IPv6與IPv4之間的通信機制與辦法
發布時間:2022-12-23 文章來源:深度系統下載 瀏覽:
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網絡技術是從1990年代中期發展起來的新技術，它把互聯網上分散的資源融為有機整體，實現資源的全面共享和有機協作，使人們能夠透明地使用資源的整體能力并按需獲取信息。資源包括高性能計算機、存儲資源、數據資源、信息資源、知識資源、專家資源、大型數據庫、網絡、傳感器等。 當前的互聯網只限于信息共享，網絡則被認為是互聯網發展的第三階段。 在前面兩個部分(《IPv6技術之發展現狀和技術原理》《IPv6技術之移動連接特性簡述》)中主要講解了IPv6自身的一些原理和特點，但是由于現存的網絡體系多為IPv4結構，因此，在今后較長的一段時間里都將是兩者相互并存，這就勢必造成兩者之間相互通信的問題，幸好，IPv6的設計者們已經為這個問題準備好了解決方法。 1、背景現狀 在過渡時期，要解決相互通信的問題無非兩類：第一類就是IPv6之間互相通信的問題；第二類就是解決IPv6與IPv4之間的通信問題。 針對這兩類問題已經提出了很多方案，有一些已經相當成熟并形成了RFC（Request For Commnets），有一些還只是作為Internet draft，有待進一步完善。 2、過渡技術 雙協議棧 ( Dual Stack) 采用該技術的節點上同時運行IPv4和IPv6兩套協議棧。這是使IPv6節點保持與純IPv4節點兼容最直接的方式，針對的對象是通信端節點（包括主機、路由器）。這種方式對IPv4和IPv6提供了完全的兼容，但是對于IP地址耗盡的問題卻沒有任何幫助。由于需要雙路由基礎設施，這種方式反而增加了網絡的復雜度。 (2) 隧道技術 ( Tunnel) 隧道技術提供了一種以現有IPv4路由體系來傳遞IPv6數據的方法：將IPv6的分組作為無結構意義的數據，封裝在IPv4數據報中，被IPv4網絡傳輸。根據建立方式的不同，隧道可以分成兩類：(手工)配置的隧道和自動配置的隧道。隧道技術巧妙地利用了現有的IPv4網絡，它的意義在于提供了一種使IPv6的節點之間能夠在過渡期間通信的方法，但它并不能解決IPv6節點與IPv4節點之間相互通信的問題。 (3) 網關轉換（NAT-PT） 轉換網關除了要進行IPv4地址和IPv6地址轉換，還要包括協議并翻譯。轉換網關作為通信的中間設備，可在IPv4和IPv6網絡之間轉換IP報頭的地址，同時根據協議不同對分組做相應的語義翻譯，從而使純IPv4和純IPv6站點之間能夠透明通信。 3、IPv6通信 它是指v6與v6之間的通信，主要方法有以下幾種： 這種隧道的建立是手工配置的，需要隧道兩個端點所在網絡的管理員協作完成。隧道的端點地址由配置來決定，不需要為站點分配特殊的IPv6地址，適用于經常通信的IPv6站點之間。每一個隧道的封裝節點必須保存隧道終點的地址，當一個IPv6包在隧道上傳輸時終點地址會作為IPv4包的目的地址進行封裝。通常封裝節點要根據路由信息決定一個包是否要通過隧道轉發。 采用手工配置隧道進行通信的站點之間必須有可用的IPv4 連接，并且至少要具有一個全球唯一的IPv4地址。站點中每個主機都至少需要支持IPv6，路由器需要支持雙棧。在隧道要經過NAT設施的情況下這種機制不可用。 手工配置隧道的主要缺點是網絡管理員的負擔很重，因為他要為每一條隧道做詳細的配置。 (2) 自動配置的隧道 ( Auto-configured Tunnel ) 這種隧道的建立和拆除是動態的，它的端點根據分組的目的地址確定，適用于單獨的主機之間或不經常通信的站點之間。自動配置的隧道需要站點采用IPv4兼容的IPv6地址，這些站點之間必須有可用的IPv4連接，每個采用這種機制的主機都需要有一個全球唯一的IPv4地址。 采用這種機制不能解決IPv4地址空間耗盡的問題（采用手工配置隧道的站點就不需要IPv4地址）。兩外還有一種危險就是如果把Internet 上全部IPv4路由表包括到IPv6網絡中，那么會加劇路由表膨脹的問題。這種隧道的兩個端點都必須支持雙協議棧（手工配置就不需要）。在隧道要經過NAT設施的情況下這種機制不可用。 (3) 隧道中介(Tunnel Broker) Tunnel Broker不是一種隧道機制，而是一種方便構造隧道的機制。可以簡化隧道的配置過程，適用于單個主機獲取IPv6連接的情況。Tunnel Broker也可用于站點之間，但這時可能會在IPv6的路由表中引入很多條目，導致IPv6的路由表過于龐大，違背了IPv6設計的初衷。