【正文】 在 NATPT 中，使用 ALG（ applicationlevelgateway，應(yīng)用層網(wǎng)關(guān)）對(duì)分組載荷中的 IP。 當(dāng)一臺(tái) IPv4 主機(jī)要與 IPv4 對(duì)端通信時(shí)， NATPT 從 IPv4 地址池中分配一個(gè) IPv4池地址標(biāo)識(shí) IPv6 對(duì)端。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 IPv6和 IPv4 網(wǎng)絡(luò)中的主機(jī)能夠識(shí)別對(duì)方。一個(gè)典型的 NATPT 系統(tǒng)如圖 3 所示。該技術(shù)適用于過(guò)渡的初始階段，使得基于雙協(xié)議棧的主機(jī)，能夠運(yùn)行 IPv4 與IPv6 應(yīng)用程序互相通信。 NATPT 的使用基于這樣一個(gè)基本假設(shè)：當(dāng)且僅當(dāng)無(wú)其他本地 IPv6 或 IPv6 to IPv4 隧道可用時(shí)考慮使用該技術(shù)。 24 3）網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換與協(xié)議轉(zhuǎn)換（ NATPT）允許 IPv6 數(shù)據(jù)包與等價(jià) IPv4 數(shù)據(jù)包之間的相互轉(zhuǎn)換。 RFC2766 中定義和描述內(nèi)容如下： 1）網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換（ NAT），轉(zhuǎn)換 IP 地址、 TCP、 UDP 及 ICMP 首部校驗(yàn)和等。 [5] 地址與協(xié)議轉(zhuǎn)換（翻譯）技術(shù)在文檔 RFC2765 和 RFC2766 中定義和描述，是與雙棧技術(shù)、隧道技術(shù)一起提供的主要過(guò)渡機(jī)制。技術(shù)文檔是 RFC2766。當(dāng)采用 6 voer 4 的站點(diǎn)通過(guò)一臺(tái)支持 6 voer 4 的路由器與外界相連時(shí)，站點(diǎn)內(nèi)的主機(jī)可以和外部 IPv6 站點(diǎn)通信。這種機(jī)制適用于 IPv6 路由器沒有直接連接的物理鏈路上的孤立的 IPv6 主機(jī)，使得它們能夠?qū)?IPv4 廣播域作為它們的虛擬鏈路，成為功能完全的 IPv6 站點(diǎn)。但是采用這種機(jī)制的前提就是 IPv4 網(wǎng) 絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施支持 IPv4 多播。 [4] 6 over 4 也是一種自動(dòng)建立隧道的機(jī)制，在 RFC2529 中描述和定義，這種隧道端點(diǎn)的 IPv4 地址采用領(lǐng)導(dǎo)發(fā)現(xiàn)的方法確定。第 3 個(gè)路由條目表明路由指向前綴全零的 96 位掩碼。2020：： /16 這個(gè)條目表示該 6to4 中繼器的路由，同樣也要通過(guò) 2 號(hào)接口送 出，同樣要進(jìn)行封裝。 PCA 上啟用了路由：其相關(guān)生存時(shí)間與發(fā)布標(biāo)志位表明該路由是一個(gè)發(fā)布路由。這是一 23 個(gè)兼容 IPv4 的 IPv6 地址，也就是 PCA 所配置的 6 to 4 中繼路由器。零長(zhǎng)度的前綴表明 該路由是默認(rèn)路由。下面通過(guò)一個(gè)名稱為 PCA 的主機(jī)路由表例子說(shuō)明隧道配置情況： C： / IPv6 rt ::/0?2/:: pref 0 (lifetime :1800s,publish,no aging) 2020::/16 2 pref 0 (lifetime:1800s,publish,no aging) ::/96?2 pref0 (lifetime:infinite) C: / 顯示路由表的命令是 IPv6RT。