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带你读《互联网协议第六版 (IPv 6)》第三章IPv6过渡技术3.3 IPv6 过渡技术(一)

简介: 《互联网协议第六版 (IPv 6)》第三章IPv6过渡技术3.3 IPv6 过渡技术
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从 IPv6的引入到普及,其过渡阶段的具体内容如下。

(1)IPv4NAT及 NAT444IPv4的 NAT解决方案是暂时缓解 IPv4地址消耗的有效途径,并已被广泛使用。NAT可以使用端口复用,这样一个用户或一个单位、部门)获得的唯一一个公网 IP地址可以由多个用户使用。在 IPv4NAT的基础上,随着 IPv4地址的进一步紧缺,用户的公网 IP地址也无法得到的情况下,运营商也开始使用私有地址,这样 NAT的位置就由用户终端设备CustomerPremisesEquipmentCPE侧移到接入汇聚处,因此就出现了双层 NAT。该方案增加了系统的复杂性,限制了较多应用的部署与开展,伴有可扩展性、安全性、端对端可靠性的问题。

(2)IPv6接入初。随IPv4地址消耗殆,此时用户已无法得IPv4址,这时便出现若干 IPv6接入的应用场景,即用户接入的网络是纯 IPv6,并不支持 IPv4。由于在此阶段仍然存在着大量的 IPv4应用与服务,因此 IPv4与 IPv6的共存阶段具有以下两个特征。

操作系统的特征:虽然目前的主流操作系统WindowsLinux等)都已经能够支持 IPv6,但对纯 IPv6的支持还不够。此外,一些 IPv4的应用无法很快升级到IPv6,一些终端目前也只能支持 IPv4。因此,这就要求在 IPv6的接入环境中仍然能够使用 IPv4的应用以及 IPv4的操作系统。

服务和内容的特征:目前 IPv6的服务还比较少,这就要求在纯 IPv6的接入环境中仍然能保持 IPv4服务的连通性。在本阶段,IPv4与 IPv6的共存机制包括已广泛使用的 IPv4NATIPv4应用与服务以及 IPv6应用与服务。IPv6过渡初期的一个重要目标就是保持 IPv4的后项兼容性,使用户仍然能够将IPv4的应用接入纯 IPv6的网络中,这样才能够实现IPv6的顺利过渡。

(3)IPv6接入中期。在纯 IPv6网络的接入中期,随着 IPv6的进一步发展,操作系统以及应用程序对 IPv6的支持都有了较好的提升,因此用户开始较多地转向使用纯 IPv6的应用,用户端出现了较多的纯IPv6的主机,而非双栈或纯 IPv4的主机。在该阶段,IPv6的服务还较为有限,大量 IPv4的服务依然存在,因此用户需要通过IPv6的应用来访问 IPv4的服务。

(4)IPv6普及发展阶段。在 IPv6已较为普及,用户及网络侧都已经基本升级到纯 IPv6的环境时,此时还存在少量位于 NAT后的 IPv4服务。这个阶段需要解决的问题是,在纯 IPv6的环境中访问少量位于 NAT后的 IPv4服务。

由于大量的网络是 IPv4网络,随着 IPv6的部署,很长一段时间是 IPv4与 IPv6共存的过渡阶段。在这个阶段为了实现 IPv4和 IPv6的主机及网络互通,需要使用IPv6的过渡技术,当前主要有 3种主流的过渡技术。

双栈技术:双栈节点与 IPv4节点通信时使用 IPv4协议栈,与 IPv6节点通信时使用 IPv6协议栈,双栈技术通信过程如图 3-6所示。

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3-6     双栈技术通信过程

 隧道技术:提供了两个IPv6站点之间通过 IPv4网络实现通信连接,以及两个IPv4站点之间通过 IPv6网络实现通信连接的技术,隧道技术通信过程如图 3-7所示。

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3-7    隧道技术通信过程

 

IPv4/IPv6协议转换技术:提供了 IPv4  网络与 IPv6  网络之间的互访技术,协议转换技术通信过程如图 3-8所示。

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3-8     协议转换技术通信过程

 

3.3.1          双栈技术

双栈技术指在终端各类应用系统、运营支撑系统和各网络节点之间同时运行IPv4IPv6协议栈(两者具有相同的硬件平台,从而实现分别与IPv4IPv6点间的信息互通,双栈技术流程如图3-9所示。


 

 

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3-9双栈技术流程

 

IPv4和 IPv6有功能相近的网络层协议,都是基于相同的硬件平台,同一个主机同时运行 IPv4和 IPv6两套协议栈,具有 IPv4/IPv6双协议栈的节点称为双栈节点,这些节点既可以收发IPv4报文,也可以收发IPv6报文。它们可以使 IPv4与 IPv4节点互通,也可以直接使 IPv6与 IPv6节点互通。双栈节点同时包IPv4IPv6的网络,但传输层协

 如 TCP和 UDP的使用仍然是单一的,双栈协议模型如图 3-10所示。双栈节点可以运行在以下 3种模式,灵活开启 /关闭 IPv4/IPv6栈。

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 3-10双栈协议模型

(1)  使能它们的 IPv4栈并关闭 IPv6栈,表现为 IPv4节点。

(2)  使能它们的 IPv6栈并关闭 IPv4栈,表现为 IPv6节点。

(3)  使能双栈,同时开启 IPv4和 IPv6栈。

双栈模式的工作原理可以简单描述为:若目的地址是一个 IPv4地址,则使用 IPv4地址;若目的地址是一个 IPv6地址,则使用 IPv6地址。使用 IPv6地址时有可能要进行封装。双栈技术是所有过渡技术的基础,支持灵活地开启或关闭节点的IPv4/IPv6功能,可以很好地过渡到纯 IPv6的环境。但同时,要求所有节点都支持双栈,增加了改造和部署难度。双栈技术可以实现 IPv4和 IPv6网络的共存,但是不能解决IPv4和 IPv6络之间的互通问题。而且双栈技术不会节省 IPv4地址,不能解决 IPv4地址用尽的问题。

 

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