【正文】 IPV4)還是需要一個(gè) IPV4 地址和一些 NAT(共享的 IP地址 )，增加了它的復(fù)雜性，還意味著 IPV6 許諾的巨大的空間地址不能夠立刻被有效的使用。 IPV6 協(xié)議 云南工商學(xué)院 IPv6 與 IPv4 的互連技術(shù)探討與實(shí)現(xiàn) IPV6 是是下一代互聯(lián)網(wǎng)的協(xié)議，它的提出最初是因?yàn)殡S著互聯(lián)網(wǎng)的迅速發(fā)展， IPV4 定義的有限地址空間將被耗盡，為了擴(kuò)大地址空間， IPV6 采用 128 位地址長(zhǎng)度，幾 乎可以不受限制地提供地址。為了徹底解決 IPv4存在的問(wèn)題， IETF 從 1995 年開(kāi)始，著手研究開(kāi)發(fā)下一代 IP 協(xié)議，即 IPv6。 網(wǎng)絡(luò)增長(zhǎng)不僅導(dǎo)致地址總數(shù)量的不夠，也導(dǎo)致路由表的迅速膨脹。 址短缺問(wèn)題的根源有絕對(duì)的一面也有相對(duì)的一面。 1987 年統(tǒng)計(jì)表明可能將來(lái)需要分配多達(dá) 100,000 個(gè)網(wǎng)絡(luò)，然而早在 1996 年這個(gè)記錄已經(jīng)被打破。 但是在 80 年代早期，即使是最有遠(yuǎn)見(jiàn)的 TCP/IP 開(kāi)發(fā)者們也沒(méi)有預(yù)料到互聯(lián)網(wǎng)會(huì)有后來(lái)的爆炸性的增長(zhǎng)。 (按 TCP/IP 參考模型劃分 )鏈路層 以太網(wǎng) 令牌環(huán) FDDI 應(yīng)用層 FTP SMTP HTTP ?? 傳輸層 TCP UDP 網(wǎng)絡(luò)層 IP ICMP ARP TCP/IP 協(xié)議棧示意圖 IPv6 協(xié)議 的產(chǎn)生背景 傳統(tǒng)的 IP，即 IPv4（ IP version 4）定義 IP 地址的長(zhǎng)度為 32 位， Inter 上每個(gè)主機(jī)都分 配了一個(gè)（或多個(gè)） 32 位的 IP 地址。 IPV4 是互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（ Inter Protocol， IP） 的第四版，也是第一個(gè)被廣泛使用，構(gòu)成現(xiàn)今互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基石的協(xié)議。目前 IP 協(xié)議的版本號(hào)是 4(簡(jiǎn)稱為 IPV4)， IPV4 的地址位數(shù)為 32 位，也就是最多有 2 的 32 次方的計(jì)算機(jī)可以聯(lián)到 Inter上。 第二章 IPV6 協(xié)議與 IPV4 協(xié)議簡(jiǎn)介 云南工商學(xué)院 IPv6 與 IPv4 的互連技術(shù)探討與實(shí)現(xiàn) IPv4 協(xié)議 目前的全球因特網(wǎng)所采用的協(xié)議族是 TCP/IP 協(xié)議族。所有這些都提出了從 IPv4網(wǎng)絡(luò)向 IPv6 網(wǎng)絡(luò)高效無(wú)縫互連的問(wèn)題。在相當(dāng)時(shí)間內(nèi)， IPv6 節(jié)點(diǎn)之間的通信還要依賴于原有 IPv4 網(wǎng)絡(luò)的設(shè)施，而且 IPv6節(jié)點(diǎn)也必不可少的要與 IPv4 節(jié)點(diǎn)通信，我們希望這種通信能夠高效 的完成，對(duì)用戶隱藏下層細(xì)節(jié)。不可能要求立即將所有節(jié)點(diǎn)都演進(jìn)到新的協(xié)議版本，所以在一定的 時(shí)間內(nèi)， IPv6 將和 IPv4 共同存在共同運(yùn)行。制訂 IPv6 時(shí)， IETF 致力于產(chǎn)生一種開(kāi)放的標(biāo)準(zhǔn)，因此他們邀請(qǐng)了許多 團(tuán)體來(lái)參加標(biāo)準(zhǔn)的制訂過(guò)程，研究人員、計(jì)算機(jī)制造商、程序設(shè)計(jì)人員、管理人員、用戶、電話公司以及有線電視產(chǎn)業(yè)都對(duì)下一代 IP 提出了他們的要求和建議。因此，從 IPv4 到 IPv6 要有一個(gè)過(guò)渡時(shí)期。它的產(chǎn)生只是因?yàn)閭鹘y(tǒng)的 IPv4 不能滿足需要。