這些真正的 IPV6 主機(jī)的應(yīng)答數(shù)據(jù)包將會(huì)被發(fā)送至該 IPV6路由器上，由該路由器通過(guò)自動(dòng)隧道將這些數(shù)據(jù)包傳送回原始主機(jī)。另一個(gè)路由條目指向一個(gè)配置成自動(dòng)隧道的 IPv6 路由器。一個(gè)路由條目指向全零的 96 位前綴。 3) 自動(dòng)隧道與配置隧道的使用 很多時(shí)候，在不包含 IPv6 路由器的網(wǎng)段中，其中的 IPv6/IPv4 主機(jī)需要配合使用這兩種隧道技術(shù)。這種隧道的兩個(gè)端點(diǎn)都必須支持雙棧協(xié)議棧（手工配置就不需要）。 采用這種機(jī)制不能解決 IPv4 地址空間耗盡的問(wèn)題（采用手工配置隧道的 站點(diǎn)就不需要 IPv4 地址）。 2) 自動(dòng)配置的隧道 自動(dòng)配置的隧道（ Auto –configured Tunnel）的建立和拆除是動(dòng)態(tài)的，它的端點(diǎn)根據(jù)分組的目的地址確實(shí)，適用于單獨(dú)的主機(jī)之間或不經(jīng)常通信的站點(diǎn)之間?，F(xiàn)在，所有匹配該路由的 IPV6 目的地址都可以利用隧道通過(guò) IPv4 基礎(chǔ)設(shè)施。 網(wǎng)段上的 IPv6/IPv4 主機(jī)即使沒有 IPv6 路由器，也可以配置出一個(gè)靜態(tài)路由指向 IPv4隧道另一端的 IPv6 路由器（位于 Inter 上），這樣就可以和遠(yuǎn)程 IPv6 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行交流了。 5 基本的自動(dòng)隧道技術(shù) 1)配置隧道 在配置隧道中，隧道入口點(diǎn)上已經(jīng)配置了隧道出口點(diǎn)地址。 R1 和R2 為雙棧路由器，位于 IPv4 網(wǎng)絡(luò)的邊界，分別與兩個(gè)不同的 IPv6 網(wǎng)絡(luò)連接。 手工配置隧道如圖 76 所示。站點(diǎn)中每個(gè)主機(jī) 都至少需要支持 IPv6，路由器需要支持雙棧。通常封裝節(jié)點(diǎn)要根據(jù)路由信息決定一個(gè)包是否要通過(guò)隧道轉(zhuǎn)發(fā) [3]。隧道的端點(diǎn)地址由配置來(lái)決定，不需要為站點(diǎn)分配特殊的 IPv6 地址，適應(yīng)于經(jīng)常通信的 IPv6 站點(diǎn)之間。這樣，隧道入口點(diǎn)的隧道出口點(diǎn)之間的網(wǎng)絡(luò)只相當(dāng)于一跳，而不管實(shí)際上其中存在多少跳。若是 IPv4 的首部，則 TTL 字段將會(huì)減 1。隧道入口節(jié)點(diǎn)也可以是原始數(shù)據(jù)包的源節(jié)點(diǎn)。 隧道 IPv6 首部及組成如圖 77 所 示。隧道入口點(diǎn)會(huì)預(yù)處理 IPv6 首部，如果必要的話，會(huì)在原始數(shù)據(jù)包上添加一組擴(kuò)展（ Extension）首部。這種方式對(duì)最終用戶隱藏了隧道的存在，而且一般工作，例如 traceroute 也檢測(cè)不到隧道的存在。IPv4 源地址（ IPv4 Source Address）指隧道出口點(diǎn)的 IPv4 地址。協(xié)議號(hào)（ Protocol Number）設(shè)置為 41，這是指派給 IPv6 的值。如果封裝后的數(shù)據(jù)包必須要加以分段，則標(biāo)志位（ Flag）字段與段偏移（ FO ， Fragment Offset）字段中就會(huì)填入對(duì)應(yīng)的值。 20 IPv4 首部 IPv6 首部 IPv6 有效載荷 從源主機(jī)發(fā)送到隧道入口點(diǎn)是原始 IPv6 數(shù)據(jù)包，發(fā)送到隧道出口點(diǎn)的是封裝后的IPv4 數(shù)據(jù)包。然后出口點(diǎn)剝離 IPv4 首部，將 IPv6 數(shù)據(jù)包傳遞到最初的目的地址。 2） 隧道出口點(diǎn)接收到封裝后的數(shù)據(jù)包。 