【導(dǎo)讀】IPV4與IPV6的互連網(wǎng)技術(shù)探討畢業(yè)論文。IP地址空間將被耗盡和主干路由表不斷增長(zhǎng)的問(wèn)題按照目前互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展速。度IPv4地址將在2020至2020年間分配完畢為了徹底解決目前IPv4遇到的問(wèn)題。并對(duì)未來(lái)的應(yīng)用提供更好的支持Inter工程組IETF的IPng工作組IPng. WorkingGroup提出了修改IP協(xié)議的建議新的建議是IP的第6個(gè)版本因此也稱。為IPv6IPv6具有長(zhǎng)達(dá)128位的地址空間可以徹底解決IPv4地址資源不足的問(wèn)。題除此之外IPv6還采用分級(jí)地址模式高效IP包頭服務(wù)質(zhì)量主機(jī)地址自動(dòng)配置認(rèn)。證和加密等多項(xiàng)技術(shù)。不切實(shí)際的IPv6必須能夠支持和處理IPv4體系的遺留問(wèn)題可以預(yù)見IPv4向。IPv6的過(guò)渡需要相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間才能完成目前IETF已經(jīng)成立了專門的工作組研究。IPv4到IPv6的轉(zhuǎn)換問(wèn)題并且已提出了很多方案第一章緒論VI. 12目前國(guó)際網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)VI. TCPIP協(xié)議是目前使用最為廣泛的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議作為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)基石的IPv4也已經(jīng)十。分成熟但是由于自身的限制己經(jīng)逐漸暴露了許多問(wèn)題和缺點(diǎn)目前在IPV4的基礎(chǔ)。必須具備相對(duì)的穩(wěn)定性IPv6作為InterProtocol的新版本其根本目的是繼

　　

【正文】 Pv4 地址進(jìn)行源地址轉(zhuǎn)換在會(huì)話存在期間會(huì)話表中給出的地址映射一直保持一旦會(huì)話結(jié)束這種地址映射也隨之消除分配的 IPv4 地址可以再次分配給其他 IPv6 網(wǎng)絡(luò)中的終端不同類型會(huì)話的結(jié)束方式不同有些類型的會(huì)話有會(huì)話結(jié)束過(guò)程有些類型的會(huì)話沒(méi)有明顯的會(huì)話結(jié)束過(guò)程后一種類型的會(huì)話用規(guī)定時(shí)間內(nèi)一直沒(méi)有屬于該會(huì)話的 IP 分組通過(guò)作為該會(huì)話的結(jié)束條件 93 雙向會(huì)話通信過(guò)程 和 IPv4 動(dòng)態(tài) NAT 一樣 NATPT只能用于由 IPv6 網(wǎng)絡(luò)中的終端發(fā)起會(huì)話的應(yīng)用如果某個(gè)應(yīng)用需要由 IPv4 網(wǎng)絡(luò)中的終端發(fā)起會(huì)話 NATPT 是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的因?yàn)镮Pv4網(wǎng)絡(luò)中的終端是無(wú)法用某個(gè) IPv4地址來(lái)綁定 IPv6網(wǎng)絡(luò)中的某個(gè)終端的 如果非要實(shí)現(xiàn)由 IPv4 網(wǎng)絡(luò)中的終端發(fā)起的會(huì)話需要采用靜態(tài) NAT 即在路由器 R3配置靜態(tài)的 IPv4 地址和 IPv6 地址之間的映射 在圖 3 中如果終端 C 希望訪問(wèn)IPv6 網(wǎng)絡(luò)中的 DNS 服務(wù)器 IPv6 DNS 就構(gòu)建以 10111 為源地址以 193115 為目的地址的 IPv4分組該 IPv4分組到達(dá)路由器 R3后路由器 R3通過(guò)配置的靜態(tài)地址映射將目的地址轉(zhuǎn)換成 20202E0FCFFFE009 但如果對(duì) IPv6 中的其他終端也采用靜態(tài)地址映射需要為所有可能和 IPv4網(wǎng)絡(luò)通信的終端靜態(tài)分配 IPv4地址這顯然是不可能的 對(duì)于圖 3所示的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)路由器 R3不僅是地址和協(xié)議轉(zhuǎn)換器還是 DNS應(yīng)用層網(wǎng)關(guān) DNS 用于將完全合格的域名解析成 IP 地址如果是 IPv6 網(wǎng)絡(luò)則解析成IPv6 地址如果是 IPv4 網(wǎng)絡(luò)則解析成 IPv4 地址 DNS 服務(wù)器給出完全合格的域名和對(duì)應(yīng)的 IP 地 址之間的映射如終端 A 20202E0FCFFFE007 當(dāng)終端 C 想發(fā)起和終端 A之間的會(huì)話時(shí)終端 C通過(guò)終端 A的完全合格的域名終端 A解析出終端 A對(duì)應(yīng)的 IPv4 地址 由 于在路由器 R3 中已經(jīng)靜態(tài)配置了 