IPv4／IPv6综合组网技术的基本原理

1引言

随着IPv4向IPv6过渡技术的研究，对行业的深入了解，过渡问题也是认识的深化，这一问题通过IETF的迁移（迁移），过渡（过渡），集成，互操作性（整合）（互操作性）（共存）长期并存的阶段。从长远来看，IPv4和IPv6在网络技术将共存很长一段时间（共存），未来IP网络将整合（整合）的IPv4网络和IPv6网络。

综合网络化的2个基本原则

在具体的IPv4 /讨论V6集成网络技术，首先需要根据具体的原则应明确的是一个综合性的网络，这些原则实际上是IPv4 / v6集成网络的基本要求，进行了讨论和分析了在IPv4 / / V6 v6.the IPv4网络可以综合分为两种原理的网络综合技术的重要依据和参考的原则。

2.1项基本原则

（1）最大限度地保护现有投资（终端用户、ISP、ICP、电信运营商）

在IPv4 /研究V6集成网络的计划，我们需要考虑到所有的网络实体的现有投资，包括设备投资、市场投资、技术储备、人才储备等。只有对现有投资网络技术一个很好的保护和相应的方案可以很好的实用性。

（2）确保IPv4和IPv6主机之间的互操作性

网络中的IPv4主机和IPv6主机必须能够互通，包括IP数据包路由可达性和可达性。只有在交流的基础上可以应用水平的互操作性进行了讨论。

（3）确保现有IPv4应用程序在综合网络环境中正常应用

现有IPv4网络的应用已经支持了大量的用户。IPv6技术在网络中的引入不会影响现有业务。这种影响包括业务绩效的影响、网络可靠性的影响和网络安全的影响等。

（4）为了避免设备之间的依赖，设备的更新必须是独立的。

综合IPv4／V6网络技术，避免了设备升级时设备与耦合的依赖性，各部分网络可以单独选择组网技术，这些技术的选择和设备选择不能限制其他网络组网技术的更新。

（5）集成网络过程易于理解和实现，用于网络管理人员和最终用户。

综合组网过程简单，易于实现。它是网络成功的一个重要因素。复杂的网络化进程不仅增加了网络故障发生的概率，而且影响了用户的后续速度。

（6）提高网络的灵活性，支持网络的逐步升级。用户有权选择何时以及如何过渡。

（7）综合网络化后，网络的服务质量不应显著降低。

IPv6路由器的性能与IPv4路由器的性能水平相比有所下降，双栈路由器的性能不是很高，因此，IPv4／V6的综合网络，整体网络性能可能会下降，但这种下降不会对现有的服务质量产生重大影响。

（8）综合网络化后，网络的可靠性和稳定性不可削弱。

（9）如何充分发挥IPv6在综合网络化过程中的技术优势

IPv6技术的主要目的是解决IP地址空间不足的问题，但同时也增加了诸如网络安全支持等功能，在综合组网技术的研究中，应考虑如何使这些技术优势成为可能。

（10）综合组网方案设计时，必须考虑IPv4和IPv6的V6和未来可能的长期共存。因此，在技术的研究中，我们应该注意，选择的技术能够支持网络的平滑过渡技术，并不会形成在未来的网络过渡的新障碍。

2.2参考原则

（1）在IPv4业务与IPv6业务没有相互影响的前提下，支持IPv4业务与IPv6业务的互通。

在集成网络的早期阶段，需要实现IPv4网络元素与IPv6网络元素的互连，从而分别支持IPv4业务和IPv6业务。这些企业可以独立运作，不互操作。在集成化网络的后期阶段，需要实现IPv4业务与IPv6业务的业务互操作性。

（2）从边缘向骨干逐步演进的战略（同时注重从骨干到边缘的战略）

网络演进的策略（从边缘到骨干或从骨干到边缘）在IPv4 /研究是一个有争议的问题V6集成网络技术。一般来说，网络中的IPv6技术的引入主要是为了解决IP地址空间不足的问题，且消耗大量的IP地址是网络的边缘，因为网络终端数量、网络接入设备、采集设备是远远超过城域核心网和骨干网的数量，所以采用IPv6技术在网络边缘可以有效解决IP地址空间不足的问题。另一方面，骨干网络、城域网核心的设计原则是简单和效率T，和目前的实际情况来看，IPv6路由器的路由转发性能低于IPv4路由器的性能，因此在城域核心网和骨干网应使用IPv4协议，没有迫切需要升级IPv6协议对这部分网络，确保长期相对稳定的核心网和骨干网有利于持续、稳定发展的网络。因此，从边缘到骨干的渐进进化策略得到了大多数研究者的认可。