只要可以應(yīng)用 現(xiàn)有的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，就使用它們；只有當(dāng)現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)不夠時(shí)才制定新的協(xié)議，而且只要能夠得到這些新的標(biāo)準(zhǔn)，而它們又能夠提供等價(jià)的功能，就使用這些新的標(biāo)準(zhǔn)。從 IPv4 到 IPv6 的改變將不可避免的帶來(lái) Inter 上新的革命，無(wú)論是硬件還是軟件都將有全新的發(fā)展。 IPv6 作為 Inter Protocol 的新版本，其根本目的是繼承和取代 IPv4。但是目前還沒(méi)有一種機(jī)制能夠一勞永逸的解決這個(gè)問(wèn)題，每一種具體的機(jī)制都是針 對(duì)具體的情況的。 解決過(guò)渡問(wèn)題的兩種最基本的技術(shù)：雙協(xié)議棧（ Dual Stack）和隧道（ Tunnel）。這時(shí)，這些網(wǎng)絡(luò)就像 IPv4 海洋中的小島。由于報(bào)文在傳輸中要經(jīng)過(guò)兩種運(yùn)行在不同協(xié)議下的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，報(bào)文的翻譯是一個(gè)問(wèn) 題，同時(shí)由于兩種協(xié)議表示云南工商學(xué)院 IPv6 與 IPv4 的互連技術(shù)探討與實(shí)現(xiàn) 地址的方法不同，如何在協(xié)議地址之間標(biāo)示信源和信宿也是必須處理的。 目前國(guó)際網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián) 一個(gè)純 IPv6 網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)與原來(lái) IPv4 網(wǎng)絡(luò)并沒(méi)有差別，在路由協(xié)議和域名解析上也不需要特定的機(jī)制來(lái)支持，僅僅需要對(duì)原來(lái)的協(xié)議和應(yīng)用程序進(jìn)行修改就可 以了。能夠提供 ipv6 的 Inter 服務(wù)成為了眾多業(yè)務(wù)提供商和網(wǎng)絡(luò)管理者所關(guān)注的問(wèn)題。只能通過(guò)分步實(shí)施的方法來(lái)逐步過(guò)渡。目前國(guó)際和國(guó)內(nèi)都建立了眾 多的 ipv6實(shí)驗(yàn)網(wǎng) ， ipv6 將成為未來(lái)的 第三層協(xié)議已經(jīng)成為人們的共識(shí)。大量的調(diào)查與研究已經(jīng)證明 IPV4 定義的有限地址將在未來(lái)的 5 到 10 年內(nèi)被耗盡 IPV6 應(yīng)運(yùn)而生。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)上運(yùn)行的互聯(lián)網(wǎng)面臨日益嚴(yán)重的地址耗盡問(wèn)題。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 . 關(guān)鍵字： IPV4， IPV6，通信，隧道，互連 云南工商學(xué)院 IPv6 與 IPv4 的互連技術(shù)探討與實(shí)現(xiàn) 目錄 第一章 緒論 V 引言 V 目前國(guó)際網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián) V 過(guò)渡過(guò)程的產(chǎn)生背景 VI 第二章 IPV6 協(xié)議與 IPV4 協(xié)議簡(jiǎn)介 VI IPv4 協(xié)議 VII IPv6 協(xié)議 VII 的產(chǎn)生背景 VII IPV6 協(xié)議 VII 雙協(xié)議棧 VIII 第三章 IPV4 和 IPV6 技術(shù)簡(jiǎn)介 IX IPv4 IX 頭標(biāo)結(jié)構(gòu) IX IP 地址 X IPv6 XI IPv6 的頭部結(jié)構(gòu) XI 優(yōu)先級(jí) XII IPV4 與 IPV6 的區(qū)別 XII 第四章 IPV4 和 IPV6 網(wǎng)絡(luò)之間的通信 XIII 雙協(xié)議棧技術(shù)的通信方式 XIII 