IPv4概念

　　IPv4，是互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（Internet Protocol，IP）的第四版，也是第一個(gè)被廣泛使用，構(gòu)成現(xiàn)今互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基石的協(xié)議。1981年 Jon Postel 在RFC791中定義了IP，Ipv4可以運(yùn)行在各種各樣的底層網(wǎng)絡(luò)上，比如端對端的串行數(shù)據(jù)鏈路(PPP協(xié)議和SLIP協(xié)議) ，衛(wèi)星鏈路等等。局域網(wǎng)中最常用的是以太網(wǎng)。

　　IPv6概念年

　　IPv6是Internet Protocol Version 6的縮寫，其中Internet Protocol譯為“互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議”。IPv6是IETF（互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組，Internet Engineering Task Force）設(shè)計(jì)的用于替代現(xiàn)行版本IP協(xié)議（IPv4）的下一代IP協(xié)議。目前IP協(xié)議的版本號是4（簡稱為IPv4），它的下一個(gè)版本就是IPv6。

　　隨著對IPv4向IPv6過渡技術(shù)研究的不斷深入，業(yè)界對于過渡問題的認(rèn)識(shí)也不斷深入，IETF對于這個(gè)問題的認(rèn)識(shí)經(jīng)歷了遷移（Migration）、過渡（Transition）、集成（Integration）、互操作（Interoperation）長期共存（Co-existence）階段。從長遠(yuǎn)來看，IPv4和IPv6技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)中將長期共存（Co-existence）。未來的IP網(wǎng)絡(luò)將是IPv4網(wǎng)絡(luò)與IPv6網(wǎng)絡(luò)的集成（Integration）網(wǎng)絡(luò)。　　

　　2 綜合組網(wǎng)的基本原則

　　在討論具體IPv4/v6綜合組網(wǎng)技術(shù)時(shí)，首先需要明確的是綜合組網(wǎng)時(shí)所應(yīng)依據(jù)的具體原則，這些原則實(shí)際上是IPv4/v6綜合組網(wǎng)的基本需求，也是討論和分析IPv4/v6綜合組網(wǎng)技術(shù)時(shí)的重要依據(jù)和基礎(chǔ)。IPv4/v6綜合組網(wǎng)時(shí)所需要依據(jù)的原則可以分為必需滿足的原則和參考原則兩種。

　　2.1 必需原則

　?。?）最大限度地保護(hù)既有投資（終端用戶，ISP，ICP，電信運(yùn)營商）在進(jìn)行IPv4/v6綜合組網(wǎng)方案的研究時(shí)，需要考慮到現(xiàn)有的各個(gè)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營實(shí)體的既有投資，這包括設(shè)備投資、市場投資、技術(shù)儲(chǔ)備、人才儲(chǔ)備等多個(gè)方面。只有很好地保護(hù)既有投資的組網(wǎng)技術(shù)和其相應(yīng)的方案才能具有較好的實(shí)用性。

　?。?）保證IPv4和IPv6主機(jī)之間的互通

　　網(wǎng)絡(luò)中的IPv4主機(jī)和IPv6主機(jī)必須能夠互通，包括路由可達(dá)和IP包可達(dá)。只有在兩者互通的基礎(chǔ)上才能談應(yīng)用層面的互通。

　?。?）保證現(xiàn)有IPv4應(yīng)用在綜合組網(wǎng)環(huán)境中的正常應(yīng)用現(xiàn)有IPv4網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用已經(jīng)支持了大量的用戶，IPv6技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)中的引入不能對現(xiàn)有的業(yè)務(wù)造成影響，這種影響包括業(yè)務(wù)性能的影響、網(wǎng)絡(luò)可靠性的影響以及網(wǎng)絡(luò)安全性的影響等多方面。

　?。?）避免設(shè)備之間的依賴性，設(shè)備的更新須具有獨(dú)立性IPv4/v6綜合組網(wǎng)技術(shù)要求避免設(shè)備升級時(shí)設(shè)備之間的依賴和耦合，網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)部分可以單獨(dú)選擇可用的組網(wǎng)技術(shù)，這些技術(shù)的選擇不能制約其他網(wǎng)絡(luò)部分組網(wǎng)技術(shù)的選擇和設(shè)備的更新。