P C AI P V 6 網(wǎng) 絡(luò) 隧 道 端 點(diǎn)R 1I P V 4 網(wǎng) 絡(luò)隧 道 端 點(diǎn)R 2 P C BI P V 6 網(wǎng) 絡(luò) 兩個(gè) IPV6 網(wǎng)絡(luò)通過(guò)純 IPV4 網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)互聯(lián) IPv6 數(shù)據(jù)包的封裝步驟如下： 1） 隧道入口點(diǎn)將 IPv6 數(shù)據(jù)報(bào)中跳數(shù)限制字段的值減去 1，并把該數(shù)據(jù)包封裝進(jìn)某個(gè) IPv4 首部中，接著通過(guò)隧道傳輸封裝后的數(shù)據(jù)包。如果隧道出口點(diǎn)是路由器，此時(shí)原始數(shù)據(jù)包的 IPv6 目標(biāo)地址并不等同于隧道的出口點(diǎn)地址。根據(jù)隧道實(shí)現(xiàn)方式的不同，隧道入口及出口點(diǎn)既可能是主機(jī)也可能是路由器。 隧道有兩個(gè)端點(diǎn)，一個(gè)是隧道入口點(diǎn)，另一個(gè)則是隧道出口點(diǎn)。路由器 R1 是隧道入口點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下： 1） PCA 將 IPv6 數(shù)據(jù)包發(fā)送至路由器 R1 上。 2 隧道技術(shù)工作原理 采用隧道技術(shù)，兩個(gè) IPv6 網(wǎng)絡(luò)通過(guò)純 IPv4 網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)如圖 74 所示，主機(jī) PCA 19 位于某個(gè) IPv6 網(wǎng)絡(luò)中，希望向另一 IPv6 網(wǎng)絡(luò)中的 PCB 主機(jī)發(fā)送 IPv6 數(shù)據(jù)包。這些特殊的 IPV6 單播地址在其某個(gè) IPv6 地址字段中存儲(chǔ)著 IPv4 地址。這些點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的隧道需要手動(dòng)加以配置。隧道技術(shù)的缺點(diǎn)是，在 IPv4 網(wǎng)絡(luò)上配置 IPv6 隧道是一個(gè)比較麻煩的過(guò)程，而且隧道技術(shù)不能實(shí)現(xiàn) IPv4 主機(jī)和 IPv6 主機(jī)之間的通信。在隧道的入口處，路由器將 IPv6 的數(shù)據(jù)分組封裝有 IPv4 中，該 IPv4 分組的源地址和目的地址分別是隧道入 口和出口的 IPv4 地址，在隧道出口處，再將 IPv6 分組取出轉(zhuǎn)發(fā)給目的站點(diǎn)。利用隧道技術(shù)可以通過(guò)現(xiàn)有的運(yùn)行 IPv4 的 Inter 骨干網(wǎng)絡(luò)（即隧道）將局部的 IPv6 網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)，因而是 IPv4向 IPv6 過(guò)渡的初期最易于采用的技術(shù)?！?IPv6 over IPv4”的隧道就用來(lái)連接這些孤立的 IPv6 網(wǎng)絡(luò)。 IPv6 隧道是將 IPv6 首部封裝在 IPv4 首部中，這樣 IPv6數(shù)據(jù)包就可以穿越 IPv4 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。隧道技術(shù)巧 妙地利用了現(xiàn)有的 IPv4 網(wǎng)絡(luò)，它的意義在于提供了一種使 IPv6 的節(jié)點(diǎn)之間能夠在過(guò)渡期間通信的方法，但它并不能解決 IPv6 節(jié)點(diǎn)與 IPv4 節(jié)點(diǎn)之間的相互通信的問(wèn)題。隧道技術(shù)提供了一種以現(xiàn)有的 IPv4 路由體系來(lái)傳遞 IPv6 數(shù)據(jù)的方法：將 IPv6 的分組作為無(wú)結(jié)構(gòu)意義的數(shù)據(jù)，封裝在 IPv4 的數(shù)據(jù)報(bào)中，被 IPv4 網(wǎng)絡(luò)傳輸。 