ipv4与ipv6的共存及整合毕业设计(编辑修改稿)

ipv4与ipv6的共存及整合毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

r protocol version 6（简称 IPv6） 的雏形 [9]。 IPv4 与 IPv6 地址之间最明显的差别在于长度： IPv4 地址长度为 32 位，而 IPv6 地址长度为 128 位。 RFC 2373 中不仅解释了这些地址的表现方式，同时还介绍了不同的地址类型及其结构。 IPv4 地址可以被分为 2 至 3 个不同部分 (网络标识符、节点标识符，有时还有子网标识符 )， IPv6 地址中拥有更大的地址空间，可以支持更多的字段。 IPv4地址一般以 4部分间点分的方法来表示，即 4个数字用点分隔。 例如，下面是一些合法的 IPv4地址，都用十进制整数表示： .1 IPv 4地址也时常以一组 4个 2位的十六进制整数或 4个 8位的二进制整数表示，但后一种情况较少见。 IPv6地址长度 4倍于 IPv4地址，表达起来的复杂程度也是 IPv4地址的4倍。 IPv6地址的基本表达方式是 X:X:X:X:X:X:X:X，其中 X是一个 4位十六进制整数 (16位 )。 每一个数字包含 4位，每个整数包含 4个数字，每个地址包括 8个整数，共计 1 2 8位 (448 = 128)。 例如，下面是一些合法的 IPv6地址： CDCD:910A:2222:5498:8475:11:3900:2020 1030:0:0:0:C9B4:FF12:48AA:1A2B 2020:0:0:0:0:0:0:1 请注意这些整数是十六进制整数，其中 A到 F表示的是 1 0到 1 5。 地址中的每个整数都必须表示出来，但起始的 0可以不必表示。 这是一种比较标准的 I P v 6地址表达方式，此外还有另外两种更加 清楚和易于使用的方式。 某些 I P v 6地址中可能包含一长串的 0 (就像上面的第二和第三个例子一样 )。 当出现这种情况时，标准中允许用 “空隙 ”来表示这一长串的 0。 换句话说，地址 2020:0:0:0:0:0:0:1可以被表示为：2020::1这两个冒号表示该地址可以扩展到一个完整的 128位地址。 在这种方法中，只有当 16位组全部 为 0时才会被两个冒号取代，且两个冒号在地址中只能出现一次。 在 IPv4和 IPv6的混合环境中可能有第三种方法。 IPv6地址中的最低32位可以用于表示 IPv4地址，该地址可以按照一种混合方式表达，即X:X:X:X:X:X:，其中 X表示一个 16位整数，而 d表示一个 8位十进制整数。 例如， 0:0:0:0:0:0: 就是一个合法的 IPv4地址。 把两种可能的表达方式组合 在一起，该地址也可以表示为： ::。 由于 IPv6地址被分成两个部分 —子网前缀和接口标识符，因此人们期待一个 IP节点地址可以按照类似 C I D R地址的方式被表示为一个携带额外数值的地址，其中指出了地址中有多少位是掩码。 即 IPv6节点地址中指出了前缀长度，该长度与 IPv6地址间以 ”/”区分，例如： 1030:0:0:0:C9B4:FF12:04AA:1A2B/60 这个地址中用于选路的前缀长度为 60位。 IPv6的优化 IPv6 以网络的容量和性能为开发的主要方向 ， 在继承了 IPv4 优 点的同时摒弃其缺点。 1. 超大的地址空间 . IPv6 采用 128 比特地址比特数 ， 这意味 IPv6 拥有的地址数目多达*10 的 32 次方。 TCP/IP 路由技术 的作者 Jeff Doyle(CCIE1919)曾经形容 : IPv6 的地址数目充足到可以为地球上的每一粒沙子都分配一个 IP 地址。 2. 全球可达性 . IPv4 的地址空间的局限使得它不足以为每一台接入互联网的设备 都分配唯一的地址。 但是 IPv6 可以做到给每台设备分配一个全球的 ，可达的地址 .包括 PC， IP 电话 ， 照相机 ， 微波炉 ， 汽车 ... 3. 易于 聚合 IPv6 地址将在全球重新部署 ， 可实现有规划的 ， 层次性的等级结构 ，对路由的聚合和网络的管理难度都大大降低。 4. 自动配置 用户将不必像 IPv4 那样配置自己的终端 ， IPv6 将给每一台接入互联网的设备自动分配地址 .并且有良好的移动接入性 ， 实现即插即用。 5. 方便的重编址 由于设计上的缺陷 ， 重新编址对于 IPv4 而言是一个费时且容易出错的任务。 但是在 IPv6 中 ， 重新编址过程设计的很稳定。 因为单播 IPv6提供商之间的转换对最终用户完全透明。 