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IPv4到IPv6的过渡技术及网络过渡方案


阿 络绷 拢

娜减钟孕睡 吟趁 截幸段卿落趁必牵命 费
陆金 山
,





任 清亮
,


侧 珍



合 肥 工 业 大 学 计算 机 与 信 息学 院 合 肥

>摘



协议 取 代
,

协议是

发展 的 必 然 趋 势




本文在全面 介绍
,



各 种过 渡技 术 的
,

基 础 上 重 点分 析 了 双 协 议 找 和 随 道技 术 的 优 缺 点 提 出 了 两 者相 结 合 的 网 络 过 渡 方 案 并对 此 方 案 的 优 点 以 及所 存 在 的 问 瓜 进 行 了 阴 明 关扭 词



双协议找技 术

随 道技 术

网络过渡

引 言
目前所采 用 的


留对 协 议是
, ,

的 支 持 可 同 时访 问
,

,



设备 包含


,







双 协 议 栈支 持


应 用程 序依靠

系统地 址 解 析返
,

造 了 辉煌 的 历 史 但是 由 于 制 使得
,
,

协议 体 系 的 技 术 限


回 的地 址 类 型 来 决定 使 用 何 种 协 议栈
,

面 临 着地 址 空 间 不 足 路 由 表 膨 胀

是功能相 近 的 网络层 协 议
又 没 有 任何 区 别
,

两 者都

网 络 安 全 性 和 服 务 质 量 的 巨 大挑 战 所 面 临 的 问 题 互联 网 工程 任务 组

为 了 解决 提 出了
,

基 于 相 同 的 物 理平 台 而 且 加 载 于 其 上 的 传输 层 协议



由图

所 示 的 协 议栈


将从 根 本 上解 决 了 地址 空 间不 足 的 问 题 同时提
高 了 路 由的 效 率
和 服务质量需求
,

结构 可 以 看 出
两 种 协议
,

如 果 一 台 主 机 同 时 支持
,

,

并 能 够较 好地 满 足
,

的 安全

那 么 该 主 机 既 能 与 支持


协议 的 主 机



通 信 又 能 与 支持

协议 的 主 机 通 信 这 就 是 双 协

但是

,

的发 展 已 有 到

多年 的历 史 几 乎 现 有
,

议栈 技 术 的 工 作 原 理

的 每 个 网 络 及 其 连 接设 备都 支 持
之 间就 完成 从 文对于从
,

因此 要 想一 夜


的 转换 是 不 切 实 际 的



,



的 各 种 过 渡技 术 进 行 了 全 面 的
,

介 绍 并 重 点 分 析 了 双 协议 栈 和 隧 道 技 术 的 优 缺 点
总 结 说 明 进 一 步要 做 的相 关 工 作
,

雇用 盛序 序 奴勿叻冲 协议 企峭 协谈 护喊 协谈 钧粗阅络


然 后 提 出两 者 相 结 合 的具 体 方案 最 后 做 出 了 简 单 的


巧 双 协 议栈 的协 议 结 构


“ ” 『 浅 翻 怡 一 心 饥 肠 矛 蟹 什 巴 梦 异 翎
,

的过 渡 技 术

网络与

双协议栈 的具体 工 作方 式 如 下

若应 用 程 序使 用 的 目的地 址 为



地址 则

,

提供许 多种 技 术来 实 现从 过 渡 这 些 过 渡技术 主 要 围 绕 着 两 类 问 题


使用

协议