隧道技術(shù) （ Tunnel） 這類技術(shù)可以讓 IPv6 業(yè)務(wù)在現(xiàn)有 IPv4 基礎(chǔ)設(shè)施上傳輸。 DSTM 存在的問(wèn)題主要有： 1） 不支持不對(duì)稱路徑，從 IPv4 節(jié)點(diǎn)返回的 數(shù)據(jù)必須經(jīng)過(guò)相同的 TEP 設(shè)備。 2） 協(xié)議對(duì)應(yīng)用程序是透明的，在雙協(xié)議棧主機(jī)上的應(yīng)用程序與在 IPv4 上的應(yīng)用程序 一樣，不需要修改。 TEP 負(fù)責(zé)將內(nèi)部封裝在 IPv6 包解封裝，或?qū)?IPv6 網(wǎng)絡(luò)外部進(jìn)來(lái)的 IPv4 包封裝在 IPv6 包中。 3） 一個(gè) IPv4 包已經(jīng)發(fā)出，還沒有得到接口的處理時(shí)。 DSTM 客戶節(jié)點(diǎn)需要一個(gè) IPv4 地址的依據(jù)是： 1） 當(dāng) DNS 查詢返回一個(gè) IPv4 地址時(shí)。 DSTM 客戶節(jié)點(diǎn)擁有雙協(xié)議棧、客戶端程序和 IPv4 到 IPv6 的轉(zhuǎn)換接口。需要維持已經(jīng)分配的 IPv4 地址與 IPv6 主機(jī)之間的映射關(guān)系，服務(wù)器分配給 IPv6 主機(jī)的 IPv4 地址在一定時(shí)間內(nèi)收回，若還需要必須重新申請(qǐng)。若域內(nèi)某節(jié)點(diǎn)需要訪問(wèn)公網(wǎng) IPv4 節(jié)點(diǎn)時(shí)， DSTM 服務(wù)器最好將公網(wǎng) IPv4分配給該節(jié)點(diǎn)。 TEP 能夠正 確地拆解封裝 IPv4 over IPv6 數(shù)據(jù)包。節(jié)點(diǎn)不允許動(dòng)態(tài)更新DNS 返回給 DSTM 服務(wù)器訪問(wèn)模塊的 IPv4 地址。 DSTM 服務(wù)器的實(shí)現(xiàn)包括：客戶訪問(wèn)模塊，根據(jù)客戶的請(qǐng)求給出并返回 IPV4 地址和 TEP 信息；地址訪問(wèn)模塊維護(hù) IPv4 地址的存活期；路由信息訪問(wèn)模塊用于學(xué)習(xí)和配置DSTM 域內(nèi)的 TEP 信息，為客戶提供 TEP 信息。依據(jù)類似的原理， DSTM 邊界路由器在收到返回的 IPv4 數(shù)據(jù)包時(shí)，將 IPv4 數(shù)據(jù)包封裝 IPv6 數(shù)據(jù)包中，再發(fā)往正確的 DSTM 節(jié)點(diǎn)。要求 DSTM 服務(wù)器保證在一段時(shí)間內(nèi)所分配的 IPv4地址是唯一的。 在 DSTM 網(wǎng)絡(luò)中，通過(guò)給雙棧節(jié)點(diǎn)分配原則臨時(shí) IPv4 地址實(shí)現(xiàn)與 IPv4 節(jié)點(diǎn)的通信，不要求對(duì) IPv4 節(jié)點(diǎn)和 IPv4 應(yīng)用程序進(jìn)行任何一方改動(dòng)。 4） 當(dāng)節(jié)點(diǎn)獲得 IPv4 地址后，節(jié)點(diǎn)采用動(dòng)態(tài)隧道技術(shù)將 IPv4 數(shù)據(jù)封裝在 IPv6 數(shù)據(jù)包中，發(fā)往邊界路由。 2） DSTM 節(jié)點(diǎn)只與具有與 IPv4 節(jié)點(diǎn)通信時(shí)才需要維護(hù) IPv4 地址。在早期的 IPv6 網(wǎng)絡(luò)中， DSTM 用于避免使用 NAT 與遺留 IPv4 節(jié)點(diǎn)和程序通信。在網(wǎng)絡(luò)中同時(shí)支持兩種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，但 網(wǎng)絡(luò)管理的開銷有復(fù)雜 程度，例如需要分配的地址量大、路由設(shè)備要求高等，比較好的解決方法是使網(wǎng)絡(luò)策略盡可能支持IPv6。