無(wú)狀態(tài) IP/ICMP 翻譯技術(shù) XVII 網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換 /協(xié)議轉(zhuǎn)換 (NATPT)技術(shù) XVIII BIS 與 BIA 技術(shù) XIX 第五章 IPV6 與 IPV4 互連技術(shù)解決方案 XIX 云南工商學(xué)院 IPv6 與 IPv4 的互連技術(shù)探討與實(shí)現(xiàn) 第六章 IPV4 和 IPV6 隧道技術(shù) XX 配置隧道 XXI 隧道代理技術(shù) XXI 隧道服務(wù)器 XXI 采用 6TO4 XXI GRE 隧道 XXII SATAP 站點(diǎn)間隧道自動(dòng)編址 XXII 自動(dòng) IPv4 兼容隧道 XXII 第七章 IPV6 與 IPV4 測(cè)試與分析 XXII IPV4/IPV6 互連通信實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蜆?gòu)建 XXII 實(shí)驗(yàn)測(cè)試 XXV 第八章 IPV4 與 IPV6 互連技術(shù)的實(shí)現(xiàn) XXVI 模擬器簡(jiǎn)介及配置命令基本介紹 XXVI 實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)內(nèi)部的 IPv6 主機(jī)互連的實(shí)驗(yàn) XXVI IPv4 與 IPv6 網(wǎng)絡(luò)互連的實(shí)現(xiàn) XXVIII IPv6 與 IPv4 隧道配置 XXX IPv6 網(wǎng)絡(luò) NATPT 動(dòng)態(tài)映射實(shí)驗(yàn)配置 XXXI 第九章 IPV6 和 IPV4 互連案例分析 XXXIII NATPT 實(shí)現(xiàn)互連原理 XXXIII 單向會(huì)話通信過(guò)程 XXXIV 雙向會(huì)話通信過(guò)程 XXXVIII 過(guò)渡方案 XXXIX . 雙棧技術(shù) XXXIX . 隧道技術(shù) XXXIX . 轉(zhuǎn)換技術(shù) XL 具體實(shí)施 XL 1. 雙棧技術(shù) XL 云南工商學(xué)院 IPv6 與 IPv4 的互連技術(shù)探討與實(shí)現(xiàn) 2. 隧道技術(shù) XLV 3. 轉(zhuǎn)換技術(shù) XLVII 第十章 結(jié)論 XLIX 參考文獻(xiàn) L 致謝 LI 云南工商學(xué)院 IPv6 與 IPv4 的互連技術(shù)探討與實(shí)現(xiàn) 第一章 緒論 引言 從 20 世紀(jì) 70 年代開(kāi)始 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。 IPv6必須能夠支持和處理 IPv4 體系的遺留問(wèn)題。 過(guò)渡技術(shù)的概述與現(xiàn)狀 如何完成從 IPv4 到 IPv6 的轉(zhuǎn)換是 IPv6 發(fā)展需要解決的第一個(gè)問(wèn)題。 IPv6 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。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 Working Group）提出了修改 IP協(xié)議的建議。云南工商學(xué)院 IPv6 與 IPv4 的互連技術(shù)探討與實(shí)現(xiàn) 畢業(yè) 設(shè)計(jì) （ 論文 ） 題 目 IPv6 與 IPv4 的互連技術(shù)探討與實(shí)現(xiàn) 姓 名 李明陽(yáng) 學(xué) 號(hào) 1001210246 專 業(yè) 網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 班 級(jí) 10 級(jí)網(wǎng)絡(luò) 2 班 指導(dǎo)教師 楊林海 職 稱 講師 2020 年 10 月 20 日I IPv6 與 IPv4 的互連技術(shù)探討與實(shí)現(xiàn) 摘要 隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展， IPv4 的許多缺陷逐漸暴露出來(lái)，其中最突出的是 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。