　?。?）綜合組網(wǎng)過程對于網(wǎng)絡(luò)管理者和終端用戶來講要易于理解和實(shí)現(xiàn)綜合組網(wǎng)過程簡單并易于實(shí)現(xiàn)是組網(wǎng)成功與否的一個(gè)重要因素，過為復(fù)雜的組網(wǎng)過程不但增加網(wǎng)絡(luò)故障發(fā)生的機(jī)率，而且也影響用戶的跟進(jìn)速度。

　?。?）提高組網(wǎng)靈活性，支持網(wǎng)絡(luò)漸進(jìn)升級，用戶擁有選擇何時(shí)過渡和如何過渡的權(quán)利（7）綜合組網(wǎng)以后網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量不應(yīng)該有明顯的降低由于IPv6路由器的性能比同級別的IPv4路由器的性能有所下降，雙棧路由器的性能也不是很高，因此IPv4/v6綜合組網(wǎng)以后，網(wǎng)絡(luò)的整體性能可能下降，但是這種下降不會(huì)對現(xiàn)有業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量造成明顯的影響。

　?。?）綜合組網(wǎng)以后網(wǎng)絡(luò)的可靠性和穩(wěn)定性不能削弱（9）綜合組網(wǎng)過程中應(yīng)該考慮如何充分發(fā)揮IPv6的技術(shù)優(yōu)勢IPv6技術(shù)的提出主要是為了解決IP地址空間不足的問題，但也增加了一些其他功能，比如網(wǎng)絡(luò)安全性支持能力等。在綜合組網(wǎng)技術(shù)研究中應(yīng)該考慮如何使這些技術(shù)優(yōu)勢得以發(fā)揮。

　　（10）在設(shè)計(jì)綜合組網(wǎng)方案時(shí)，一方面要考慮到IPv4/v6長期共存，另一方面也要考慮到將來網(wǎng)絡(luò)全部采用IPv6的可能。因此，在技術(shù)研究時(shí)要注意所選技術(shù)能夠支持網(wǎng)絡(luò)的平滑過渡，不會(huì)形成將來網(wǎng)絡(luò)過渡的新障礙。

　　2.2 參考原則

　?。?）在IPv4業(yè)務(wù)和IPv6業(yè)務(wù)互不影響的前提下，支持IPv4業(yè)務(wù)與IPv6業(yè)務(wù)的互通在綜合組網(wǎng)初期要實(shí)現(xiàn)IPv4網(wǎng)元與IPv6網(wǎng)元的互聯(lián)，可以分別支持IPv4業(yè)務(wù)和IPv6業(yè)務(wù)，這些業(yè)務(wù)可以單獨(dú)運(yùn)營，互相不互通，在綜合組網(wǎng)的后期要實(shí)現(xiàn)IPv4業(yè)務(wù)與IPv6業(yè)務(wù)的業(yè)務(wù)層面的互通。

　?。?）應(yīng)著重考慮從邊緣到骨干的逐步演進(jìn)策略（同時(shí)關(guān)注從骨干到邊緣的策略）網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的策略（從邊緣到骨干還是從骨干到邊緣）一直是IPv4/v6綜合組網(wǎng)技術(shù)研究中有較多爭論的問題。一般認(rèn)為，IPv6技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)中的引入主要是為解決IP地址空間不足的問題，而大量消耗IP地址的是網(wǎng)絡(luò)的邊緣，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)的終端、接入設(shè)備、匯集設(shè)備數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于城域核心網(wǎng)絡(luò)或骨干網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)元數(shù)目，因此在網(wǎng)絡(luò)邊緣采用IPv6技術(shù)可以有效地解決IP地址空間不足的問題。

　　另一方面，骨干網(wǎng)絡(luò)和城域核心網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)原則是簡單、高效，而就目前的實(shí)際情況來講，IPv6路由器的路由轉(zhuǎn)發(fā)性能低于IPv4路由器的性能，因此在城域核心網(wǎng)和骨干網(wǎng)應(yīng)該采用IPv4協(xié)議，目前還沒有對這部分網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行IPv6協(xié)議升級的迫切需求。

　　保證核心網(wǎng)和骨干網(wǎng)的長期相對穩(wěn)定有利于網(wǎng)絡(luò)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，因此從邊緣到骨干的網(wǎng)絡(luò)逐步演進(jìn)策略得到了大多數(shù)研究人員的認(rèn)同。