IPv6 網(wǎng)絡(luò)中的 DNS 服務(wù)器的IPv6 地址 20202E0FCFFFE009 和 IPv4 地 址 193115 之間的映射終端 C 向 IPv4 地址為 193115的 DNS服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求報(bào)文請(qǐng)求報(bào)文被封裝成 IPv4分組后進(jìn)入 IPv4 網(wǎng)絡(luò)被 IPv4 網(wǎng)絡(luò)路由到路由器 R3 由 路由器 R3 完成 IPv4 DNS 請(qǐng)求報(bào)文至 IPv6 DNS 請(qǐng)求報(bào) 文 的 轉(zhuǎn) 換 并 將 請(qǐng) 求 報(bào) 文 封 裝 成 以 210111 為 源 地 址 以20202E0FCFFFE009 為目的地址的 IPv6 分組 通過(guò) IPv6 網(wǎng)絡(luò)將該 IPv6 分組傳輸?shù)?IPv6 網(wǎng)絡(luò)的 DNS 服務(wù)器 IPv6 網(wǎng)絡(luò)的 DNS 服務(wù)器根據(jù)完全合格的域名終端 A解析出 IPv6地址 20202E0FCFFFE007并將該地址通過(guò) DNS響應(yīng)報(bào)文回送給源地址為 210111 的終端終端 C 響應(yīng)報(bào)文被 IPv6 網(wǎng)絡(luò)路由到路由器 R3 由路由器 R3 在IPv4 地址池中選擇一個(gè) IPv4 地址這里假定是 193111 分配給終端 A 同時(shí)在會(huì)話表中建立 20202E0FCFFFE007 和 193111 之間的映射 路由器 R3 將 IPv6 DNS 響應(yīng)報(bào)文轉(zhuǎn)換為 IPv4 DNS 響應(yīng)報(bào)文并將 IPv4 DNS 響應(yīng)報(bào)文封裝成以 10111 為目的地址的 IPv4 分組通過(guò) IPv4 網(wǎng)絡(luò)將該 IPv4 分組傳輸?shù)浇K端 C 終端 C 隨后用 IPv4地址 193111和終端 A進(jìn)行通信 需 要指出的是在上述通信過(guò)程中 IPv4網(wǎng)絡(luò)中的終端通過(guò) DNS 的地址解析過(guò)程創(chuàng)建會(huì)話并將地址映射和該會(huì)話綁定在一起所有源地址為 20202E0FCFFFE007 的 IPv6 分組或目的地址為 193111 的 IPv4 分組都屬于該會(huì)話按照會(huì)話表中給出的地址映射完 成 地址轉(zhuǎn)換 這種類型的會(huì)話只能用規(guī)定時(shí)間內(nèi)一直沒(méi)有屬于該會(huì)話的 IP 分組通過(guò)作為該會(huì)話的結(jié)束條件 IPv4 網(wǎng)絡(luò)中所有終端和服務(wù)器對(duì)應(yīng)的 IPv6 地址是固定的 IPv6 網(wǎng)絡(luò)中的終端可以獲取 Pv4網(wǎng)絡(luò)中所有終端和服務(wù)器對(duì)應(yīng)的 IPv6地址因此 IPv6網(wǎng)絡(luò)中的終端可以通過(guò)直接給出 IPv6 地址的方式和 IPv4 網(wǎng)絡(luò)中的終端通信 當(dāng)然記住完全合格的域名總比記住 128bit 的 IPv6 地址容易因此 IPv6 網(wǎng)絡(luò)中的終端可能通過(guò)完全合格的域名如終端 C 發(fā)起和 IPv4 網(wǎng)絡(luò)中的終端之間的會(huì)話 這種情況下由IPv6終端向 IPv4網(wǎng)絡(luò)的 DNS服務(wù)器發(fā)送 DNS請(qǐng)求報(bào)文由路由器 R3 完成 IPv6 DNS請(qǐng)求報(bào)文至 IPv4 DNS 請(qǐng)求報(bào)文的轉(zhuǎn)換 當(dāng)路由器 R3 接收到 IPv4 網(wǎng)絡(luò)中的 DNS服務(wù)器回送的 DNS 響應(yīng)報(bào)文時(shí)一方面通過(guò)加上網(wǎng)絡(luò)前綴 2 將解析出的 IPv4 地址轉(zhuǎn)換成 IPv6 地址另一方面完成 IPv4 DNS 響應(yīng)報(bào)文至 IPv6 DNS 響應(yīng)報(bào)文的轉(zhuǎn)換 94 過(guò)渡方案 941 雙棧技術(shù) 11 簡(jiǎn)介 雙棧技術(shù)即 IPv4IPv6 雙協(xié)議棧 Dualstack 通過(guò)在現(xiàn)有 IPv4 設(shè)備上新增IPv6 配置同時(shí)提供 IPv4 和 IPv6 網(wǎng)絡(luò)服務(wù) 12 應(yīng)用場(chǎng)景 大型運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)大型公 司網(wǎng)絡(luò)等 13 優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)過(guò)渡平穩(wěn)對(duì)現(xiàn)有 IPv4 網(wǎng)絡(luò)無(wú)影響 缺點(diǎn)需要所有設(shè)備支持 IPv4IPv6 雙協(xié)議棧 942 隧道技術(shù) 21 簡(jiǎn)介 IPv4到 