新的建議是 IP 的第 6 個(gè)版本，因此也稱為 IPv6。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)?，F(xiàn)有的幾乎每個(gè)網(wǎng)絡(luò)及其連接設(shè)備都支持 IPv4，因此要想一夜間就 成 IPv4到 IPv6 的轉(zhuǎn)換是不切實(shí)際的?？梢灶A(yù)見(jiàn)， IPv4 向 IPv6 的過(guò)渡需要相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間才能完成。 TCP/IP 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。于是 IPv6被 IETF 設(shè)計(jì)出來(lái)用以替代 IPV4。 IPv6 采用 128 位地址長(zhǎng)度 幾乎可以不受限制地提供地址 暫時(shí)解決了地址短缺問(wèn)題 并且考慮了在 IPV4 中解決不好的其他問(wèn)題 IP 連接、服務(wù)質(zhì)量 Qos、安 全性、多播、移動(dòng)性、即插即用等 ， 因此受到越來(lái)越多的關(guān)注。 在目前以 IPv4 為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)如此成熟與成功的情況下不可能馬上拋開(kāi)原有 IPv4 網(wǎng)絡(luò)來(lái)建 IPv6 網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)現(xiàn)在的 Inter 向 ipv6 過(guò)渡時(shí) ， 首先面對(duì)的就是現(xiàn)有服務(wù)的遷移。所以我們以此為目標(biāo) 建立一個(gè)基于 ipv6 的示范網(wǎng)并提供目前在 ipv4 上應(yīng)用廣泛的Inter 服務(wù) 其中有 服務(wù) ftp 服務(wù)和流媒體服務(wù)。 但是對(duì)于一臺(tái)主機(jī)或者一個(gè)網(wǎng)絡(luò)在不同協(xié)議之間的通信來(lái)說(shuō)，情況就發(fā)生了變化。 在 IPv6 的網(wǎng)絡(luò)流行于全球之前，總是有一些網(wǎng)絡(luò)首先具有 IPv6 的協(xié)議棧。過(guò)渡的問(wèn)題可以分成兩 大類： 第一類就是解決這些 IPv6 的小島之間互相通信的問(wèn)題， 第二類就是解決 IPv6 的小島與 IPv4 的海洋之間通信的問(wèn)題。我們所討論的過(guò)渡機(jī)制（ Transition Mechanism）都是在這兩種技術(shù)的基礎(chǔ)之上針對(duì)特定的問(wèn)題的解決方案。 過(guò)渡過(guò)程的產(chǎn)生背景 IP 協(xié)議是互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)的核心，它必須具備相對(duì)的穩(wěn)定 性。因此，人們?cè)谝?guī)劃 IPv6 的時(shí)候，就把眼光投向了包括地址在內(nèi)的上述重要需求，希望能夠解決 這些目前已經(jīng)出現(xiàn)和將來(lái)可能出現(xiàn)的問(wèn)題。 但是，原有的 IPv4 協(xié)議已經(jīng)成功的實(shí)施了將近二十年，在Inter 上，甚至有許多通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)比 Inter 還要早， Inter 協(xié)議和 標(biāo)準(zhǔn)化是有一個(gè)簡(jiǎn)單的原則的。所以 IPv6 協(xié)議的意圖并不是排斥和避免已有的標(biāo)準(zhǔn)。在 IPv6 完全取代 IPv4 之前，不可避免的，這兩種 協(xié)議要有一個(gè)可能是相當(dāng)長(zhǎng)的共存時(shí)期， IPv6 可能需要在研究所和學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)中進(jìn)行足夠的試驗(yàn)，才能象IPv4 一樣成功的投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)。 IPv6 在 IPv4的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，它的一個(gè)重要的