulating Security Payload，封裝安全有效載荷）標(biāo)記以及相關(guān)的密鑰管理協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)的，從而使得在 IPv4 中僅僅作為選項(xiàng)使用的 IPsec 協(xié)議成為 IPv6的有機(jī)組成部分， IPsec 提供了兩種安全機(jī)制：加密和認(rèn)證。加密是通過(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，防止數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中被他人截取，認(rèn)證能使 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)程中是否已經(jīng)被改動(dòng)。 RFC1826（ IP 認(rèn)證報(bào)頭）中對(duì) AH 進(jìn)行了描述，而 ESP 報(bào)頭在 RFC1827（ IP 封裝安全有效載荷（ ESP））中描述。 IPv6 通過(guò) AH使數(shù)據(jù)包的接收者可以驗(yàn)證數(shù)據(jù)是否真的是由源地址發(fā)出的，并提供密碼或完整性測(cè)試。缺省時(shí)使用的是 MD5 算法，但也可以根據(jù)需要選用任意的算法，因?yàn)闄z驗(yàn)的機(jī)制與所使用的具體算法是無(wú)關(guān)的。 ESP 能在網(wǎng)絡(luò)層實(shí)現(xiàn)端到端的數(shù)據(jù)加密，以對(duì)付網(wǎng)絡(luò)上的監(jiān)聽(tīng)， ESP 使用的缺省算法是密碼分組鏈接方式的數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)（ DESCBC），其他的適當(dāng)算 法如各種 IPv6 技術(shù)的分析與研究 22 RSA 算法等也可以使用。 AH 與 ESP 既可以用于隧道模式，也可以用于傳輸模式，兩者可以結(jié)合使用，同時(shí)提供所有的安全功能。 第三章 IPv6 過(guò)渡技術(shù) 23 第三章 IPv6 過(guò)渡技術(shù) 三類過(guò)渡技術(shù) 新協(xié)議 IPv6 取代 IPv4 是大勢(shì)所趨： IPv6 不僅擴(kuò)充了地址空間，而且在路由、安全、移動(dòng)和配置管理等方面都比 IPv4 有了很大的提高。但也正是由于這些不同，IPv6 與 IPv4 是不能兼容的，如果一個(gè)網(wǎng)絡(luò)要切換到 IPv6。則此網(wǎng)絡(luò)的絕大部分網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以及計(jì)算機(jī)都需要進(jìn)行升級(jí)。可以預(yù)見(jiàn) IPv6 的部署和實(shí)施將是一個(gè)緩慢漸進(jìn)的過(guò)程，原因如：將 已有的 IPv4 網(wǎng)絡(luò)全部轉(zhuǎn)化成 IPv6 網(wǎng)絡(luò)需要過(guò)程；將 IPv4上的所有應(yīng)用遷移到 IPv6 上也需要時(shí)間； IPv6“殺手锏”應(yīng)用還未出現(xiàn)； IPv4 和IPv6 兩種網(wǎng)絡(luò)將會(huì)長(zhǎng)期共存。 為了實(shí)現(xiàn) IPv4 網(wǎng)絡(luò)向 IPv6 網(wǎng)絡(luò)的過(guò)渡， IETF 成立了專門的工作組叫下一代互聯(lián)網(wǎng)過(guò)渡工作組（ Next Generation Transition NGTrans），研究 IPv4 到 IPv6的轉(zhuǎn)換問(wèn)題，并且已提出了很多種過(guò)渡技術(shù)，雖然種類繁多，但概括起來(lái)可分為三類： （ 1） 雙協(xié)議棧技術(shù)（ Dual IP Stack） （ 2） 隧道技術(shù)（ Tunnelling） （ 3） 網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換 /協(xié)議轉(zhuǎn)換技術(shù)（ NetwrzekRddress TranslatorProtocol Translator） 雙協(xié)議棧技術(shù) 雙協(xié)議棧技術(shù)是在設(shè)備上（如一個(gè)主機(jī)或一個(gè)路由器）同時(shí)啟用 IPv4 和 IPv6協(xié)議棧。 