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1、http://www.paper.edu.cnIPv4向IPv6平滑過渡技術的研究姚遠，黃曉放武漢理工大學信息工程學院，武漢（430063）E-mail：51627713@sina.com摘要：隨著Internet的飛速發(fā)展，目前基于IPv4的互聯(lián)網(wǎng)在實際應用中越來越暴露出其不足之處如地址空間的日益耗盡、服務質量、網(wǎng)絡安全等問題。這些問題己經(jīng)成為制約互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的嚴重障礙，只有通過下一代互聯(lián)網(wǎng)的建設才能徹底、有效地解決上述問題，于是基于IPv6互聯(lián)網(wǎng)技術應運而生了。IPv6作為Internet協(xié)議的下一版本，取代IPv4己成必然，IPv6協(xié)議
2、的新特性將為下一代互聯(lián)網(wǎng)的應用和發(fā)展提供了更加廣闊的前景和完善的支持。IPv4向IPv6的過渡不可能一墩而就，在很長一段時間內兩者會共存。IPv6不是對IPv4的簡單升級，由于頭部特征和地址配置機制的差異，兩者無法實現(xiàn)完全兼容。如何平滑、漸進地過渡到IPv6是必須要解決的一個問題。實現(xiàn)從IPv4到IPv6的完全過渡還需要很長的時間，不同的網(wǎng)絡結構也會有各自不同的過渡策略。關鍵詞：IPv4，IPv6，過渡技術1．概述IPv6是“InternetProtocolVersion6”的縮寫。是由IETF設計的用于替代現(xiàn)行的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議第四版(IPv4
3、)。IPv4的設計思想成功地造就了目前的國際互聯(lián)網(wǎng)，其核心價值體現(xiàn)在:簡單、靈活和開放性。但隨著新應用的不斷涌現(xiàn)，傳統(tǒng)的IPv4協(xié)議已經(jīng)難以支持互聯(lián)網(wǎng)的進一步[1]擴張和新業(yè)務的特性，比如實時應用和服務質量保證等?，F(xiàn)行的IPv4不足主要體現(xiàn)在以下幾方面：a．地址資源即將枯竭：IPv4提供的IP地址位數(shù)是32位，只有大約43億個地址。隨著連接到Intemet上的主機數(shù)目的迅速增加，這個有限地址空間將很快被耗盡，必將影響互聯(lián)網(wǎng)的繼續(xù)發(fā)展。b．路由表越來越大：由于IPv4采用與網(wǎng)絡拓撲結構無關的形式來分配地址，所以隨著連入網(wǎng)絡數(shù)目的增漲，路由器數(shù)
4、目飛速增加，相應地，決定數(shù)據(jù)傳輸路由的路由表也就不斷增大。c．缺乏服務質量保證：IPv4遵循BestEffort原則，它使IPv4簡單高效；但它對互聯(lián)網(wǎng)上涌現(xiàn)出的新業(yè)務類型缺乏有效的支持，比如實時和多媒體應用，這些應用要求提供一定的服務質量保證，如帶寬、延遲和抖動等。d．地址分配不便：IPv4是采用手工配置的方法來給用戶分配地址，這不僅增加了管理和規(guī)劃的復雜程度，而且不利于為那些需要IP移動性的用戶提供更好服務。IPv6能夠解決IPv4的許多問題，如地址短缺、服務-質量保證等。同時，IPv6還對IPv4作了大量的改進，包括路由和網(wǎng)絡自動配置
5、等。IPv6和IPv4將在過渡期內共存幾年，并由IPv6漸漸取代IPv4。2．IPv6核心技術2.1IPv6的地址目前的IPV4地址表現(xiàn)形式采用的是點分十進制形式，IPv6與IPv4相比，IPv6地址長度4倍于IPv4地址，并且是點分十六進制，在Pv6中已不再使用子網(wǎng)掩碼，IPv6僅支持-1-http://www.paper.edu.cn前綴長度表示法。IPv6還為主機接口提供不同類型的地址配置，其中包括：全球地址、全球單播地址、區(qū)域地址、鏈路本地地址、地區(qū)本地地址、廣播地址、多播群地址、任播地址、移動地址、[3]家鄉(xiāng)地址、轉交地址等。IP
6、v6的另一個基本特性是它支持無狀態(tài)和有狀態(tài)兩種地址自動配置的方式。前者需要配置地址的節(jié)點使用一種鄰居發(fā)現(xiàn)機制獲得一個局部連接地址。一旦得到這個地址之后，它使用另一種即插即用的機制，在沒有任何人工干預的情況下，獲得一個全球唯一的路由地址。2.2服務質量方面IPv6數(shù)據(jù)包的格式包含一個8位的業(yè)務流類別(Class)和一個新的20位的流標簽(FlowLahel)。在傳輸過程中發(fā)送業(yè)務流的源節(jié)點和轉發(fā)業(yè)務流的路由器在數(shù)據(jù)包上加上標記，中間節(jié)點在接收到一個數(shù)據(jù)包后，通過驗證它的流標簽，就可以判斷它屬于哪個流，然后就可[3]以知道數(shù)據(jù)包的QoS需求，并
7、進行快速的轉發(fā)。圖一為IPv4與IPv6數(shù)據(jù)包格式的比較：版本長度服務類型數(shù)據(jù)包長度數(shù)據(jù)包ID分段標志分段偏移值生存期協(xié)議效驗和源IPv4地址目的IPv4地址IP選項（需時添加padding）圖1IPv4包的格式版本服務類型流標簽凈荷長度下一報頭跳數(shù)上限源IPv6地址目的IPv6地址圖2IPv6包的格式2.3安全方面IPv6與lP安全性(IPsec)機制和服務更加緊密結合，IPsec能在網(wǎng)絡層對數(shù)據(jù)分組提供加密和鑒別等安全服務，它提供了兩種安全機制：認證和加密。認證機制是指IP通信的數(shù)據(jù)接收方能夠確認數(shù)據(jù)發(fā)送方的真實身份以及數(shù)據(jù)在傳輸過程中
8、是否遭到改動。加密機制通過對數(shù)據(jù)進行編碼來保證數(shù)據(jù)的機密性，以防數(shù)據(jù)因在傳輸過程中被他人截獲而失密。IPsec還提供兩種服務：認證報頭〔AH)用于保證數(shù)據(jù)的一致性，而封裝的安全負
