ipv4向ipv6平滑过渡技术的研究

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1、http://www.paper.edu.cnIPv4向IPv6平滑过渡技术的研究姚远，黄晓放武汉理工大学信息工程学院，武汉（430063）E-mail：51627713@sina.com摘要：随着Internet的飞速发展，目前基于IPv4的互联网在实际应用中越来越暴露出其不足之处如地址空间的日益耗尽、服务质量、网络安全等问题。这些问题己经成为制约互联网发展的严重障碍，只有通过下一代互联网的建设才能彻底、有效地解决上述问题，于是基于IPv6互联网技术应运而生了。IPv6作为Internet协议的下一版本，取代IPv4己成必然，IPv6协议

2、的新特性将为下一代互联网的应用和发展提供了更加广阔的前景和完善的支持。IPv4向IPv6的过渡不可能一墩而就，在很长一段时间内两者会共存。IPv6不是对IPv4的简单升级，由于头部特征和地址配置机制的差异，两者无法实现完全兼容。如何平滑、渐进地过渡到IPv6是必须要解决的一个问题。实现从IPv4到IPv6的完全过渡还需要很长的时间，不同的网络结构也会有各自不同的过渡策略。关键词：IPv4，IPv6，过渡技术1．概述IPv6是“InternetProtocolVersion6”的缩写。是由IETF设计的用于替代现行的互联网协议第四版(IPv4

3、)。IPv4的设计思想成功地造就了目前的国际互联网，其核心价值体现在:简单、灵活和开放性。但随着新应用的不断涌现，传统的IPv4协议已经难以支持互联网的进一步[1]扩张和新业务的特性，比如实时应用和服务质量保证等。现行的IPv4不足主要体现在以下几方面：a．地址资源即将枯竭：IPv4提供的IP地址位数是32位，只有大约43亿个地址。随着连接到Intemet上的主机数目的迅速增加，这个有限地址空间将很快被耗尽，必将影响互联网的继续发展。b．路由表越来越大：由于IPv4采用与网络拓扑结构无关的形式来分配地址，所以随着连入网络数目的增涨，路由器数

4、目飞速增加，相应地，决定数据传输路由的路由表也就不断增大。c．缺乏服务质量保证：IPv4遵循BestEffort原则，它使IPv4简单高效；但它对互联网上涌现出的新业务类型缺乏有效的支持，比如实时和多媒体应用，这些应用要求提供一定的服务质量保证，如带宽、延迟和抖动等。d．地址分配不便：IPv4是采用手工配置的方法来给用户分配地址，这不仅增加了管理和规划的复杂程度，而且不利于为那些需要IP移动性的用户提供更好服务。IPv6能够解决IPv4的许多问题，如地址短缺、服务-质量保证等。同时，IPv6还对IPv4作了大量的改进，包括路由和网络自动配置

5、等。IPv6和IPv4将在过渡期内共存几年，并由IPv6渐渐取代IPv4。2．IPv6核心技术2.1IPv6的地址目前的IPV4地址表现形式采用的是点分十进制形式，IPv6与IPv4相比，IPv6地址长度4倍于IPv4地址，并且是点分十六进制，在Pv6中已不再使用子网掩码，IPv6仅支持-1-http://www.paper.edu.cn前缀长度表示法。IPv6还为主机接口提供不同类型的地址配置，其中包括：全球地址、全球单播地址、区域地址、链路本地地址、地区本地地址、广播地址、多播群地址、任播地址、移动地址、[3]家乡地址、转交地址等。IP

6、v6的另一个基本特性是它支持无状态和有状态两种地址自动配置的方式。前者需要配置地址的节点使用一种邻居发现机制获得一个局部连接地址。一旦得到这个地址之后，它使用另一种即插即用的机制，在没有任何人工干预的情况下，获得一个全球唯一的路由地址。2.2服务质量方面IPv6数据包的格式包含一个8位的业务流类别(Class)和一个新的20位的流标签(FlowLahel)。在传输过程中发送业务流的源节点和转发业务流的路由器在数据包上加上标记，中间节点在接收到一个数据包后，通过验证它的流标签，就可以判断它属于哪个流，然后就可[3]以知道数据包的QoS需求，并

7、进行快速的转发。图一为IPv4与IPv6数据包格式的比较：版本长度服务类型数据包长度数据包ID分段标志分段偏移值生存期协议效验和源IPv4地址目的IPv4地址IP选项（需时添加padding）图1IPv4包的格式版本服务类型流标签净荷长度下一报头跳数上限源IPv6地址目的IPv6地址图2IPv6包的格式2.3安全方面IPv6与lP安全性(IPsec)机制和服务更加紧密结合，IPsec能在网络层对数据分组提供加密和鉴别等安全服务，它提供了两种安全机制：认证和加密。认证机制是指IP通信的数据接收方能够确认数据发送方的真实身份以及数据在传输过程中

8、是否遭到改动。加密机制通过对数据进行编码来保证数据的机密性，以防数据因在传输过程中被他人截获而失密。IPsec还提供两种服务：认证报头〔AH)用于保证数据的一致性，而封装的安全负