（3）与原有网络相比，网络的管理功能有待加强。

将ip技术引入电信网后，网络的管理模式和运行模式将不再按照Internet相关的模式进行。IPv4网络的现有技术和管理问题逐渐暴露出来，得到越来越多的研究者的支持。在IPv4／V6综合组网技术的研究中，应同时考虑这两个方面，提高网络的可管理性和可维护性。

（4）应考虑集成网络对用户身份验证和计费方法的影响。

计费和IP网络认证一直是一个重要的研究热点，这一问题在电信网络中尤为突出，在IPv4网络当前计费认证问题有一些解决方案，这些措施在实际网络中也得到了应用，在一定程度上取得了一定的成果。但是，在网络的IPv6技术介绍使得问题更加复杂，有时会有重复计费和认证。

（5）应考虑使用IPv4地址资源。

在IPv4／V6集成网络中，对IPv4地址的不同需求的集成网络技术是不一样的，一些组网技术仍然需要大量IPv4地址，因此IPv4地址是需要综合网络技术研究的需要。

（6）应考虑最终用户能带来的利益（业务、兴趣等）。

IPv6技术在IPv4网络中的引入可以解决运营商IP地址空间不足的问题，但网络升级给最终用户带来什么好处，或者最终用户有什么理由支持这种升级呢升级之后，它可以提供更好的服务，或增加新的业务种类，并形成新的商业兴趣点，这是刺激用户积极跟进的重要因素。升级后的网络，只有用户的增加，用户满意度和业务收入的增加能促进运营商升级过程。

（7）电信运营商要有明确的网络转型计划。

网络的升级是一种参与的网络各方面的重要问题，因此，运营商应该有一个长远的规划和实施计划，这个计划应与企业和网络技术路线的发展方向保持一致，避免网络升级过渡的盲目性以及由此产生的混乱。

（8）对现有IPv4网络（NAT、地址规划等）存在的问题进行整体的考虑。

在IPv4／V6综合组网技术的研究中，应充分分析和研究现有IPv4网络中存在的问题，以解决或避免这些问题在综合组网方案中的应用。

（9）网络各部分之间的技术选择应是独立的。例如城域核心网、接入网和居民网都可以选择不同的技术。
3现有的综合网络技术

3.1双栈策略

双栈策略是IPv4和IPv6的两个栈同时进行的。它不仅可以接收过程中，接收和发送IPv4包，还接收、处理接收的IPv6数据包，主机（终端），双栈就意味着它可以是IPv4或IPv6封装封装的业务需要生成的数据，双栈路由器；指的是IPv6和IPv4两套在路由器的路由协议栈的维护，路由器可以与IPv4与IPv6主机通信的主机可以分别独立，支持IPv6和IPv4路由协议，IPv4和IPv6的路由协议根据分别计算不同的路由表维护的路由信息。IPv6数据报是根据路由表并转发IPv6路由协议，根据IPv4路由协议获得的路由表转发IPv4数据报。

3.2隧道策略

隧道策略是IPv4／V6综合网络技术中常用的一种机制，所谓隧道；它是一种简单的数据技术，它使用一个协议来传输另一个协议，隧道包括隧道的入口和隧道的出口（隧道的尽头）。这些隧道端点通常都是双栈节点。在一个协议的形式在隧道的入口，其他协议数据封装和发送。在隧道的出口处，接收协议数据封装，和相应的处理。在隧道的入口，它通常是必要的保持一些隧道的相关信息，如记录隧道MTU参数。在隧道的出口处，打包的数据过滤，防止恶意攻击来自外部，通常是安全的。

