【正文】 的互聯(lián)以及三種過(guò)渡技術(shù) 的實(shí)驗(yàn) ，驗(yàn)證了 IPv4 向 IPv6 平滑過(guò)渡的可能性。 5． 結(jié)論與發(fā)展前景。分析下一步的實(shí)驗(yàn)方向。 6 2. IPv6 協(xié)議的分析與研究 IPv4 的不足之處 IPv4 的不足主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面 [1]： 在 Inter 發(fā)展的初期，人們認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)地址是不可能分配完的，這就導(dǎo)致了對(duì)于網(wǎng)絡(luò)地址分配時(shí)的隨意性，其結(jié)果就是 IP 地址的利用率較低。 分配的過(guò)程是按時(shí)間順序進(jìn)行的，剛開(kāi)始的時(shí)候一個(gè)學(xué)?？梢該碛幸粋€(gè) A 類網(wǎng)絡(luò)，而后來(lái)一個(gè)國(guó)家可能只能擁有一個(gè) C類網(wǎng)絡(luò)。這樣就導(dǎo)致了對(duì)現(xiàn)有的 IP 地址的分配速率很快，導(dǎo)致了 IP 地址即將被分配完的局面。各級(jí)路由器中路由表的數(shù)目過(guò)度增長(zhǎng)，最終的結(jié)果是使路由器不堪重負(fù)， Inter 的路由選擇機(jī)制因此而崩潰。而 IPv4 天生設(shè)計(jì)上的缺陷更大大加重了路由器的負(fù)擔(dān)。 其次，目前的路由選擇機(jī)制仍然不夠靈活，對(duì)每個(gè)分組都進(jìn)行同樣過(guò)程的路由選擇，沒(méi)有充分利用分組間的相關(guān)性。 QOS 隨著 Inter 的成功和發(fā)展，商家們己經(jīng)把更多的關(guān)注投向了 Inter，他們意識(shí)到這 其中蘊(yùn)含著巨大的商機(jī)，今天乃至將來(lái)，有很多的業(yè)務(wù)應(yīng)用都希望在互聯(lián)網(wǎng)上進(jìn)行。這些業(yè)務(wù)對(duì)網(wǎng)絡(luò) QoS 的要求各不相同。 雖然人們提出了一系列的技術(shù)例如： NAT、 CIDR、 VLSM、 RSVP 等來(lái)緩解這些問(wèn)題，但這些方法都只是權(quán)宜之計(jì)，解決不了因地址不多及地址結(jié)構(gòu)不合理而 導(dǎo)致的地址短缺的根本問(wèn)題。 IPv6 的眾多優(yōu)點(diǎn) IPv6 的優(yōu)點(diǎn)主要有以下幾點(diǎn) [2]： 。 。 。 。更具體些就是這些新的機(jī)制支持實(shí)時(shí)現(xiàn)象等應(yīng)用，這些應(yīng)用要求保證一定的帶寬和 時(shí)延。 IPv6 支持無(wú)狀態(tài)的 DHCP 和無(wú)縫的重編制機(jī)制，更有利于網(wǎng)絡(luò)的組建與管理。一般有四種文本表示形式 [3]: 8 (1)首選的格式 把 128 比特劃分成 8段，每段為 16 比特用十六進(jìn)制表示，并使用冒號(hào)等間距分隔。為書寫方便，可以允許“ 0”壓縮，即一連串的 0 可用一對(duì)冒號(hào)來(lái)取代。 但要注意，為了避免出現(xiàn)地址表示的不清晰，一對(duì)冒號(hào) (::)在一個(gè)地址中只能出現(xiàn)一次。例如 : 0:0:0:0:0:0:， 或者以壓縮形式表示 : :: (4)“地址 /前綴長(zhǎng)度”表示法 表示形式是 :IPv6 地址 /前綴長(zhǎng)度 :其中“前綴長(zhǎng)度”是一個(gè)十進(jìn)制數(shù)，表示該地址的前多少位是地址前綴。 IPv6 地址分類 IPv6 地址是獨(dú)立接口的標(biāo)識(shí)符，所有的 IPv6 地址都被分配到接口，而非節(jié)點(diǎn)。 (1) 單播地址 (Unicast) 單播地址是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信時(shí)使用的地址，此地址僅標(biāo)識(shí)一個(gè)接口，網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)把對(duì)單 9 播地址發(fā)送的數(shù)據(jù)報(bào)送到該接口上。 一般的全球單播地址的格式如 表 1 所示。 ② 子網(wǎng) ID(SubID):站 點(diǎn)內(nèi)子網(wǎng)的標(biāo)識(shí)符，由站點(diǎn)的管理員分層地構(gòu)建。在同一子網(wǎng)內(nèi)是唯一的。 未指定地址 (Unspeeified Address)被定義為 0:0:0:0:0:0:0:0。 