若 应 用 程 序使用 的 目的 地 址 为 地址 则 同 样 使 用
,
,

兼容的

孤 岛互 通 技 术 实 现


协议 区 别 仅 在 于 此 时 的


络 的互 通 问题

封装 在
互通 技 术 实现 两 个 不 同网络 之



,



若 应 用 程 序 使 用 的 目 的地 址 是 一 个 非
容的 地址 则 使 用
,

间互 相 访 问 资 源
,

协议 而 且 很 可 能要 采 用
,

对 此 目前 已 推 出 了 十 余 种 过 渡 技术 其 中 基 本
,

,

的 过 渡 技术有 两 种 双 协 议 栈 和 隧 道 技 术
韦 翻 用 儿



隧 道 等 技术来 进 行 路 由传 送

若 应 用 程 序 使 用 域 名 作 为 目标 地 址
服务器得到相应 的 地址
,

则先从

双 协 议 找技 术

然后 根 据 地

双 协 议栈 技 术 是 指

设备升级到

的 同时保



阿 络绷 材
址 情 况 进行 相 应 的 处 理 网 络 之 间 都 要 手 工 建 立 隧道
, ,

因 此 配 置 比较 麻

若 应 用 程 序 使 用 域名 作 为 目标 地 址 那 么 此 时
先要 从
服务器 那里 得到相应 的








地址

,

其他过 渡技 术

然 后 根据 地 址 的 情况进行 相 应 的 处理
隧道技 术

除 了 上 述 的两 种 基本 过渡 技术 还 有 一 些 比 较 常
见 的过 渡技术
,


,

隧道 和

此技

隧道 技 术 是 通 过 在 一 种 协议 中 承 载 另 一 种 协 议





跨 越 不 同域 的 互 通
网络 或用 于
,

,

隧道可 用于


用 户接 人
目前 国 际







技术
胃 幻

网 络 间 的互 联互 通
,








试验 床
由 器将 址


所 采 用 的 技 术 就是 隧 道 技 术
的 数 据 分 组 封装 人

八 技 术 是 一 种 协 议 转换 技 术 用 来 解 决 】
口处
,

隧道技术 的 工 作 原 理

就 是 在 隧道 的人

,






的 互通 问题



详 细 介绍 了
,




节 协

分组 的

,

技术 进 行协 议转 换 的 原 理 点与
,

其主要 思 想 是 在

源 地 址 和 目 的地 址 分 别 是 隧 道人

口和出口

节点 的通 信 时
,

,

借 助 于 中间 的
八 入


在 隧 道 的 出 口 处再 将

,

分组 取 出 转发给 目 的
节 点 都是 双
,

议转 换 服 务 器

把 网 络 层 协议 头 进 行

间的 节

站点

隧 道 技 术 只要 求 隧 道 两 端 的


转 换 以 适 应 对 端 的协 议类 型
点 的 升 级改 造 缺点是
,
,

协议栈 节 点 即 也 能够 发送
要 求 因 而 非常 容易实现
,

包 对 其他 部分 没 有
,

叮 技 术 的 优 点是 不 需 要进 行
节点访 问


,

节 点 的实

隧 道 技 术 的实 现 方式 有 两 种 即 自动 隧道 和 配 置 隧道


现 方法 比 较 复 杂 网 络 设 备 进 行 协议 转换 地 址 转换
的 处理 开 销 较大 一 般 在其他 互 通 方 式 无 法 使 用 的 情 况下 使 用