IPv6過(guò)渡中主要使用的隧道技術(shù)主要分手工配置隧道和自動(dòng)配置隧道兩大類其中自動(dòng)配置隧道包括 IPv6 to IPv4ISATAPIPv6 over IPv4 隧道代理 Tunnel Broker MPLS 隧道等其中比較常用的是前三種 22 應(yīng)用場(chǎng)景 中小型公司事業(yè)單位等 23 優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)實(shí)施成本低實(shí)施簡(jiǎn)單不需要 IPv6 升級(jí)改造 缺點(diǎn)現(xiàn)有 IPv4 網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定會(huì)影響 IPv6 網(wǎng)絡(luò) 943 轉(zhuǎn)換技術(shù) 31 簡(jiǎn)介 轉(zhuǎn)換技術(shù)即網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換常用 IPv4 過(guò)渡 IPv6 技術(shù)為 NATPT 包括靜態(tài)動(dòng)態(tài)NAPTPT 等三種模式 NATPT 是附帶協(xié)議轉(zhuǎn)換的網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換器通過(guò)修改協(xié)議報(bào)頭來(lái)轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)地址使 IPv4 節(jié)點(diǎn)和 IPv6 節(jié)點(diǎn)互通與一些隧道技術(shù)不同 NAT PT 只要求在 IPv4 和IPv6 之間互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換設(shè)備上啟用協(xié)議轉(zhuǎn)換的目的是實(shí)現(xiàn) IPv4 和 IPv6 協(xié)議頭之間的轉(zhuǎn)換地址轉(zhuǎn)換則是為了讓 IPv4 和 IPv6 網(wǎng)絡(luò)中的主機(jī)互相識(shí)別對(duì)方另外 NATPT 通過(guò)與應(yīng)用層網(wǎng)關(guān) ALG 相結(jié)合實(shí)現(xiàn)了只安裝 IPv6 的主機(jī)和只安裝了IPv4 主機(jī)的大部分應(yīng) 用的相互通信 同時(shí) NATPT 將 SIITStateless IPICMP Translation 協(xié)議轉(zhuǎn)換技術(shù)和 IPv4 網(wǎng)絡(luò)中動(dòng)態(tài)地址翻譯技術(shù) NAT 相結(jié)合它利用了 SIIT 技術(shù)的工作機(jī)制同時(shí)又利用了傳統(tǒng)的 IPv4 下的 NAT 技術(shù)動(dòng)態(tài)地訪問(wèn) IPv4 節(jié)點(diǎn)的 IPv6 節(jié)點(diǎn)分配 IPv4 地址很好地解決了 SIIT 技術(shù)中的全局 IPv4 地址池規(guī)模有限的問(wèn)題 32 應(yīng)用場(chǎng)景 IPv6 主機(jī)和 IPv4 主機(jī)之間需要互通 33 優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)實(shí)施成本低實(shí)施簡(jiǎn)單不需要 IPv6 升級(jí)改造 缺點(diǎn) IPv4節(jié)點(diǎn)訪 問(wèn) IPv6節(jié)點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)方法比較復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換地址轉(zhuǎn)換的處理開銷較大一般在其他互通方式無(wú)法使用的情況下使用 944 具體實(shí)施 1 雙棧技術(shù) 案例拓?fù)? 備注本案例僅包含常用核心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備拓?fù)浔容^簡(jiǎn)單實(shí)際應(yīng)用中復(fù)雜拓?fù)湫枰鶕?jù)實(shí)際情況進(jìn)行配置實(shí)施 案例實(shí)施 1 確認(rèn)設(shè)備型號(hào)是否支持雙協(xié)議棧 案例設(shè)備型號(hào) 核心路由器 Juniper M7i JUNOS 版本 104R55 核心防火墻 H3C seecatch F5000 版本號(hào) Version 520 Feature 3207P06 核心負(fù)載均衡設(shè)備 F5 BIGIP 6900 版本號(hào) BIGIP10212970 核心交換機(jī) Juniper EX8208 JUNOS 版本 103R19 以上設(shè)備均支持雙協(xié)議棧 2 確認(rèn) IPv4 網(wǎng)絡(luò)正常并備份當(dāng)前配置 通過(guò) pingtel等驗(yàn)證 IPv4網(wǎng)絡(luò)的可用性如有 cactinavies等監(jiān)控系統(tǒng)可重點(diǎn)關(guān)注 IPv6 實(shí)施前后的變化同時(shí)將所有設(shè)備配置備份 