用戶可以通過Tunnel Broker從支持IPv6的ISP處獲得持久的IPv6地址和域名。 Tunnel Broker要求隧道的雙方都支持雙棧并有可用的IPv4連接，在隧道要經過NAT設施的情況下這種機制不可用。采用TB方法，可以使IPv6 的ISP可以很容易對用戶執行接入控制，按照策略對網絡資源進行分配。 TB轉換機制包括Tunnel Server(TS)和Tunnel Broker(TB)。server和boker位于不同的計算機上，對于隧道的控制通常是web形式的。 (4) 6 over 4 6 over 4 是一種點到點、點到路由和路由到點的自動隧道技術，它被用作通過Ipv4內部網的Ipv6節點之間的單點或多點連接。這種隧道端點的IPv4地址采用鄰居發現的方法確定。與手工配置隧道不同的是，它不需要任何地址配置；與自動隧道不同的是它不要求使用V4兼容的V6地址。但是采用這種機制的前提就是IPv4網絡基礎設施支持IPv4多播。這里的IPv4多播域可以是采用全球唯一的IPv4地址的網絡，或是一個私有的IPv4網絡的一部分。這種機制適用于IPv6路由器沒有直接連接的物理鏈路上的孤立的IPv6主機，使得它們能夠將IPv4廣播域作為它們的虛擬鏈路，成為功能完全的IPv6站點。基本原理如下圖示。 這種機制把廣域的IPv4網絡作為一個單播的點到點鏈路層。這種機制適合作為V4/V6共存的初始階段的轉換工具，它可以與防火墻、NAT共存，但是NAT box必須具有全球唯一的IPv4地址，并且應有6to4機制和完備的路由功能。在windows2003中的原理如下圖。 4、IPv6/IPv4通信 在這種模型下，任意節點都是完全雙棧的。這時不存在IPv4與IPv6之間的相互通信問題，但是這種機制要給每一個IPv6的站點分配一個IPv4地址。這種方法不能解決IPv4地址資源不足的問題，而且隨著IPv6站點的增加會很難得到滿足，因此這種方法只能用在早期的變遷過程。 (2) Limited Dual Stack Model (限制型雙棧模型) 在這種模型下，服務器和路由器仍然是雙棧的，而非服務器的主機只需要支持IPv6。這種機制可以節省大量的IPv4地址，但是在純IPv6和純IPv4節點之間的通信將會出現問題，為了解決這種問題，必須與其它技術結合使用。 (3) SIIT ( Stateless IP/ ICMP Translation，無狀態IP/ICMP 轉換 ) SIIT定義了在IPv4和IPv6的分組報頭之間進行翻譯的方法，這種翻譯是無狀態的，因此對于每一個分組都要進行翻譯。這種機制可以和其它的機制(如NAT-PT)結合，用于純IPv6站點同純IPv4站點之間的通信，但是在采用網絡層加密和數據完整性保護的環境下這種技術不可用。純IPv6節點和純IPv4節點通過一個SIIT轉換器通信，IPv6節點看到的對方一個IPv4 mapped地址的主機，同時它自己則使用一個IPv4 translated的地址。如果IPv6主機發出的IP分組中的目的地址是一個IPv4 mapped地址，那么SIIT轉換器就知道這個IP分組需要進行協議轉換。 (4) NAT-PT (Network Address Translation - Protocol Translation，網絡地址―協議轉換 ) NAT-PT就是在做IPv4/IPv6地址轉換(NAT)的同時在IPv4分組和IPv6分組之間進行報頭和語義的翻譯(PT)。適用于純IPv4站點和純IPv6站點之間的通信。對于一些內嵌地址信息的高層協議（如FTP），NAT-PT需要和應用層的網關協作來完成翻譯。在NAT-PT的基礎上利用端口信息，就可以實現NAPT-PT，這點同目前IPv4下的NAT-PT沒有本質區別。 該機制適用于過渡的初始階段，使得基于雙協議棧的主機，能夠運行IPv4應用程序與IPv6應用互相通信。這種技術允許不支持IPv6的應用程序透明地訪問純IPv6站點。該機制要求主機必須是雙棧的，同時要在協議棧中插入三個特殊的擴展模塊：域名解析器、地址映射器和翻譯器，相當于在主機的協議棧中使用了NAT-PT。 (5) BIA ( Bump-In-the-API, Internet Draft ) 這種技術同BIS類似，只是在API層而不是在協議棧的層次上進行分組的翻譯，所以它的實現比BIS要簡單一些，因為不需要對IP包頭進行翻譯。BIS與BIA的主要區別是：BIS用在沒有IPv6協議棧的系統上，BIA用在有IPv6協議棧的系統 【相關文章】
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