IPv6 和 IPv4 是功能相近的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，兩者都基于相同的物理平臺(tái)，并且加載于其上的傳輸層協(xié)議 TCP 和 UDP 也沒(méi)有區(qū)別，實(shí)現(xiàn) IPv6 節(jié)點(diǎn)與 IPv4 節(jié)點(diǎn)互通的最直接的方式是在 IPv6 節(jié)點(diǎn)中加入 IPv4 協(xié)議棧。雙協(xié)議棧系統(tǒng)中能同時(shí)支持 IPv4 和 IPv6 協(xié)議，既 擁有 IPv4 地址，又擁有 IPv6 地址，因而可以收發(fā) IPv4與 IPv6 兩種數(shù)據(jù)報(bào)，它能用 IPv4 和僅僅支持 IPv4 的主機(jī)進(jìn)行通信，用 IPv6 和僅僅支持 IPv6 的主機(jī)進(jìn)行通信，從而實(shí)現(xiàn)了互通。雙協(xié)議棧技術(shù)是 IPv6 過(guò)渡技術(shù)中應(yīng)用最廣泛的一種過(guò)渡技術(shù)，同時(shí)，它也是所有其它過(guò)渡技術(shù)的基礎(chǔ)。 IPv6 技術(shù)的分析與研究 24 圖 IPv6 協(xié)議 雙棧方式要考慮的主要問(wèn)題是地址，它涉及雙棧節(jié)點(diǎn)的地址配置和如何通過(guò)DNS 獲取通信對(duì)端的地址。由于雙棧節(jié)點(diǎn)同時(shí)支持 IPv4 和 IPv6 協(xié)議，因而必須配置 IPv4 和 IPv6 地址。節(jié)點(diǎn)的 IPv4 和 IPv6 地址之間不必有關(guān)聯(lián)，但如果是支持自動(dòng)隧道的雙棧節(jié)點(diǎn)，則必須配置有與 IPv4 地址兼容的 IPv6 地址，即是前 96 位為 0 后 32 位為 IPv4 地址的格式。 DNS 能提供名字與地址之間的映射關(guān)系，對(duì)于雙棧節(jié)點(diǎn)， DNS 必須能提供對(duì) IPv4 的“ A”、 IPv6 的“ A6” 或“ AAAA”類記錄的解釋庫(kù)，并且還必須對(duì)返回給應(yīng)用層的地址類型作出決定，確定到底返回的是哪個(gè)地址。 雙棧技術(shù)互通性好，并且易于理解。其缺點(diǎn)是只能用于雙棧節(jié)點(diǎn)本身，且每個(gè) IPv6 節(jié)點(diǎn)都需要 IPv4 地址，它并不能解決 IPv4 地址短缺的問(wèn)題。 隧道技術(shù) 隧道（ tunnel）是指將一種協(xié)議封裝到另外一種協(xié)議中實(shí)現(xiàn)互聯(lián)目的的機(jī)制。在現(xiàn)階段， IPv6 發(fā)展處于初級(jí)階段， IPv4 網(wǎng)絡(luò)仍占主導(dǎo)地位，并且絕大部分應(yīng)用仍然是基于 IPv4 的，而 IPv6 網(wǎng)絡(luò)只是一些孤島，這些 IPv6 網(wǎng)絡(luò)需要通過(guò) IPv4骨干網(wǎng)絡(luò)相連。隧 道技術(shù)解決了 IPv6 孤島危機(jī)之間的互相通信問(wèn)題：它將 IPv6的數(shù)據(jù)報(bào)文在起始端 （隧道的入口處）封裝入 IPv4 中， IPv4 報(bào)文的源地址和目的地址分別是隧道入口和出口的 IPv4 地址，利用 IPv4 的路由體系進(jìn)行傳輸，然后在隧道的出口處，再將 IPv6報(bào)文取出轉(zhuǎn)發(fā)給目的節(jié)點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)了利用現(xiàn)有的 IPv4路由體系來(lái)傳遞 IPv6 數(shù)據(jù)的方法。 隧道技術(shù)只要求在隧道的入口處 和出口處進(jìn)行修改，對(duì)其他部分沒(méi)有要求，容易實(shí)現(xiàn)，所以它是 IPv4 向 IPv6 過(guò)渡的初期最易于采用的技術(shù)，但是隧道技術(shù)不能實(shí)現(xiàn) IPv4 主機(jī)與 IPv6 主機(jī) 的直接通信。 