　?。?）綜合組網(wǎng)后網(wǎng)絡(luò)管理功能應(yīng)該較原有網(wǎng)絡(luò)有所加強(qiáng)在電信網(wǎng)絡(luò)中引入IP技術(shù)以后，網(wǎng)絡(luò)的管理模式和運(yùn)營模式都不能再按照互聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)模式進(jìn)行，這一點(diǎn)已經(jīng)得到了越來越多的研究人員的支持。原有IPv4網(wǎng)絡(luò)所存在的技術(shù)、管理方面的問題已經(jīng)逐步暴露出來，在IPv4/v6綜合組網(wǎng)技術(shù)的研究中，要同時(shí)考慮這兩方面的內(nèi)容，提高網(wǎng)絡(luò)的可管理性和可維護(hù)性。

　?。?）應(yīng)考慮綜合組網(wǎng)對用戶認(rèn)證和計(jì)費(fèi)方式的影響IP網(wǎng)絡(luò)的計(jì)費(fèi)和認(rèn)證問題一直是一個(gè)重點(diǎn)研究的熱點(diǎn)，這個(gè)問題在電信網(wǎng)絡(luò)中尤為突出，目前在IPv4網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)費(fèi)認(rèn)證問題已經(jīng)有了一些解決辦法，并且這些辦法在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中也得到了一定程度的應(yīng)用，取得了一些成果。但是，IPv6技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)中的引入使得問題變得更為復(fù)雜，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)重復(fù)計(jì)費(fèi)和認(rèn)證的現(xiàn)象。

　?。?）應(yīng)考慮對IPv4地址資源的使用效率

　　在進(jìn)行IPv4/v6綜合組網(wǎng)時(shí)，不同的綜合組網(wǎng)技術(shù)對于IPv4地址的需求也不相同，有些組網(wǎng)技術(shù)依然需要大量的IPv4地址，因此IPv4地址的需求量也是綜合組網(wǎng)技術(shù)研究中應(yīng)該注意的一個(gè)問題。

　?。?）應(yīng)考慮為終端用戶所能帶來的好處（業(yè)務(wù)、興趣點(diǎn)等）在IPv4網(wǎng)絡(luò)中引入IPv6技術(shù)，可以解決運(yùn)營商的IP地址空間不足的問題。但是，網(wǎng)絡(luò)的這種升級究竟能為終端用戶帶來什么好處，或者說，終端用戶有什么理由要支持這種升級是一個(gè)需要考慮的問題。網(wǎng)絡(luò)升級以后能夠提供更好的服務(wù)或者可以增加新的業(yè)務(wù)種類，并形成新的業(yè)務(wù)興趣點(diǎn)是刺激終端用戶積極跟進(jìn)的重要因素。

　　網(wǎng)絡(luò)升級以后，只有用戶的增加、用戶對網(wǎng)絡(luò)滿意度的提高、業(yè)務(wù)收入的增長才能夠真正推動(dòng)運(yùn)營商對網(wǎng)絡(luò)升級改造的進(jìn)程。

　?。?）各電信運(yùn)營商應(yīng)該有明確的網(wǎng)絡(luò)過渡計(jì)劃網(wǎng)絡(luò)的升級是一個(gè)牽涉到網(wǎng)絡(luò)各個(gè)層面的重要問題，因此運(yùn)營商應(yīng)該有一個(gè)長遠(yuǎn)的規(guī)劃和具體的實(shí)施計(jì)劃，這種規(guī)劃和計(jì)劃應(yīng)該和企業(yè)的技術(shù)路線和網(wǎng)絡(luò)發(fā)展方向相一致，避免網(wǎng)絡(luò)升級過渡的盲目性以及由此帶來的諸多混亂。

　　（8）綜合組網(wǎng)時(shí)應(yīng)統(tǒng)籌考慮到對現(xiàn)有IPv4網(wǎng)絡(luò)中存在的一些問題的改進(jìn)（NAT，地址規(guī)劃等）在IPv4/v6綜合組網(wǎng)技術(shù)研究時(shí)要充分分析和研究現(xiàn)有IPv4網(wǎng)絡(luò)中所存在的問題，以期在綜合組網(wǎng)方案中能夠解決或者避免這些問題。

　?。?） 網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)部分之間的技術(shù)選擇應(yīng)該具有獨(dú)立性，如城域核心網(wǎng)、接入網(wǎng)、駐地網(wǎng)應(yīng)該可以選擇不同的技術(shù)。