隧道的配置方法分为手动和自动配置隧道，隧道的自动配置可分为兼容地址自动隧道、6to4隧道，6over4、ISATAP、MPLS隧道，GRE隧道，这些隧道的实现原理和技术细节都不相同，也有不同的应用场景。

典型的隧道技术主要包括：

（1）配置隧道

IPv4网络配置隧道对通信场合的需求主要用于单个IPv6主机或网络，这种方法的优点是实现比较简单，缺点是可扩展性差，当IPv6主机或网络通信需要长隧道配置和维护工作量时。

（2）6to4隧道

6to4隧道是一种全自动隧道。这也是一种已经被IETF关注网络过渡机制，并已进行了深入的研究，具有广阔的应用前景。6to4隧道的主要应用环境是，它使孤立的IPv6子网或纯IPv4网络的IPv6站点连接与其他类似的网站进行沟通时，他们没有连接纯IPv6。

（3）兼容地址自动隧道

兼容地址自动隧道是IETF在RFC中规定的一种自动隧道，但目前不建议采用这种隧道方法。

（4）6over4

的6over4机制通常只应用于网络的边缘，例如企业网和接入network.6over4可以连接分离的IPv6主机不直接连接到IPv6路由器通过IPv4组播域作为虚拟链路层形成IPv6。通过这种机制，IPv6可以独立于底层的链接可支持multicast.6over4机制在IPv4网络需要支持组播功能的IPv4子网。然而，大多数网络目前没有多播功能，因此在实际应用中很少使用。

（5）隧道代理

隧道代理通常应用于独立的小型IPv6网站，尤其是独立的IPv6主机分布在IPv4网络需要连接到现有的IPv6网络，隧道代理（TB）提供了一个简化的配置隧道的方法，可以减少繁重的隧道结构，隧道代理的想法是自动提供专用服务器作为隧道代理管理用户的隧道请求。通过tunnelbroker，用户可以很容易地建立隧道连接IPv6网络访问外部可用的IPv6资源。隧道代理机制转变为吸引更多的IPv6用户实现IPv6连接方便快速的早期的IPv6巨大利益。它还为早期IPv6提供商提供了一种非常简单的访问方式。

（6）ISATAP

ISATAP机制（内siteautomatictunneladdressingprotocol，站自动隧道寻址协议）是IETF的RFC中定义，通常应用于网络的边缘，如企业网络或访问network.isatap可以结合6to4技术在IPv4站点连接到IPv6路由器通过自动隧道启用双中心节点，路由器不允许双IPv6路由器共享相同的物理链路，发送的数据包通过IPv4到IPv6自动隧道。

（7）MPLS隧道

MPLS隧道主要应用于骨干网和城域核心网。路MPLS隧道实现了IPv6孤岛互连特别适合那些已经开展了BGP / MPLSVPN业务经营者。这种转变可以使运营商提供IPv6服务不升级现有的核心网络向IPv6网络。

IPv6站点必须连接到一个或多个双层PE运行MP-BGP通过CE。这些PE可以交换IPv6的路由可达信息通过数据加密，并通过隧道传送IPv6数据包。

（8）双层隧道

连接分布式IPv6网络的一种可能的方式是将这些IPv6网络的两层技术，如ATM、PPP、L2TP、等等。这种方法的优点是概念清晰、易于理解，缺点是难以实现的，而且可扩展性差。当有许多需要相互连接的IPv6网络时，不适合采用这种方式。
3.3翻译策略

在网络的过渡时期不需要主机或终端全部升级为支持在双栈网络，必须有纯IPv4和IPv6主机协议栈纯因不同需求之间的沟通，自然对这些协议翻译的需要。该协议的翻译涉及到两个方面，一是对IPv4和IPv6协议层的翻译，而另一个是IPv4应用和IPv6应用之间的翻译。翻译策略可以对应不同的实现技术。NAT-PT和TRT主要应用于网络汇聚层，而BIA和BIS主要是为主机终端。

（1）NAT-PT

相互转换NAT-PT网关可以实现IPv4和IPv6协议栈，包括网络层、传输层协议和应用层协议的转换，协议不能改变原有的和新的协议互操作性，但该技术具有一定的应用局限性：

