山东经济学院学士学位论文 络层协议,都基于相同的物理平台,而且加载于其上的传输层协议TCP和UDP也没有太大的区别, 所以,在理论和实践上,支持双协议栈的结点既能与支持IP4协议的结点通信,又能与支持IP6协议 的结点通信。双协议栈方式的概念模型如图3-1: 应用层 TCP/UDP IPv4 IPv6 物理网路 图3-1双协议栈方式的概念模型 这种双协议栈方式主要是指所有提供IPV6和IPv4协议栈的主机和路由器。也就是说,在理论上, 任何双栈结点都能够直接同IPV4和IPV6网络结点互操作。这种双协议栈方式的实现重点在于对网络 路由器的升级改造。由于需要维护两套类似的路由器软件,势必将增加系统运行的复杂性和系统维护 的工作量。所以在目前来说,大多数IPV6实验并不刻意去实现两个完全不同的 TCP/UDP栈分别为IPv4 和IPV6提供服务,而是努力探索只提供一个混合的协议栈,IPV4和IPv6两套协议栈中共享大部分代 码 另外,在具体的实现中,双协议栈方式往往需要隧道技术的支持来共同实现数据传送的功能。但 双协议栈方式仍然是目前最为流行的PV4向IPv6过渡的基本策略之 (2)隧道方式 隧道方式是目前具有普遍意义的过渡策略,在很多其他方式的运用中也往往借助了隧道技术的实 现,在此对隧道技术做一重点阐述。 相对于现在的IP√4网络环境,刚刚萌芽的少量IP6结点或局域网路,仿佛是茫茫大海中的一个 个孤立的小岛。那么这些小岛之间的联络,则通常需要借助隧道技术。这种隧道技术,在IP4中多有 应用,例如VPN技术等,并不是专门为IPV6而开发的一种全新技术。所以,单就隧道技术而言,是 种较为普遍的技术,并不光为IPV6使用,既有IPV6 over IPy4,也有IPv6 over IPy6、IPV4 over ipy6 等,基本都可以包含于 IP in ip中。但需要注意的是,隧道技术不能实现IPv4主机与IPv6主机的直接 通信。下面主要阐述一下隧道技术在IPv4向IPv6过渡策略中的运用。 IPV6的隧道策略就是在网络的某一结点将IPV6的整个报文封装在IPv4报文中,并将这个Pv6报 文视作IPV4数据报的数据净负载,然后在目的地将其解封,得到IPV6报文,如图3-2简要的说明了 这种技术的运作机制 网络结点 隧道入口 隧道出口 网络结点 原始P报对P报文进「对P报文进还原为原始 文 了封装 行解封 IP报文 图3-2隧道方式的过渡策略 基于IPV4隧道的IPV6数据报传送实现可以分为以下三个阶段 ①封装:封装就是由隧道起始点来创建一个IPv4报头,将IPV6数据报文作为载荷封装进入这个 IPV4报文,并形成一个新的IPv4数据报文。只有在所要生成的隧道起始点处才能对IPv6报文进行封 装。具体的封装运作方式如图3-3所示 原始IPv6报头 原始IP6报文载荷 原始IPV6报文 IPV4报头 原始IPV6报头 原始IPV6报头载荷 封装了原始IPV6报文的隧道IPV4报文 图3-3对原始IPv6报文进行封装 6
山东经济学院学士学位论文 6 络层协议，都基于相同的物理平台，而且加载于其上的传输层协议 TCP 和 UDP 也没有太大的区别， 所以，在理论和实践上，支持双协议栈的结点既能与支持 IPv4 协议的结点通信，又能与支持 IP6 协议 的结点通信。双协议栈方式的概念模型如图 3-1： 应用层 TCP/UDP IPv4 IPv6 物理网路 图 3-1 双协议栈方式的概念模型 这种双协议栈方式主要是 的主机和路由器。也就是说，在理论上， 任何 外，在具体的实现中，双协议栈方式往往需要隧道技术的支持来共同实现数据传送的功能。但 双协 具有普遍意义的过渡策略，在很多其他方式的运用中也往往借助了隧道技术的实 现， 刚萌芽的少量 IPv6 结点或局域网路，仿佛是茫茫大海中的一个 个孤 v4 报文中，并将这个 IPv6 报 文视 隧道入口 隧道出口 网络结点 基于 IPv4 隧道的 IPv6 三个阶段： 作为载荷封装进入这个 IPv4 原始 IPv6 报头 原始 IPv6 报文载荷 指所有提供 IPv6 和 IPv4 协议栈 双栈结点都能够直接同 IPv4 和 IPv6 网络结点互操作。这种双协议栈方式的实现重点在于对网络 路由器的升级改造。