有限雙棧技術(shù)（ LDSM）在 RFC2893 中定義。 有限雙棧協(xié)議（ LDSM， Limited Dual Stack Model）是對(duì)雙棧技術(shù)的改進(jìn)，要求服務(wù)器主機(jī)和路由器是雙棧的，非服務(wù)器主機(jī)權(quán)需要支持 IPv6。 主機(jī)采用雙?？梢酝瑫r(shí)收發(fā) IPv6 和 IPv4 協(xié)議包， 可以方便地與其他 IPv6 節(jié)點(diǎn)和 IPv4 節(jié)點(diǎn)通信。 2) 地址在接口上配置。 DNS 的 A 記錄用來(lái)解析 IPv4地址，而 DNS 的 AAAA 記錄或 A6 記錄將用來(lái)解析 IPv6 地址。 IPv6 和 IPv4 都使用 DNS 來(lái)解析名稱與 IP 地址。 雙棧節(jié)點(diǎn)可以支持 3 種隧道模式：不運(yùn)行隧道；僅運(yùn)行手工隧道；同時(shí)運(yùn)行手工和自動(dòng)隧道。實(shí)現(xiàn)雙棧機(jī)制的節(jié)點(diǎn)稱為雙棧節(jié)點(diǎn)。 IPv6/IPv4 雙協(xié)議棧技術(shù)在具體實(shí)現(xiàn)上有不同的方式和應(yīng)用環(huán)境，目前 的雙棧技術(shù)有基本雙棧技術(shù)、有限雙棧技術(shù)、雙棧翻譯機(jī)制（ DSTM， Dual Stack Transition Model）技術(shù)。這意味著要同步存儲(chǔ)所有的表（如路由表），還要為這兩種協(xié)議書都配置路由協(xié)議書。 雙棧網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建了一個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施，這個(gè)框架中路由器上已經(jīng)啟用了 IPv4 轉(zhuǎn)發(fā)與 IPv6轉(zhuǎn)發(fā)。這類節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)中可能有一個(gè)配置開關(guān)來(lái)啟用或者禁用其中某個(gè)棧，因此這類節(jié)點(diǎn)將有 3 種模式：?jiǎn)⒂?IPv4 棧而禁用 IPv6 棧時(shí)候，節(jié)點(diǎn)就像一個(gè)純 IPv4 節(jié)點(diǎn)；啟用 IPv6 棧而禁用 IPv4 棧的時(shí)候，節(jié)點(diǎn)就像一個(gè)純 IPv6 節(jié)點(diǎn)；同時(shí)啟用 IPv4 棧和 IPv6 的時(shí)候，該節(jié)點(diǎn)能使用這兩種協(xié)議版本。 1 雙棧技術(shù)的工作原理 IPv6/IPv4 雙協(xié)議棧技術(shù)是使 IPv6 的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)具有一個(gè) IPv4 棧和一個(gè) IPv6 棧，同時(shí)支持 IPv4 和 IPv6。這種方式對(duì) IPv4 和 IPv6 提供了完全的兼容，但是對(duì)于 IP 地址耗盡的問(wèn)題卻沒有任何幫助。采用該技術(shù)的節(jié)點(diǎn)上同時(shí)運(yùn)行 IPv4 和 IPv6 兩套協(xié)議棧。 雙協(xié)議棧技術(shù) （ Dual Stack） 這類技術(shù)可以讓 IPv4 技術(shù)和 IPv6 技術(shù)共存于同一設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)中。這些機(jī)制將牽涉到隊(duì)列的緩沖區(qū)設(shè)計(jì)、時(shí)延處理策略等，通過(guò) ASIC 可以將這些處理機(jī)制都固化在芯片中，但是現(xiàn)有的環(huán)境下，用 ASIC 實(shí)現(xiàn)將來(lái)的 IPv6 的 Qos 策略顯然不現(xiàn)實(shí)，采用 編