①自动 隧 道
自动隧道 的 隧 道 端 口 的
,

地 址 不 需 要事 先 配
,


它使用 含
地址
, ,

,

隧道 技 术
,

置 它 在 封装 路 由器 主 机 中 自动 进 行 配 置 隧 道 终 点 的 卜 地 址 包 含 在该 包 的 地址 中 所 以 需要站
,
,

隧道 技 术 是 隧道 技术 的一 个变体
地址 这 种
,

地 址 的 前缀 中包
地址


点 中的主机 采用 与 的
地址结构是

兼容的 位全 为

,

地址

,

兼容于
地址 中
,

也 就 是 隧道 边 缘 设 备 的


,

个 字节 的

简单 应 用 中 可 以 实 现 两 个
法 是在 边 缘设 备 取 出 目 的
,

网络 互 通 方 地址 中包含 的

,

高位 的
,

个字节 共
所示


低位

个 字节 则 是



地址 如 图

址 作 为 隧道 末 端 自动 建 立 隧 道 在 复杂 的应 用 中 可
以通过在纯

网 络 的边 缘 提 供

中继
网 络 对 其他
,


口 护







科泊 址

设备

,

实现 大 型 非
网 络 的 接人






兼容于

的 八

地址

隧道技术在过 渡初期 较 为有效 无
目的

隧道 首节 点 根 据
地 址 其 中包 含

数据报头 部的

网 络并接 人 到 地 址 就 可 以 部署 须 申请 正 式 骨 干 网 中 但 是 由于 网 络 使用 的 地址 限制

,

地 址 决 定 隧 道 的 尾 节点



为 特殊 的 在大 型

地址
技术


,

技术不 适 于





,



地址 去 掉 其 高位

位后剩余的



骨 干 网 络 中使用



“ 川 工 践 忍 肠 什 甘 翻 策 蟹 一 饥 匕 异 祖 伶

配 ② 工 隧道 这 种 隧 道 的 建 立 是 手 工 配 置 的 需 要 隧道 两 个 端 点 所 在 的 网 络 管理 员 协 作 完成 隧 道 的 终 点 需 要 人 工
,
,



是 一 种 多协


议 标 签 交换 技 术 是 在 开 放 的 通 信 网上 利 用 定 长 标 签
引 导 数 据 高 速 传 输 和 交换 的 网 络 技 术 它可 以解决
,