3 配置 IPv6 相關(guān)地址 備注 IPv6 地址分配與 IPv4 略有不同目前常用的是按照 64 前綴分配互聯(lián)接口 IP 也使用單獨(dú) 64 前綴即可 IPv6 國(guó)際申請(qǐng)到的地址塊一般是 32 和 48 兩類即使 48 前綴可用 IP 地址也足夠劃分 216 子網(wǎng) 核心路由器 Juniper M7i set interfaces ge000 unit 0 family inept address 19216819430 互聯(lián)網(wǎng)接口 IPv4 配置 set interfaces ge000 unit 0 family i6 address 2020888831264 互聯(lián)網(wǎng)接口 IPv6 配置 set interfaces ge001 unit 0 family inept address 1921688530 與防火墻互連 接口 IPv4 配置 set interfaces ge001 unit 0 family i6 address 20208888312564 與防火墻互連接口 IPv6 配置 核心防火墻 H3C interface GigabitEther10 port linkmode route ipv6 address 20208888312664 ip address 19216886 255255255252 interface GigabitEther11 port linkmode route ipv6 address 202088883141464 ip address 192168814 255255255252 核心負(fù)載均衡設(shè)備 F5 參考上圖在 F5 workself IPscreate 新建 IP 地址輸入 IPv6 地址和掩碼注意 IPv6 掩碼為 ffffffffffffffff0000 類似格式 綁定到相應(yīng)的 external 或者 internal 即可 External IPv6 address202088883170002 Internal IPv6 address202088883180002 核心交換機(jī) Juniper EX8208 set interfaces ge000 unit 0 family inept address 19216883730 set interfaces ge000 unit 0 family i6 address 202088883183764 4 配置 IPv6 相關(guān)路由協(xié)議 核心路由器 Juniper M7i set routingoptions static route 00000 nexthop 192168193 set routingoptions rib i60 static route 0 nexthop 20208888311 核心防火墻 H3C ip routestatic 0000 0000 19216885 preference 5 ipv6 routestatic 0 202088883125 preference 5 核心負(fù)載均衡設(shè)備 F5 本案例中 Gateway 地址為 2020888831414 核心交換機(jī) Juniper EX8208 set routingoptions rib i60 static route 0 nexthop 202088883182 set routingoptions static route 00000 nexthop 192168833 5 驗(yàn)證 IPv6IPv4 可達(dá)性 通過(guò) pingtrace routetel 等工具從核心交換機(jī) EX8208 上測(cè)試 Inter上 Google DNS 的 IPv4IPv6 地址可達(dá)性 Google IPv4 DNS8888 Google IPv6 DNS2020486048608888 案例測(cè)試 觀察設(shè)備系統(tǒng)使用情況以及監(jiān)控系統(tǒng)情況確 認(rèn) IPv4IPv6 網(wǎng)絡(luò)全部正常 說(shuō)明網(wǎng)絡(luò)實(shí)際應(yīng)用中涉及到 OSPFBGPEIGRPVRRP 等高級(jí)應(yīng)用未做介紹實(shí)際配置中請(qǐng)參考相應(yīng)設(shè)備廠商官方文檔即可 2 隧道技術(shù) 案例拓?fù)? 案例實(shí)施 隧道技術(shù)分為 IPv6 to IPv4ISATAPIPv6 over IPv4 隧道代理 Tunnel Broker MPLS 隧道等涉及種類很多本案例主要介紹 IPv6 over IPv4 手動(dòng)配置隧道其他請(qǐng)聯(lián)系設(shè)備廠商工程師 1 確認(rèn)設(shè)備是否支持雙協(xié)議棧 本案例設(shè)備型號(hào) 核心路由器 1 Juniper M7i JUNOS 版本 104R55 核心路由器 2 Juniper MX8048T JUNOS 版本 104R45 以上設(shè)備均支持 IPv6 隧道 2 確認(rèn) IPv4 網(wǎng)絡(luò)可達(dá) 分別從路由器 1和路由器 2使用 ping工具驗(yàn)證彼此 IPv4是否可達(dá)注意要保證 IPv6 隧道配置中需要使用到的 IPv4 地址之間無(wú) ACL 或防火墻等限制