三種IPv4和IPv6過渡技術對比

 現有的互聯網主要是基于IPv4協議的。這一協議的成功促成了互聯網的迅速發展。但是，隨著互聯網用戶數量不斷增加以及對互聯網應用的要求不斷提高，IPv4的不足逐漸凸顯出來。其中最尖銳的問題就是不斷增長的對互聯網地址資源的巨大需求與IPv4地址空間不足之間的矛盾，目前可用的IPv4地址已經分配了70％左右，而且B類地址已經基本耗盡。而采用長度為128字節IP地址的IPv6協議，則徹底解決了IPv4地址不足的難題，并且在地址容量、安全性、網絡管理、移動性以及服務質量等方面有明顯的改進，IPv6也成為下一代互聯網絡協議采用的核心標準之一。 

　　在IPv6成為主流協議之前，首先使用IPv6協議棧的網絡希望能與當前仍被IPv4支撐著的互聯網進行正常通信，因此必須開發出IPv4／IPv6互通技術以保證IPv4能夠平穩過渡到IPv6。此外，互通技術應該對信息傳遞做到高效無縫。國際上IETF專門對于IPv4／IPv6過渡問題和高效無縫互通問題開展了研究。由于互聯網的規模以及目前網絡中數量龐大的IPv4用戶和設備，IPv4到IPv6的過渡不可能一次性實現。所以IPv4到IPv6的過渡必須是一個循序漸進的過程。能否順利地實現從IPv4到IPv6的過渡也是IPv6能否取得成功的一個重要因素。 

　　IPv6在設計的過程中就已經考慮到了IPv4到IPv6的過渡問題，并提供了一些特性使過渡過程簡化。目前針對IPv4到IPv6過渡問題已經提出了許多機制，它們的實現原理和應用環境各有側重。 

　　目前，應用比較廣泛的過渡策略主要包括雙棧策略、隧道策略以及翻譯策略。 

　　雙棧策略是指在網絡節點中同時具有IPv4和IPv6兩個協議棧，這樣，它既可以接收、處理、收發IPv4的分組，也可以接收、處理、收發IPv6的分組。對于主機來講，“雙?！笔侵钙淇梢愿鶕枰獊韺I務產生的數據進行IPv4封裝或者IPv6封裝；對于路由器來講，“雙?！笔侵冈谝粋€路由器設備中維護IPv6和IPv4兩套路由協議棧，使得路由器既能與IPv4主機也能與IPv6主機通信，分別支持獨立的IPv6和IPv4路由協議，IPv4和IPv6路由信息按照各自的路由協議進行計算，維護不同的路由表。IPv6數據報按照IPv6路由協議得到的路由表轉發，IPv4數據報按照IPv4路由協議得到的路由表轉發。雙棧策略的優點是概念清晰，易于理解，網絡規劃相對簡單，同時在IPv6邏輯網絡中可以充分發揮IPv6協議的所有優點（如安全性、路由約束、流的支持等方面）。但是雙棧策略也存在如下缺點：對網元設備的要求較高，要求其不但支持IPv4路由協議，而且支持IPv6路由協議，這就要求其維護大量的協議和數據。另外，網絡升級改造將牽涉到網絡中的所有網元設備，投資大、建設周期比較長。 

　　隧道策略是IPv4／IPv6過渡中經常使用到的一種機制。所謂“隧道”簡單地講就是利用一種協議來傳輸另一種協議的數據的技術。在IPv6發展初期，必然有許多局部的純IPv6網絡，這些IPv6網絡被IPv4骨干網絡隔離開來，為了使這些孤立的“IPv6島”互通，就采取隧道技術的方式來解決。利用穿越現存IPv4因特網的隧道技術將許多個“IPv6孤島”連接起來，逐步擴大IPv6的實現范圍。隧道技術的工作機理就在IPv6網絡與IPv4網絡間的隧道入口處，路由器將IPv6的數據分組封裝入IPv4中，IPv4分組的源地址和目的地址分別是隧道入口和出口的IPv4地址。在隧道的出口處再將IPv6分組取出轉發給目的節點。目前應用較多的隧道技術包括構造隧道、6to4隧道以及MPLS隧道等。目前的隧道技術主要實現了在IPv4數據包中封裝IPv6數據包，隨著IPv6技術的發展和廣泛應用，未來也將會出現在IPv4數據包中封裝IPv6數據包的隧道技術。隧道技術能夠充分利用現有的網絡投資，因此在過渡初期是一種方便的選擇。但是，在隧道的入口處會出現負載協議數據包的拆分，在隧道出口處會出現負載協議數據包的重組。這就增加了隧道出入口的實現復雜度，不利于大規模的應用。 

　　雙棧策略解決了IPv6與IPv4的共存問題，但是在網絡的過渡時期不可能要求所有的主機或終端都升級支持雙棧，在網絡中必然存在純IPv4主機和純IPv6主機之間進行通信的需求，由于協議棧的不同因此很自然地需要對這些協議進行翻譯轉換。對應協議的翻譯可以分為兩個層面來進行，一方面是IPv4與IPv6協議層的翻譯，另一方面是IPv4應用與IPv6應用之間的翻譯。前者主要是通過NAT－PT技術實現的，后者則主要通過應用代理網關ALG來實現。NAT－PT實現了網絡層的協議翻譯；應用代理網關則實現應用層的協議翻譯，對于不同的應用，需要配置不同的應用代理網關。翻譯技術的優點是不需要進行IPv4，IPv6節點的升級改造，缺點是IPv4節點訪問IPv6節點的實現方法比較復雜，網絡設備進行協議轉換、地址轉換的處理開銷較大。因此，該策略一般是在其他互通方式無法使用的情況下使用。 

　　目前，還沒有一種普遍適用的過渡技術，上文所述的各種過渡策略均有其各自的優點和缺點，有著各自的適用環境。因此，在實際網絡建設中，應根據擴展性、安全性、網絡性能等多方面因素綜合考慮選擇適合網絡自身特征的過渡策略。