,

配 置成规 定的 点 通过


地址

,

当 封装 节 点
,

即 隧道 首 节

路 由 的 问题
,

,

使 数据包 的 传 送 的延 迟 时 间缩


隧道转发

节 数据 报 时 隧 道 尾 点 的
,

短 增 加 网络 传输 的速 度 在

比 网络 中 转发 是根
,

地 址 从 封 装 节点 自身存储 的 配 置 信 息 中 获 取 而
目 的 地 址 中提 取 出 来


据标 记 进 行 的
,

,

这 就 不 需 要 数据 层 面 支 持 巧 的 数
去 翻 用 儿 》

不 是 从 数 据报 的

手工配

据 转 发 即 无 须 核 心 网 络 软硬 件 的 升 级 只 需 要 边 缘

置隧道适合于较 为固定的

连接

,

由于 每 两 个

路 由器具有 配 置

的能力 即 可





网 络绷 蒲
采用
由流 量 工 程 的流
, ,

比 技术 的优 势 在 于
因而 把


,

巧 支持约束路
的 数 据 流 当作 不 同


技术 同样 需 要 解 决
,

地 址 问题


,

这 对 于 因地 址 问

题 而 升 级 的 用 户来 说 根 本 不 可 能 采 用 双 协议 栈 网 络 方式来 部 署
,

从 而 在 核 心 网络 可 减小 但是 由于 现 有 的
, ,

争抢 资源 的 协 议 的支 持
,

网络

影响



岱 技术 对
,

双 协 议 栈 网 络 的 部署 也 非 一 成 不 变 也 可 以 根 据

,

是基 于 持

版 本开发 的 所 以 必 须通 过 对现有 的支 协议的


实 际 需 要 考 虑 与其 他 过 渡 技 术 相 结 合 形 成 一 个 能 够 广 泛 部 署 的解 决 方 案


,

巧 技 术 进 行 部 分 的扩 展


才能使

得 其 网 络 中 的 设备 能 够 实 现 对 标 签分发 交换 等工作

数 据包 的 转 发 和

基 于 隧道技 术 的 网 络过 渡

隧 道 技术 的优 势 在 子 可 以 用 较 少 的 投 资 满 足 较
,

两 种 基 本 过 渡 技 术 的对 比分 析
在 过 渡初期 的 各 种 过 渡 技术 中 两 种 基 本 的过 渡
,

多 的用 户 甚 至 满 足 全 网 用 户 接 人
, ,
,

网 络 的需 求



但 是 由 于 隧 道 技 术 自身 的 特 点 它 的 缺 点也 是 不 可
避 免 的 首先 由 于 自动 隧 道 采 用
,
,

兼容 的



技 术 双 协 议 栈 和 隧 道 技 术 是 最 常 用 最 成熟 也 是
,







,

要 求 自动 隧 道 的 每个 节 点 都 有 一 个 全 球 唯 一 的

最 可 行 的技 术



地址
过 渡技 术 的基 础
, ,

,

因 此 这 种方 案 不 能 解 决
,

地址空 间耗
,

双 协 议栈技 术是 基础

,

不仅可

尽 的 问 题 其次 配 置 隧 道 的 技 术 过 于 复 杂 不 适 合 最

以用 于 建 设 双 协 议 栈 网 络 也 是 各 种 过 渡 隧 道 技 术 的

终用 户



这 是 因 为 只 有 具 有 双 协 议 栈 的 设 备才 能 既 与
,

目前 基 于 隧道 技术 的 网 络 过 渡方 案 还 不 能为 用

,

网络 互 通 也 可 与 骨 干 网 络将 局 部 的

网 络互 通



户 提供 一 个 良好 的 网 络 环 境 因 此 必 须 要 考 虑 到 隧 道
,

利用 隧道 技 术 可 以 通 过 现 有 运 行
是 表
,

协议 的


技 术 与其 他 过 渡 技 术 相 结 合 题


,

来 进行 网络过 渡的 问

网络 连 接起来

因而



过 渡 的初 期 最 易 于 采 用 的 技 术




两 种 基本过 渡技 术相 结 合 的 网 络过 渡

从 技 术特点 适 用 范 围 以 及 存 在 的 问 题 三 个

根据 对 于 以 上 两 种 网 络过渡 方 案 的 比 较分 析 可
以 看 出 它 们 的 优 缺 点 都 是 非 常 的 明 显 都 是 只 能够
, ,

,

方 面 对 以 上 所 提 到 的 两 种 基 本 过 渡技 术来 进 行分析 对比


适 用 于 某 一 种 或几种特 定 的 网 络 环境
,



因此 我们可

,



两 种基本过渡技 术的 对 比 分析
点 枚 料今 同 时 运 行 万勺 喂 和 卜浦 两 套协议 枝 完
,

以 将 这 两 种 过 渡方案 结 合起 来 综 合 形 成 了 一 个 较 为
存在的 问趋
不 能解 决
叫 组 山
,

过 波枝 术

逐 用 范国

理 想 的 网 络过 渡 方 案
,



双协 议 技术

侧可





卜币 网

全兼容 护 润 和 护 怕
劝 路 由体 以现有 掀据 系来传 冶

耗 尽 的问曰 、禽 要运 行 两套协议找 幼加 了网络 的复杂性


在 网 络 过 渡 初 期 首先 升 级 骨 干 网 络 支 持 双 协议 栈 汇 聚 层 和 接 人 层 网 络则 通 过 隧 道 技 术 为 用 户 提 供 接 人 避 免 网 络 建设 初 期 的 投 入 过 大 在 网 络 过
,

,

随道 技术



,

卜币

主 初了 网络 间的


不 能解 决
卜币

是 过渡阶 段最易于 采 用的 技术


互通

内月 和 网络 的互通


渡 中期 随 着 网 络设 备 的 不 断 完善 汇 聚 层 设 备 开 始

,

,

能 够提 供
,

特 性 的升 级
,

,

的应 用 也 已 初 步发
,

网络 过 渡 方 案
的 过 渡 技 术 已 经 充 分考 虑 到 网络 过 渡 的 问
曰 川 』 斤 竹 呢 气 恤 砂 娜 跳 矛 盼 异 甘 国 匕

展起来 可 以 考虑 更 大规 模 的过 渡 试 验 此 时 可 升 级

汇 聚 层 的 网 络 设 备 使 双 协议 栈技 术 应 用 于 网 络 的骨
干 和 汇 聚 层 而 接 人层 网 络 仍 按 原 有 的 隧 道 方 式 接 人
, ,