網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換 /協(xié)議轉(zhuǎn)換技術(shù) NATPT（ Network AddressTranslatorProtoceol Translator）是附帶協(xié)議轉(zhuǎn)換器的網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換器，可以看作是 IPv6 網(wǎng)絡(luò)與 IPv4 網(wǎng)絡(luò)之間的網(wǎng)關(guān)，通過(guò)修改協(xié)議報(bào)頭來(lái)轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)地址，使它們能夠互通。當(dāng)一個(gè)進(jìn)程穿過(guò) IPv4 與 IPv6的邊界時(shí)被初始化， NATPT 使用一個(gè) IPv4 的地址池動(dòng)態(tài)地址為 IPv6 節(jié)點(diǎn)分配地址， NATPT 將 IPv6 的地址與 IPv4 的地址進(jìn)行綁定，反之依然。這樣利用 NAPT第三章 IPv6 過(guò)渡技術(shù) 25 在 IPv4 和 IPv6網(wǎng)絡(luò)之間轉(zhuǎn)換 IP 報(bào)頭的地址，同時(shí)根據(jù)協(xié)議不同對(duì)報(bào)文做相應(yīng)的語(yǔ)義解釋，使純 IPv4 和純 IPv6 站點(diǎn)之間能夠互通，另外， NATPT 通過(guò)與應(yīng)用層網(wǎng)關(guān)（ ALG， Application Level Gateway）相結(jié)合，一般是跟 DNS 域名服務(wù)器相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了只安裝 IPv6 的主機(jī)和只安裝了 IPv4 機(jī)器的大部分應(yīng)用的相互通信，NATPT 只要求在 IPv4 和 IPv6 網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)換設(shè)備上啟用。 NATPT 種類可以分為三類： （ 1） 靜態(tài) NATPT： NATPT 服務(wù)器提供一對(duì)一的 IPv6 地址和 IPv4 地址的映射，但配置復(fù)雜 ，需要使用大量的 IPv4 地址。 （ 2） 動(dòng)態(tài) NATPT： NATPT 服務(wù)器提供多對(duì)一的 IPv6 地址和 IPv4 地址的映射，采用上層協(xié)議復(fù)用的方法。 （ 3） NATPT DNS ALG：動(dòng)態(tài) NATPT 與 DNS ALG 聯(lián)合使用，轉(zhuǎn)換 DNS 請(qǐng)求，可利用原有的 DNS 服務(wù)器。 IPv6 網(wǎng)絡(luò)之間互通技術(shù) 常用的隧道技術(shù) 在 IPv6 發(fā)展的初級(jí)階段，實(shí)現(xiàn) IPv6 孤島之間的互通可以通過(guò)各種類型的隧道，隧道 Tunnel 接口上所配置的地址為 IPv6 地址，而把 Tunnel 的源地址和目的地址（即：隧道的起點(diǎn)和終 點(diǎn)）配置為雙棧設(shè)備的 IPv4 地址，最常用的方法主要有以下幾種： 隧道 隧道 隧道 GRE 隧道（ Generic Routing Encapsulation RFC1701）是一種基于 IP 的隧道技術(shù)，它可被用來(lái)在 Inter 網(wǎng)絡(luò)上通過(guò)隧道傳輸廣播和組播信息，如路由更新信息等，還可以被用來(lái)在基于 IP 的骨干網(wǎng)上傳輸多種協(xié)議的數(shù)據(jù)流量，如 IPX、AppleTalk、 IPv6 等。 GRE 隧道是兩點(diǎn)之間的鏈路，每條鏈路都是一條單獨(dú)的隧道，隧 道把 IPv6 作為乘客協(xié)議，把 GRE 作為承載協(xié)議。 GRE 隧道主要用于兩個(gè)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的穩(wěn)定連接，并且邊緣路由器和終端系統(tǒng)都必須是雙棧設(shè)備。 手動(dòng)隧道和 GRE 隧道作用是一致的，也是一條永久鏈路，它與 GRE 隧道之間的不同點(diǎn)是它們的封裝格式有差別：它直接把 IPv6 報(bào)文封裝到 IPv4 報(bào)文中。 IPv6 技術(shù)的分析與研究 26 自動(dòng)隧道能夠完成點(diǎn)到多點(diǎn)的連接，并且能夠自動(dòng)生成，在配置隧道過(guò)程中，只需要設(shè)置隧道的起點(diǎn)，隧道的終點(diǎn)能由設(shè)備自動(dòng)生成。自動(dòng)隧道需要使用一種特殊的地址