在拓扑结构上，一个会话中的双向会话需要在同一个路由器上完成，所以地址/协议转换方法更适合只使用一个路由器出口的网络。

有些协议字段在转换时没有完全保持原来的含义。

（2）TRT

传输中继转换器被称为TRT（transportrelaytranslator）适用于纯IPv4网络纯IPv6网络的通信环境。TRT系统位于纯IPv6主机和纯IPv4主机之间，并可以实现翻译（TCP，UDP）/（TCP，UDP）IPv6 / IPv4数据传输继电器可分为两种类型：TCP和UDP继电器继电器。

TRT和NAT-PT的最大区别，TRT的继电器，在TCP / UDP级代理的身份，双方之间的沟通，如分别使用TCP，TCP。无论是中继通信建立TCP连接，TCP通信的双方都是从TCP中继传输，但NAT-PT只扮演一个角色在翻译，不是代理通信。

（3）之二

BIS技术是添加几个模块（译者，扩展域名解析器，地址映射）在双栈主机监控数据流之间的TCP / IP模块和网卡驱动程序，并将IPv4和IPv6数据包。与其他IPv6主机通信时，一些IPv4地址分配给内部主机的相应IPv6主机，这是内部主机仅使用。此外，这种分配过程是通过DNS协议自动完成。主机可以使用现有的IPv4应用程序与其他IPv6主机进行通信，使其能够支持IPv4应用程序同时支持IPv6双栈主机，从而扩大双栈主机的应用领域。此外，国际清算银行的机制m也可以与其他转换机制共存。

（4）BIA

BIA技术增加了一个API译者之间SocketAPI模块和TCP / IP双栈主机模块。它能把IPv4和IPv6的Socket API函数SocketAPI函数之间。该机制简化了IPv4与IPv6之间的转换，不需要IP头的转换。

利用BIA双栈主机假定有TCP / / IPv4和IPv6协议的本地节点上的双协议栈。当双栈主机的IPv4应用程序与其他IPv6主机，API翻译检测在IPv4应用Socket API功能，并要求IPv6的Socket API函数与IPv6主机通信，反之亦然。

4种综合网络技术的比较与分析

选择IPv4／V6综合网络技术应考虑以下几个重要因素。

（1）可扩展性（可伸缩性）

一方面，可伸缩性指的是网络技术能否支持网络平滑的升级。虽然可扩展性差的技术将解决当前的问题，但它也将成为网络升级的障碍，另一方面，它指的是网络中不同部分之间采用的不同技术之间是否存在限制。如果网络的一部分采用6to4机制，还需要支持其他机制如6to4路由器和6to4中继。

（2）安全（安全）

安全性包括很多方面：第一，网络技术是否会破坏原有网络的安全性；其次，网络技术本身是否存在安全漏洞或安全隐患。

（3）性能（性能）

网络技术的性能包括两个方面：它对原有网络的性能和网络性能的影响。

（4）主持人要求（requirementsofhosts）

主要要求包括协议栈、IPv4地址（全局或临时、如何获取和管理）需求、IPv6地址、地址类型、分配策略等。

（5）路由器的要求（requirementsofrouters）

(6) IPv4 address requirement (IPv4AddressRequirement)

当网络按照网络技术组织时，它是如何需要IPv4地址的我们需要全局地址还是临时地址，以及如何管理地址。

（7）IPv6地址的要求（ipv4addressrequirement）

（8）易用性（easeofuse）

网络技术的复杂性直接限制了其应用范围。复杂而难以理解的网络技术将给网络的使用带来许多问题（维护和管理、实施成本等）。

（9）易管理（easeofmanagement）

（10）阶段的应用场景和应用（applicationscenariosandphase）

每一种网络迁移策略及其相应的网络技术各有优缺点，各有其适用环境。这些特点直接影响着网络化技术在综合网络中的选择。

（11）其他因素（因素）

IPv6技术增加了一些支持功能，如网络安全和QoS保证。然而，在某些集成网络环境中，这些附加功能可能不被反映，各种技术的比较结果如表1所示。

5结语

本文分析了IPv4／V6综合组网的基本原理、主要策略和相应技术，有助于理解IPv4／6／6综合组网技术，设计IPv4／W／I的综合组网方案。