4ipv4互联技术的探讨与实现 - -潘江敏定稿

目录

一、IPV6协议与IPV4协议简介 .................................................................................................... 2 （一）IPV4协议 ......................................................................................................................... 2 （二）IPV6协议 ......................................................................................................................... 2 （三）IPV6与IPV4的区别 ....................................................................................................... 3 1 、扩展了路由和寻址的能力 .............................................................................................. 3 2、报头格式的简化................................................................................................................ 3 3、对可选项更大的支持 ........................................................................................................ 3 4、内置的安全性.................................................................................................................... 3 5、可扩展性 ........................................................................................................................... 4 二、IPV4与IPV6网络之间的通信 ................................................................................................ 5 （一）双协议栈技术 .................................................................................................................. 5 （二）网络地址转换/协议转换(NAT-PT)技术 ........................................................................ 5 三、IPV4与IPV6互联技术解决方案 ............................................................................................ 7 四、IPV4/IPV6互连通信实验模型构建 ........................................................................................ 8 （一）IPV4/IPV6网络互连的实现 ............................................................................................ 8 （二）IPV6节点的实现 ............................................................................................................. 9 （三）路由器的配置 .................................................................................................................. 9 （四）DNS服务器的配置 ....................................................................................................... 10 五、结论......................................................................................................................................... 11 致 谢 .............................................................................................................................................. 12 参考文献......................................................................................................................................... 13

IPv6与IPv4互联技术的探讨与实现

作者：潘江敏

[摘 要]Internet网络规模日溢澎涨，而IPv4网址却已是濒临枯竭。现如今，IPv6协议的产生，将进一步

完善IP网络。然而，在现在以及未来的一段时间内IPv4协议仍会占据着网络的领导地位，能否顺利地实现从IPv4到IPv6的过渡也是IPv6将会是进入下一代网络置为关键的一步。

[关键词]IPv4、IPv6、互联、实现

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一、IPv6协议与IPv4协议简介

互联网协议 (Internet Protocol)是规范计算机网络中数据传送的一套协议。目前使用的是IPv4，IPv6在试验阶段。

（一）IPv4协议

目前的全球因特网所采用的协议族是TCP/IP协议族。IP是TCP/IP协议族中网络层的协议，是TCP/IP协议族的核心协议。目前IP协议的版本号是4(简称为IPv4)，IPv4的地址位数为32位，也就是最多有2的32次方的计算机可以联到Internet上。近十年来由于互联网的蓬勃发展，IP位址的需求量愈来愈大，使得IP位址的发放愈趋严格，各项资料显示全球IPv4地址可能在2005至2010年间全部发完。

IPv4是互联网协议（Internet Protocol，IP）的第四版，也是第一个被广泛使用，构成现今互联网技术的基石的协议。1981年Jon Postel在RFC791中定义了IP。

应用层 传输层 网络层 FTP TCP IP ICMP SMTP HTTP UDP ARP

图1.1 TCP/IP协议栈示意图

?? （二）IPv6协议

IPv6是是下一代互联网的协议，它的提出最初是因为随着互联网的迅速发展，IPv4定义的有限地址空间将被耗尽，为了扩大地址空间，IPv6采用128位地址长度，几乎可以不受限制地提供地址。在IPv6的设计过程中除了一劳永逸地解决了地址短缺问题以外，还考虑了在IPv4中解决不好的其它问题，主要有端到端IP连接、服务质量(QoS)、安全性、多播、移动性、即插即用等。

IPv6需要在整个互联网和它所连接到的设备上建立对IPv6的支持，从IPv4访问时的转换过程中，在网关路由器(IPv6<-->IPv4)还是需要一个IPv4地址和

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一些NAT(共享的IP地址)，增加了它的复杂性，还意味着IPv6许诺的巨大的空间地址不能够立刻被有效的使用。

（三）IPv6与IPv4的区别

1 、扩展了路由和寻址的能力

IPv6把IP地址由32位增加到128位，从而能够支持更大的地址空间，估计在地球表面每平米有4*lO^18个IPV6地址，使IP地址在可预见的将来不会用完。IPv6地址的编码采用类似于CIDR的分层分级结构，如同电话号码。简化了路由，加快了路由速度。在多点传播地址中增加了一个“范围”域，从而使多点传播不仅仅局限在子网内，可以横跨不同的子网，不同的局域网。 2、报头格式的简化

IPv4报头格式中一些冗余的域或被丢弃或被列为扩展报头，从而降低了包处理和报头带宽的开销。虽然IPv6的地址是IPv4地址的4倍。但报头只有它的2倍大。IPv6的地址分配一开始就遵循聚类(Aggregation)的原则，这使得路由器能在路由表中用一条记录 (Entry)表示一片子网，大大减小了路由器中路由表的长度，提高了路由器转发数据包的速度。 3、对可选项更大的支持

IPv6的可选项不放入报头，而是放在一个个独立的扩展头部。如果不指定路由器不会打开处理扩展头部。这大大改变了路由性能。IPv6放宽了对可选项长度的严格要求(IPv4的可选项总长最多为40字节)，并可根据需要随时引入新选项。IPv6的很多新的特点就是由选项来提供的，如对IP层安全(IPSEC)的支持，对巨报(jumbo gram)的支持以及对IP层漫游(Mobile-IP)的支持等。加入了对自动配置(Auto-configuration)的支持。这是对DHCP协议的改进和扩展，使得网络(尤其是局域网)的管理更加方便和快捷。 4、内置的安全性

IPv6协议支持IPSec，这就为网络安全性提供了一种基于标准的解决方案，并且提高了不同IPv6实现方案之间的互操作性。IPSec由两种不同类型的扩展头和一个用于处理安全设置的协议所组成。验证头（AH）为整个IPv6数据包（除

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了在传输过程中IPv6头必须改变的字段外）提供了数据完整性、数据验证和重放保护。封装安全报文（ESP）的头和尾也为ESP封装报文提供了数据完整性、数据验证、数据机密性和重放保护。在单播通信中用于处理IPSec的安全设置的协议通常是Internet密钥交换协议（IKE）。 5、可扩展性

IPv6可以很方便地实现功能的扩展，这主要通过在IPv6协议头之后添加新的扩展协议头方式来实现。IPv4协议头中的选项最多可以支持40个字节的选项，而IPv6扩展协议头的长度只受到IPv6数据包长度的限制。

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