6. 简化的报头设计 IPv4的报头过于复杂 ， 使得网络节点的处理效率不高。 IPv6在保留了一些原有报头字段的基础上 ， 大大简化了报头设计。 如图 图 IPv6 的包头要简单的多 可以看出 ， 无论是在地址空间的大小上 ， 还是在提供网络的可扩展性能上 ， IPv6 都可以充分证明自己的优秀。 它远比 IPv4 更适合现行的互联网。 更重要的是 ， 虽然 NAT 技术的应用使得 IPv4 地址还有剩余空间 ， 但是 NAT 只能在一定程度上暂时减缓地址空间的消耗 ， 无法从根本上解决问题 .。 IPv6 取代 IPv4 只是时间问题 ， 而且为期不远 . 第四章 IPv4 与 IPv6 的共存与整合 平滑过渡 全球互联网经过了 20 年的迅猛发展 ， 其复杂的体系结构 ， 庞大的全球 BGP 路由表 ， 实在超乎人们的想象 .大范围的切换式升级是根本不可能实现的 .因此 ， 由 IPv4 向 IPv6 的过渡必须有条理的循序渐进 ， 这将是一个相对缓慢的过程 . IPv6 与 IPv4 将在相当长的一段时间内协作共存 ， 或许永远共存 . 在此阶段是否能平滑过渡 ， 保持网络的畅通 ， 网络工作者所拟定的策略将显得尤为重要 . 双栈协议 双栈协议是指网络中的主机 ， 服务器和路由器同时 使用 IPv4和 IPv6协议栈。 在使用节点的双栈协议之前 ， 必须修改基于 IPv4 的应用程序 ，使得它们也支持 IPv6。 简单来说 ， 双栈是一种集成方式 ， 让节点能够同时连接到 IPv4 和IPv6 网络 ， 因此节点有两个协议栈。 这两个协议栈可以位于同一个接口上 ， 也可以位于多个接口上。 在下图 (图 )中所展示的这段以太网链路上 ， 同时运行 IPv4 和 IPv6 的路由器就是一个双栈节点 ， 而其他位于以太网上的终端用户 ， 无论运行的是协议 IPv4 还是 IPv6， 其数据分组都能在双栈节点上得到转发。 图 设备可以使用双栈来与 IPv4 和 IPv6 通信 使用双栈方法时 ， 节点将根据目标地址决定使用哪个协议栈。 节点要尽可能使用 IPv6。 而双栈集成就是最常用的方法之一。 对于只支持IPv4 的老式应用 ， 可以使用 TCP 或者 UDP 作为传输层传输数据。 在数据进入协议栈之后 ， 就会被封装进 IPv4 数据包 ， 然后被送到节点的网络上。 对于 IPv4 数据包 ， 以太网帧的协议 ID 字段是 0x0800。 这是 IPv4单协议的运作。 整个过程只是调用了一个只能够处理 32 比特的 IPv4 单协议网络 API(应用接口 )函数。 如图 图 IPv4 的单协议运作 但是当一个 IPV4 应用被修改为同时支持 IPv4 和 IPv6 协议栈时 ，这个应用不仅能够正常运行在 IPv4 上 ， 也同时能够调用具有 128 比特地址处理能力的 API 函数。 数据包进入协议栈后 ， 会根据需要选择 IPv4或者 IPv6 来进行数据包的封装。 图 描述了一个同时支持 IPv4 和 IPv6 协议栈的应用。 同样采用TCP 或者 UDP 作为传输协议 ， 但是该应用优先选择 IPv6 作为协议。 因此 IPv6 的数据包被封装并发送到网络接口。 IPv6 数据包的协议帧 字段是0x86DDIPv4 单协议 的应用 协议 ID (以太网 ) TCP UDP TCP 协议栈 网络 (以太网 ) 0x0800 数据 图 双栈协议的应用图解 尽管一个应用可以改写为同时支持 IPv4 和 IPv6 协议栈 ， 但是双栈节点本身不能随机的决定使用哪一个协议栈来通信。 在已知目的 IPv6主机名的 IPv6 地址时 ， 用户可以手动控制使用 IPv6 建立连接。 但是更多的时候 ， 我们使用名称服务来建立连接。 在 DNS(域名服务 )中 ， 可以配置一个既有 IPv4 地址也有 IPV6地址的 FQDN(完全合格域名 ， 通俗说就是网址 )。 FQDN 可以是一个描述 IPv4 地址的 A 记录 ， 也可以是一个描述 IPv6 地址的 AAAA 记录 ，还可以是同时描述 IPv4 和 IPv6 地址的两种记录。 应用通过在 DNS 服务器的查询就可以获得建立连接的相应类型的地址。 以下是可能出现的查询情况 : 1．查询域名服务 ， 请求 IPv4 地址 当一个应用仅支持 IPv4 时 ， 它就会向 DNS 服务请求主机名的IPv4 地址用于通信。 DNS 会收到 IPv4 的 FQDN 解析请求 ， 由于这是一IPv4 IPv6 的应用 协议 ID (以太网 ) TCP UDP IPv4 协议栈 IPv6 协议栈。