IPv4到IPv6升级改造技术研究

IPv4到IPv6升级改造技术研究

杨晓勇,刘薇

贵州江南航天信息网络通信有限公司

网络对于这个世界的影响日以深刻，可以说从根本上改变着人们的生活方式。随着社会的进步，网络也必须保持对应的进步状态，才能实现其应用的支持价值。从发展的角度看，IP协议从IPv4朝向IPv6迈进，可谓网络技术的必然趋势所在。

一、IPv4的不足与IPv6的优势

IPv6的提出，从发展需求的角度看，主要有两个突出特征，其一在于安全，其二则在于物联网所带来的对于更多IP的要求。当然在这两个比较突出的需求的带动之下，IPv6的变更并不止于此，对应的地址格式以及包头结构等，也都发生了变化。除此以外，对于移动应用的支持，也是IPv6对于时代发展的又一个响应，当然这个角度的响应，固然是移动时代本身的到来所推动，但同样也是物联网的一个隐含需求。

因此，想要更好地理解IPv6的优势，也必须从这三个方面入手：

首先对于安全领域而言，服务质量（QoS，QualityofService）和安全性能是需要重点考察的两个方面。IPv4协议只能提供面向无连接的、不可靠的、端对端分组发送业务，从根本上看，是一种尽力传输数据的机制。这种机制对于早期的互联网而言比较适用，因为早期网络环境本身不健全，人们对于网络的依赖性也相对有限，因此采用此种机制展开传输，是完全符合网络发展初期的整体背景的。但是就目前而言，人们对于数据传输的需求呈现出刚性特征，网络建设也较以往更为成熟，因此精简了报头信息的IPv6，采用聚类机制减小了路由表容量，有效提高了通过路由转发数据包的速度，也有利于提供低延时和低丢包率的服务。而在安全水平方面，IPv4本身就存在安全漏洞，其对于网络层数据包的真实性以及安全性等方面的认证机制存在严重不足。对于这一方面，IPv6通过网络层数据加密和校验可以完全避免，其内部设置了必选的IPsec安全协议选项，能够支持数据完整性的保障，通过端对端加密认证，来实现数据安全。

其次，地址空间方面，IPv6直接提供更为庞大的空间规模。IPv4中IP地址长度为32，对应的可以支持232-1个地址，但是IPv6的地址长度达到了128，因此能够支持起2128-1个地址。在地址数量的变化之下，地址格式也发生了变化。IPv4的32位地址一共被划分成为4个地址节字段，每个节长8位，用十进制记录。而IPv6的128位地址一共被划分成为8个地址节，每个节长16位，用十六进制书写。

最后，对于移动应用的支持方面，IPv4只能支持单独的移动IP业务，并且相对于IPv6而言，其节点配置相对复杂。如果移动应用要求比较频繁的IP地址变换，在IPv4环境下无疑会造成一定的困扰。对于IPv6而言，其在动态主机配置协议（DHCP，DynamicHostConfigurationProtocol）的支持之下，能够完全支持IP地址的自动配置，因此极大地提升了网络管理工作的效率，尤其适用于移动应用场景中，以即插即用的状态提供移动服务。

二、从IPv4到IPv6融合升级策略

虽然从IPv4到IPv6是一个网络环境的显著性能提升，但是长久以来网络都能坚持IPv4工作协议，因此想要大面积实现改善，仍然存在一定的难度。可以说，IPv4必然还需要在比较长的一段时间内，与IPv6共存于网络环境。因此，如何实现二者的融合共存，如何实现IPv4朝向IPv6的过渡，是当前网络面对的重要问题。

在IPv4到IPv6融合共存的漫长过程中，二者之间的互通主要依靠三种技术来加以实现，即双栈协议、隧道以及协议转化。

双栈协议技术是早期的一种过渡性技术，从根本上看，是确保设备层面能够同时实现对于IPv4以及IPv6二者的支持。可以说，这是一种基于硬件的较高要求，虽然能够实现网络环境中IPv4以及IPv6的兼容，但是因为需要双路由基础设施，因此从本质上看，反而增加了网络的复杂程度。

与双栈协议技术相比，隧道技术在这个过渡的过程中显得更为常见，也呈现出更好的适用性。隧道技术主要是服务IPv6网络之间的通信，即在网络过渡初期，更多区域保持IPv4的时候，IPv6更像是信息的孤岛，因此建立起对应的隧道，供这些信息孤岛实现数据传输。此种应用尤其是对于远程企业数据网络环境适用。在隧道的入口处，数据报文会利用IPv6协议封装入IPv4数据包内，并且路由信息和地址信息均呈现出IPv4特征，便于IPv4能够对其进行妥善的投递。在数据包送到到目标网络的时候，再取出对应的IPv6报文，转发给目标节点。隧道技术需要隧道的出入口设备能够支持起双栈协议和隧道技术，但是对于中间的传输设备则没有要求，即在数据包的转发过程中，网络环境一直都坚持IPv4协议进行工作。除了比较常规的保持IPv6信息孤岛之间的互通隧道以外，为IPv6和IPv4不同类型的网络环境之间搭建起隧道，同样是隧道的重要职能之一。但不管哪种类型的隧道，都是要求在隧道的两端实现协议的转化，其传输的中间环节，大多保持IPv4协议标准予以实现。

最后，协议转化技术可以说是实现IPv6与IPv4之间保持互通的根本方案，两类网络通过协议转换器进行连接。协议转换器能够通过修改报文头部的信息，来实现对于IPv6和IPv4二者的互通，这是一种比较根本的互通方案，但是对应的也会增加网络环境中的资源开销，降低数据包转发工作效率。

三、结论

虽然IPv6的优势已经十分突出，但是固有的IPv4完全退出应用环境却并非朝夕之事。面对这种情况，应当依据实际情况和经济特征，来妥善选择对应的技术，兼顾安全、性价比以及管理特征、工作效率等多个因素，构建起具有良好适用特征的网络。

参考文献：

[1]王晓峰,吴建平,崔勇.互联网IPv6过渡技术综述[J].小型微型计算机系统,2006,27(3):386-390.