网络协议中IPV6与IPV4的过度技术研究

辛晶 张艺瑾 张海红

摘  要：国际互联网工程任务组在1998年便完成了IPV6协议族的标准化制定，对比IPV4而言，IPV6有着更大的地址空间，在安全上以及通信上均融合了更为先进的网络技术，同时经过多年的研究，技术也逐渐成熟。本文将首先介绍IPv4与IPV6各种的不同特征，同时重点阐述了多种过渡技术，总结了其技术特点及应用环境。

关键词：IPv4;IPv6;隧道技术;协议转换

随着信息技术的快速发展，网际协议版本4（Internet Protocol version 4，IPv4）被广泛推广使用了十多年，在技术领域取得了较大进步，不过也正是由于互联网的庞大导致IPV4的地址短缺问题越加突显。基于该种条件下，互联网协议第6版（Internet Protocol Version 6，IPv6）应运而生，IPV6很大程度上弥补了IPv4的不足之处。而为了确保两者的兼容性，则需要采用互联技术让其平稳过渡。本文将對IPV6与IPV4的几种过渡技术进行分析。

1.相关概述

IPV4是第一个被广泛应用的协议，也是目前网络协议的基石。IPV4地址空间为32位，最多有232个计算机能够连接到Internet。主要特点表现为四个方面，第一，IPV4地址空间小于40亿，而实际能够使用的空间则更少。第二，IPv4独立于特定的网络硬件，能够运行在局域网、广域网中，设备拥有唯一的地址。第三，并不区分网络终端主机和终端设备，路由协议管理路由表记录，目前常用的路由协议有边界网关协议、路由信息协议等。第四，缺少安全性支持，网络节点配置复杂，无法满足用户需求。

IPV6是互联网工程任务组设计的用于替代IPV4的下一代IP协议，它解决了IPV4的多种不足，例如服务质量、安全性、地址短缺问题等。IPV6的地址长度是IPV4的4倍，很大程度提升了吞吐量和网络传输的效率，其次IPV6拥有更高的安全性，增加了组播支持及对流支持，确保了服务质量。总体来说，他们两者之间的不同主要体现在6个方面，分别为地址空间的大小、网络安全性能、路由表现形式、多播技术、报头格式以及对移动性支持的不同。

2.IPv6和IPv4过渡技术

IPv6与IPv4从本质上而言是一致的，只有当主机在在不同协议之间通信时才有区别，不需要单独设立域名解析及路由。若两个网络协议不同及环境也不同，那么两个网络协议的地址就会存在不一致性。由此，IPV4过渡到IPV6可以分为网络过渡、用户过渡、应用程度过渡。而过渡中较为常见的几种技术有多播技术、双栈技术、隧道技术以及协议转换技术。以下将对这几种技术进行分析。

2.1多播技术

IPV4多播技术最大的优势在于能够节省网络资源以及提高网络传输率，通过多播路由器运行多播协议，将目的地址作为多播地址。Ipv6多播技术则可以更加高效的对多点接收、单点发送的问题给予解决，节省了网络宽带的使用，实现了单点到多点的数据传输。在IPV6多播技术中，其多播分发树是关键，主要数据均需要通过多播分发树进行发送。

2.2双栈技术

双栈技术主要指的是在设备的终端安装IPv4和IPv6，通过IPv4和IPv6报文的接收和发送、设备的接收和处理以及信息流的转发。该技术形成两个并行网络，在操作过程中通过域名系统查询主机协议类型，同时提交协议处理函数，再按照所返回的协议类型采用对应的地址。该技术对于IPv6与IPv4节点的兼容操作十分简便且有效，是目前最实用的一种过渡技术。

2.3隧道技术

隧道技术指的一种通过互联网络的基础设施在网络之间传递数据，隧道技术将一个协议的报文封装在另一个协议中，从而实现不同协议通信的目的。各种不同类型的隧道技术能够应用到不同的场景，能够让小的IPv6网络通过IPv4主干网络进行传输，随后汇聚成大的IPv6协议网络，最终实现IPv6协议网络的应用。隧道技术可以实现良好的互通性，在路由设备上将IPv6封装在IPv4的头部，在传输设备的端点再将IPv6取出封装，递交给IPv6目的协议栈，最终实现隧道传输。隧道技术具有操作简单、安全性强的特征，只需要在隧道的入口及出口出进行修改即可实现两者之间的通信。

2.4协议转换技术

协议转换技术通俗来说即是一种翻译技术，主要包含IP/ICMP、NAT-PT、BIS、SOCKS64、BIA等。这些技术可在IPV6中全部应用，但针对IPV4则存在一定局限性，需要采用协议转换技术对两个IP协议头部转换。

例如NAT-PT技术在进行地址转换的同时也进行协议的转换，完全支持IPv4网络和IPv6网络传输。在IPv4地址池中挑选指定的地址给IPv6，作为通信暂时对应的地址，然后建立IPv4地址与IPv6地址的映射表。该技术的优势在于实施成本低，过程简单且易于操作，不需要IPv6升级改造;缺点在于是IPv4和IPv6节点比较复杂，网络协议转换、地址转换的开销大。BIS技术主要在IPv4主机上运行，在IPv4栈中添加了3个扩展模块，即扩展域名解析模块、转换模块、地址映射模块。BIA技术是在双栈主机模块中添加特殊的扩展模块，达到数据包转换的目的。

3.结语

IPV4向IPV6过渡是IT技术发展的必然趋势，IPV6能从根本上解决了IPV4地址紧缺的局面，并且IPV6具备更先进的设计理念，在安全、通信性能上具有更大的优势。近年来所生产的网络设备和通信终端几乎都支持IPV6协议栈，为IPV6的部署实施提供了物理基础。在实施过渡的时候，要依据具体网络环境和需求，选择合适的或者是多种过渡技术组合的过渡方案，在满足过渡要求的基础上，要兼顾安全、性能及管理性。

参考文献

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