由于需要维护两套类似的路由器软件，势必将增加系统运行的复杂性和系统维护 的工作量。所以在目前来说，大多数 IPv6 实验并不刻意去实现两个完全不同的 TCP/UDP 栈分别为 IPv4 和 IPv6 提供服务，而是努力探索只提供一个混合的协议栈，IPv4 和 IPv6 两套协议栈中共享大部分代 码。 另 议栈方式仍然是目前最为流行的 Pv4 向 IPv6 过渡的基本策略之一。 (2) 隧道方式 隧道方式是目前 在此对隧道技术做一重点阐述。 相对于现在的 IPv4 网络环境，刚 立的小岛。那么这些小岛之间的联络，则通常需要借助隧道技术。这种隧道技术，在 IPv4 中多有 应用，例如 VPN 技术等，并不是专门为 IPv6 而开发的一种全新技术。所以，单就隧道技术而言，是 一种较为普遍的技术，并不光为 IPv6 使用，既有 IPv6 over IPv4，也有 IPv6 over IPv6、IPv4 over IPv6 等，基本都可以包含于 IP in IP 中。但需要注意的是，隧道技术不能实现 IPv4 主机与 IPv6 主机的直接 通信。下面主要阐述一下隧道技术在 IPv4 向 IPv6 过渡策略中的运用。 IPv6 的隧道策略就是在网络的某一结点将 IPv6 的整个报文封装在 IP 作 IPv4 数据报的数据净负载，然后在目的地将其解封，得到 IPv6 报文，如图 3-2 简要的说明了 这种技术的运作机制。 网络结点 图 3-2 隧道方式的过渡策略 IP 报 对 IP 报文进 行封装 对 IP 报文进 行解封 原始 还原为原 文 始 IP 报文 数据报传送实现可以分为以下 ①封装：封装就是由隧道起始点来创建一个 IPv4 报头，将 IPv6 数据报文 报文，并形成一个新的 IPv4 数据报文。只有在所要生成的隧道起始点处才能对 IPv6 报文进行封 装。具体的封装运作方式如图 3-3 所示。 原始 IPv6 报 IPv6 报头载荷 文 IPv4 报头 原始 IPv6 报头 原始 封装了原始 IPv6 报文的隧道 IPv4 报文 图 3-3 对原始 IPv6 报文进行封装
山东经济学院学士学位论文 封装的基本步骤:在IPV4隧道起始点将原始IPv6报文进行IPv4隧道封装,然后新生成的该IPv4 报文沿着隧道所标识的虚拟链路被发送,其传送规则按照该IPV4报文协议的传送规则来进行。 ②隧道管理:隧道管理是由隧道起始点来维护整个隧道的配置信息,比如隧道最大传送单元MIU 等。在隧道的中间网络结点则是由IPw4协议来处理该IPV4隧道报文。隧道需要管理的方面很多,除 了上面提到的最大传送单元MTU的配置、发现,还有诸如隧道生存时间等众多要素。 ③解封:是指在隧道终点卸去IPⅵ4报头,还原原始的IPv6报文。只有在隧道终点处才能对隧道 IPV4报文进行解封。解封是封装的逆过程。如图3-4所示 IP4报头 原始IPv6报头 原始IPV6报文载荷 隧道IPV4报文 原始IPv6报头 「原始IP(6报文较荷 解封后的原始IPV6报文 图3-4对隧道P4报文进行解封 解封的基本步骤:首先,在隧道终点处对隧道IPv4报文按IPV4协议处理:其次,对报文最后 个报头中的下一个报头字段值再进行处理。当该字段值为隧道协议值时,则抛弃隧道IPV4报头,进行 解封行为,并将所产生的原始IPv6报文按照其标识的信宿地址传送,同时,开始由IPV6协议进行处 理 目前,隧道技术的实现主要有以下4种方式:手工配置隧道、IPv6 over ip4、IPv6 to ipy4、隧道 代理。 (3)协议翻译 协议翻译策略的核心在于地址和协议形式的转换,而其中的地址转换来源于NAT( Net address Translation肢技术。NAT技术的使用本意在于缓解PP地址短缺的趋势,这是一种从“增加”可以实际使 用P地址的思路来解决地址短缺的问题 NAT技术就是在一个私有网络内部,根据自身需要可以按照网络地址的分类方式来任意多地自定 义所需的IP地址,而不用去申请全球唯一的IP网络地址。这种自定义的地址可以与已定义的全球唯 的IP网络地址重复。这样,NAT通过对IP地址的再利用提高了IP地址的使用效率,从而大大降低 了对IP地址的需求。