環(huán)回地址 (Loopback Address)被定義 0:0:0:0:0:0:0:1。該地址不分配給任何物理接口。當(dāng)數(shù)據(jù)報(bào)的目的地址是多播地址時(shí)，網(wǎng)絡(luò)盡量將其發(fā)送到該組的所有接口上。多播地址以 11111111 即 ff 開(kāi)頭。其中 : 表 2 多播地址格式 8 位 4 位 4 位 112 位 11111111 標(biāo)識(shí)字段 范圍字段 ① 標(biāo)識(shí)字段， 4 位，目前只使用了最后一位 。該字段的前 3位保留，必須被初始 10 化為 0。 0一保留 1一接口本地范圍 (interfaee 一 localscope) 2一鏈路本地范圍 (link 一 localScope) 3一保留 4一管理本地范圍 (admin 一 1ocalscope) 5一站點(diǎn)本地范圍 (site 一 localscope) s一機(jī)構(gòu)本地范圍 (anization 一 localscope) 14一全 球范圍 (globalscope) 15一保留 (3) 任播地址 (Anyeast) 任播地址標(biāo)識(shí)一組接口，它與多播的區(qū)別在于發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)的方法。 任播地址從單播地址空間中分配，使用單播地址的任何格式。當(dāng)一個(gè)單播地址被分配給多于一個(gè)的接口時(shí)，就將其轉(zhuǎn)化為任播地址。 三種主要過(guò)渡技術(shù) 過(guò)渡技術(shù)重點(diǎn)解 決如何在 IPv4 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境里實(shí)現(xiàn)與 IPv6 網(wǎng)絡(luò)的互操作及平滑過(guò) 渡問(wèn)題，目前基本過(guò)渡技術(shù)中成熟的技術(shù)包括雙協(xié)議棧技術(shù)、隧道技術(shù)和 NATPT 技 術(shù) [5~7]。由于 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)，而且加載于其上的傳輸層協(xié)議 TCP 和 UDP 也沒(méi)有區(qū)別，所以可以在一臺(tái)主機(jī)上同時(shí)支持 IPv4 協(xié)議和 IPv6 協(xié)議。雙協(xié)議棧是其它IPv4/IPv6 互通技術(shù)的基礎(chǔ)。 (2)只運(yùn)行 IPv4 協(xié)議，此時(shí)表現(xiàn)為 IPv4 節(jié)點(diǎn) 。 雙協(xié)議棧主機(jī)的協(xié)議結(jié)構(gòu)見(jiàn)表 3： 表 3 雙協(xié)議棧主機(jī)的協(xié)議結(jié)構(gòu) 應(yīng)用程序 TCP/UDP 協(xié)議 IPv6 協(xié)議 IPv4 協(xié)議 接入網(wǎng)絡(luò) 雙協(xié)議主機(jī)在通信時(shí)首先通過(guò)支持雙協(xié)議的 DNS 服務(wù)器查詢與目的主機(jī)名對(duì)應(yīng)的 IP 地址，然后根據(jù) 指定的 IPv6 或 IPv4 地址開(kāi)始通信。 圖 1 雙協(xié)議棧通信方式 隧道技術(shù) 隧道技術(shù)是將 IPv6 的報(bào)文分組封裝到 IPv4 的分組中，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。 IPv6 網(wǎng)絡(luò)就象是處于 IPv4” 海洋 ” 中的 “ 孤島 ” ，為了使這些 “ IPv6 孤島 ” 可以互通，必須使用隧道技術(shù)。 在隧道的入口處，路由器將 IPv6 的數(shù)據(jù)報(bào)封裝入 IPv4 中， IPv4 數(shù)據(jù)報(bào)的源地址和目的地址分別是隧道入口和出口的 IPv4 地址。隧道技術(shù)只要求在隧道的入口和出口處進(jìn)行修改，對(duì)其他部分沒(méi)有要求，因而很容易實(shí)現(xiàn)。 圖 2 隧道技術(shù)通信方式 NATPT 技術(shù) NAT PT 技術(shù)是通過(guò)與 SIIT 協(xié)議轉(zhuǎn)換和傳統(tǒng)的 IPv4 下的動(dòng)態(tài)地址翻譯及應(yīng)用層網(wǎng)關(guān)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)只 安裝 IPv6 的機(jī)器和只安裝 IPv4 機(jī)器的通信。 NATPT 協(xié)議技術(shù)下的 IPv4/IPv6 互通模型如圖 3所示。