　　3 現(xiàn)有綜合組網(wǎng)技術(shù)

　　3.1 雙棧策略

　　雙棧策略是指在網(wǎng)元中同時(shí)具有IPv4和IPv6兩個(gè)協(xié)議棧，它既可以接收、處理、收發(fā)IPv4的分組，也可以接收、處理、收發(fā)IPv6的分組。對于主機(jī)（終端）來講，“雙棧”是指其可以根據(jù)需要來對業(yè)務(wù)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行IPv4封裝或者IPv6封裝。

　　對于路由器來講，“雙棧”是指在一個(gè)路由器設(shè)備中維護(hù)IPv6和IPv4兩套路由協(xié)議棧，使得路由器既能與IPv4主機(jī)也能與IPv6主機(jī)通信，分別支持獨(dú)立的IPv6和IPv4路由協(xié)議，IPv4和IPv6路由信息按照各自的路由協(xié)議進(jìn)行計(jì)算，維護(hù)不同的路由表。IPv6數(shù)據(jù)報(bào)按照IPv6路由協(xié)議得到的路由表轉(zhuǎn)發(fā)，IPv4數(shù)據(jù)報(bào)按照IPv4路由協(xié)議得到的路由表轉(zhuǎn)發(fā)。

　　3.2 隧道策略

　　隧道策略是IPv4/v6綜合組網(wǎng)技術(shù)中經(jīng)常使用到的一種機(jī)制。所謂“隧道”，簡單地講就是利用一種協(xié)議來傳輸另一種協(xié)議的數(shù)據(jù)技術(shù)。隧道包括隧道入口和隧道出口（隧道終點(diǎn)），這些隧道端點(diǎn)通常都是雙棧節(jié)點(diǎn)。在隧道入口以一種協(xié)議的形式來對另外一種協(xié)議數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝，并發(fā)送。在隧道出口對接受到的協(xié)議數(shù)據(jù)解封裝，并做相應(yīng)的處理。

　　在隧道的入口通常要維護(hù)一些與隧道相關(guān)的信息，如記錄隧道MTU等參數(shù)。在隧道的出口通常出于安全性的考慮要對封裝的數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾，以防止來自外部的惡意攻擊。

　　隧道的配置方法分為手工配置隧道和自動(dòng)隧道，而自動(dòng)配置隧道又可以分為兼容地址自動(dòng)隧道，6to4隧道，6over4，ISATAP，MPLS隧道，GRE隧道等，這些隧道的實(shí)現(xiàn)原理和技術(shù)細(xì)節(jié)都不相同，相應(yīng)的其應(yīng)用場景也就不同。

　　典型的隧道技術(shù)主要包括：

　?。?）配置隧道

　　手工配置隧道主要應(yīng)用在個(gè)別IPv6主機(jī)或網(wǎng)絡(luò)需要通過IPv4網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信的場合，這種方式的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)相對簡單，缺點(diǎn)是擴(kuò)展性較差，表現(xiàn)在當(dāng)需要通信的IPv6主機(jī)或網(wǎng)絡(luò)比較多時(shí)，隧道配置和維護(hù)的工作量較大。

　　（2）6to4隧道

　　6to4隧道是自動(dòng)隧道的一種，也是IETF較為重視、并得到深入研究、有廣闊應(yīng)用前景的一種網(wǎng)絡(luò)過渡機(jī)制。6to4隧道的主要應(yīng)用環(huán)境是，它可以使連接到純IPv4網(wǎng)絡(luò)上的孤立的IPv6子網(wǎng)或IPv6站點(diǎn)與其它同類站點(diǎn)在尚未獲得純IPv6連接時(shí)彼此間進(jìn)行通信。

　?。?）兼容地址自動(dòng)隧道

　　兼容地址自動(dòng)隧道是自動(dòng)隧道的一種，在IETF的RFC中進(jìn)行規(guī)定，但是目前已經(jīng)不推薦使用這種隧道方式。

　?。?）6over46over4機(jī)制通常只能應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)邊緣，例如企業(yè)網(wǎng)和接入網(wǎng)。6over4能夠?qū)]有直接與IPv6路由。

　　以上就是IPv4/IPv6的綜合組網(wǎng)技術(shù)基本原則的研究，謝謝閱讀，希望能幫到大家，請繼續(xù)關(guān)注武林網(wǎng)，我們會(huì)努力分享更多優(yōu)秀的文章。