题 根 据 双 协 议 栈 与隧 道 技 术 的 特 点 我 们 可 以 提 出
,

用 户 在 网络过 渡后 期 所 有 网络设备都能 够提

,

基 于 这 两 种 基 本 过 渡技 术 的 网 络 过 渡 方 案
基 于双 协 议 栈技 术 的 网 络过 渡
,




,

特性 而
,

的应 用 也 已 经 完 全发 展 起来 此
,
,

时 需 将接 人 网 络 升级 到 终 由于 完成 由
,

实 现 双协议 栈 网 络 最
,

,

双 协 议 栈技 术 的 优 势 是 互通 性 好 各 种 应 用 的发 展 可 以 不 受 网 络 变 化 的影 响
,

的应 用 逐 渐 消 失 使 接 人 网 汇 聚 层 网



但 是 双 协议栈 技术 的
,

络甚至 骨 干 网络的


特性 都 逐 渐 退 出服 务
网络

,

网络

缺 点 同 样 明 显 首 先 在部 署 方 面 需 要 耗 费 大量 投 资 将
网络 升 级 为

网络 过 渡到

胡 巧 双 协议栈 网 络
,



对于 骨 干 网络
, ,

在 过 渡过 程 中
有的

可 能会依然 存在
,

地址短缺 地址 但是 地址

,

的 高端 设备 来 说 可 通 过 软 件 升 级 完 成 但 对 于 接 人
网 络 的 中低 端 设 备 来 说 软件升 级 基 本 不 可 行 只 能
,

的 问题 为 了 避 免这 个 问 题 的 出现 可 以 考 虑 按 照 现

击 用 》 几 翻

地 址分 配 方 案 为 用 户 提 供

进 行 设 备替换 网 络 投 资得 不 到 保 障 其 次 双 协 议 栈
,

,



可 能 有 一 些 服 务需 要 为 用 户 提 供 固 定 的

,



何络 绷 赞

而 隧 道 方 式 为 用 户 提供 的

地 址是 依赖 于 用 户 的 地址也
,

才能 更顺利 地 以 较小 的 代价实 现 平 稳过渡


网络 向



地址 的

,

用 户通 过 隧道方式得到 的
,
,

是 一 个动 态 的
固定

地 址 为 了解 决 这 个 问 题 需 要 对
今考 文 献
,

隧 道 技 术进行 改 进 以 满 足 在 隧 道 条件 下 为 用 户 提 供
地 址 的方 法



,

,

如 果 上 述 方 案 能 够顺 利 地 实 施 支撑 的
心 的新一 代 展 目前


,

那 么 目前 为核 应用



,

,

将会 平 稳 成 功 地 过 渡 到 以


,

在新一代
,

上 不 仅可 以 开


,

,

,

上 的所 有业 务 和 应 用 随 着
,

的不 断发展

将会创造 更加 辉煌 的未 来 信 息



,

?



,

世界





,



】 ,
,








,

结 语
自身 的 局 限 性 注 定 了 的到来

,

但从




北 京 机 械 工 业 出版 社
, ,





,

的过 渡 是 一 个 相 当长 的 时 期


从 目前 的

情 况来 看 在 不 同 的过 渡 时 期 不 同 的 网 络 环 境 应 分
别 采用 不 同的 过 渡 技 术 和方 案
迄今为止
,

申丽 萍 申瑞 民 滩 卜币 平 滑 过 渡 技 术 的 研 究 上 海 交 通 大 学学报

,






,

详解 沙 斐 程 莉 周 立 等译 北 京
,
,

还 没 有 一 种 普遍适 用 的 标 准 过 渡方
,

机械工业 出版社



,

现 有 过 渡 方 案 各 有 优 缺 点 和 各 自不 同 的 适 用 范


冷津生

,

洪佩 琳 下 一 代
,

的 网络 技 术 北 京 人 民
收稿
日期
一 一

围 只 有 进 行 科 学 的 分 析 在 不 同 的 过 渡时 期 明 确 应
,

邮 电 出 版社

用 的 类 型 范 围 和 网 络 环 境 合理选 择转换 过 渡 方 案
,

,



,



,

“ 川 } 口 少 翻 什 一 砂 砚 钱 异 首 万 毖 饥 』





,

峨 为 叉


,




代吐

吧 面
,







,






去 用 翻 儿




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