它采用傳統(tǒng)的 IPv4 下的 NAT 技術(shù)來(lái)分配 IPv4 地址，這樣就可以用很少的 IPv4 地址構(gòu)成 自己的 IPv4 地址分配池，可以給大量的需要進(jìn)行地址轉(zhuǎn)換的應(yīng)用使用協(xié)議轉(zhuǎn)換技術(shù)服務(wù)。 靜態(tài) NATPT:靜態(tài)模式提供一對(duì)一的 IPv6 地址和 IPv4 地址的映射。每一個(gè)目的 IPv4 在 NATPT 設(shè)備中被映射成一個(gè)具有預(yù)定義 NATPT 前綴的 IPv6 地址。 動(dòng)態(tài) NATPT:動(dòng)態(tài)模式也提供一對(duì)一的映射， 但是使用應(yīng)該 IPv4 地址池。在 IPv6 網(wǎng)絡(luò)中 IPv6單協(xié)議網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)動(dòng)態(tài)的把預(yù)定義的 NATPT 前綴增加到目的 IPv4 地址。 NATPT DNS ALG:動(dòng)態(tài) NATPT映射可以和 DNS ALG 聯(lián)合使用來(lái)轉(zhuǎn)換 DNS 傳輸，以自動(dòng)建立目的節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)換地址。 IPv6 網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的 DNS 服務(wù)器必須通過(guò) NATPT設(shè)備首先向 IPv4 的DNS 服務(wù)器發(fā)送 DNS 查詢，隨后 NATPT 自動(dòng)的把 DNS 響應(yīng) (A 記錄 )內(nèi)容轉(zhuǎn)換為一個(gè)IPv6 地址 (A6 記錄 )，外部 IPv4 地址和有 NATPT 前綴的 IPv6 地址伺的 NATPT 映射被動(dòng)態(tài)的配置。 圖 3 NATPT 技術(shù)通信方式 本章小結(jié) 本章主要 介紹 IPv4 協(xié)議的不足之處 、 IPv6 協(xié)議的眾多優(yōu)點(diǎn) 、 IPv6 地址表示法 、IPv6 地址分類 、以及 三種目前主要應(yīng)用的過(guò)渡技術(shù)，為下面的試驗(yàn)打下基礎(chǔ)。 Dymaips 通過(guò)加載真實(shí)的 Cisco IOS，實(shí)驗(yàn)效果和真實(shí)的環(huán)境幾乎一樣。 dynamips 和 boson sIPv6 的區(qū)別在于： boson 是模擬出 IOS 的命令行，而dynamips 是模擬出路由器的硬件環(huán)境，然后在這個(gè)環(huán)境中直接運(yùn)行 Cisco的 IOS。 Dynamips 幾乎可以完成所有的路由試驗(yàn)。這是最簡(jiǎn)單的情況。注意，只有 (15)以上的 IOS版本才支持 IPv6。這種情況是比較典型的 IPv6 孤島間的通信，采用隧道技術(shù)，可以充分利用現(xiàn)有的 IPv4 網(wǎng)絡(luò)條件，實(shí)現(xiàn)分割的 IPv6 網(wǎng)絡(luò)孤島間的通信。 配置隧道的試驗(yàn)環(huán)境是由兩臺(tái) Cisco7200 路由器 (IOS 版本 )組成，試驗(yàn)拓?fù)鋱D如圖 5所示 16 圖 5 配置隧道拓?fù)鋱D R1 配置如下： R1 R1ena R1conf t R1(config)int f0/0 R1(configif)ip add R1(configif)no shut R1(configif)exit R1(config)int tunnel 0 R1(configif)ipv6 address 2020::1/64 R1(configif)tunnel source R1(configif)tunnel destination R1(configif)tunnel mode ipv6ip R1(configif)exit R1(config)int loopback 0 R1(configif)ipv6 add 2020::1/64 R1(configif)exit R1(config)ipv6 unicastrouting R1(config)ipv6 route 2020::/64 tunnel 0 R2 配置如下 ： 17 R2 R2ena R2conf t R2(config)int f0/0 R2(configif)ip add R2(configif)no shut R2(configif)exit R2(config)int tunnel 1 R2(configif)ipv6 address 2020::2/64 R2(configif)tunnel source R2(configif)tun