目前可分为两种不同的NAT技术:传输层NAT:应用层NAT 同时,NAT技术也有其内在的问题 ①相对降低了网络结点的安全性 ②相对减少了网络节点的应用方式 ③降低网络流量 基于上述缺点,这种过渡方式对解决或延缓IPV4地址的短缺并未有好的作用,正逐步被业界所淘 (二)IPv4向IPⅤ6过渡技术 1.各个IPv6孤岛之间的通信 目前这类问题的解决主要利用网络结点(主要是路由器)的双栈协议和在IPV4网络中建立IPVv6 隧道来实现,也就是IPv6 over iPv.4隧道。解决方案主要分为以下5种方式:IPv6-over-IPv4GRE隧道; IPv6-over-lP4手动隧道;6to4自动隧道; ISATAP自动隧道等 上述这些系统的解决方案由于需要跨越不同的网络协议环境,所以,目前一般都必须采用隧道方 式,所以这些系统解决方案都依赖隧道机制。这几种隧道机制的配置方式和图示如下 1)IPv6-Over-PV4GRE隧道 7
山东经济学院学士学位论文 7 IPv4 隧道封装，然后新生成的该 IPv4 报文 等。 才能对隧道 IPv4 IPv4 报头 原始 IPv6 报头 原始 IPv6 报文载荷 封装的基本步骤：在 IPv4 隧道起始点将原始 IPv6 报文进行 沿着隧道所标识的虚拟链路被发送，其传送规则按照该 IPv4 报文协议的传送规则来进行。 ②隧道管理：隧道管理是由隧道起始点来维护整个隧道的配置信息，比如隧道最大传送单元 MTU 在隧道的中间网络结点则是由 IPv4 协议来处理该 IPv4 隧道报文。隧道需要管理的方面很多，除 了上面提到的最大传送单元 MTU 的配置、发现，还有诸如隧道生存时间等众多要素。 ③解封：是指在隧道终点卸去 IPv4 报头，还原原始的 IPv6 报文。只有在隧道终点处 报文进行解封。解封是封装的逆过程。如图 3-4 所示。 隧道 IPv4 报文 原始 IPv6 报头 原始 IPv6 报文载荷 解封后的原 按 IPv4 协议处理；其次，对报文最后一 个报 前，隧道技术的实现主要有以下 4 种方式：手工配置隧道、IPv6 over IPv4、IPv6 to IPv4、隧道 代理 协议翻译 核心在于地址和协议形式的转换，而其中的地址转换来源于 NAT(Net Address Tran 据自身需要可以按照网络地址的分类方式来任意多地自定 义所 过渡方式对解决或延缓 IPv4 地址的短缺并未有好的作用，正逐步被业界所淘 汰。 （二）IPv4 向 IPv6 过渡技术 1．各个 IPv6 孤岛之间的通信 IPv4 网络中建立 IPv6 隧道 以，目前一般都必须采用隧道方 式， 始 IPv6 报文 图 3-4 对隧道 IPv4 报文进行解封 解封的基本步骤：首先，在隧道终点处对隧道 IPv4 报文 头中的下一个报头字段值再进行处理。当该字段值为隧道协议值时，则抛弃隧道 IPv4 报头，进行 解封行为，并将所产生的原始 IPv6 报文按照其标识的信宿地址传送，同时，开始由 IPv6 协议进行处 理。 目 。 (3) 协议翻译策略的 slation)技术。NAT 技术的使用本意在于缓解 IP 地址短缺的趋势，这是一种从“增加”可以实际使 用 IP 地址的思路来解决地址短缺的问题。 NAT 技术就是在一个私有网络内部，根 需的 IP 地址，而不用去申请全球唯一的 IP 网络地址。这种自定义的地址可以与已定义的全球唯 一的 IP 网络地址重复。这样，NAT 通过对 IP 地址的再利用提高了 IP 地址的使用效率，从而大大降低 了对 IP 地址的需求。目前可分为两种不同的 NAT 技术：传输层 NAT；应用层 NAT。 同时，NAT 技术也有其内在的问题： ① 相对降低了网络结点的安全性 ② 相对减少了网络节点的应用方式 ③ 降低网络流量 基于上述缺点，这种 目前这类问题的解决主要利用网络结点（主要是路由器）的双栈协议和在 来实现，也就是 IPv6 over IPv4 隧道。解决方案主要分为以下 5 种方式：IPv6-over-IPv4 GRE 隧道； IPv6-over-IPv4 手动隧道； 6to4 自动隧道；ISATAP 自动隧道等。 上述这些系统的解决方案由于需要跨越不同的网络协议环境，所 所以这些系统解决方案都依赖隧道机制。这几种隧道机制的配置方式和图示如下： 1) IPv6-Over-IPv4 GRE 隧道