IPv6和IPv4之間的通信機制和方法

在前面兩個部分(《IPv6技術之發展現狀和技術原理》《IPv6技術之移動連接特性簡述》)中主要講解了IPv6自身的一些原理和特點，但是由于現存的網絡體系多為IPv4結構，因此，在今后較長的一段時間里都將是兩者相互并存，這就勢必造成兩者之間相互通信的問題，幸好，IPv6的設計者們已經為這個問題準備好了解決方法。
一、背景現狀

盡管IPv6已被認為是下一代互聯網絡協議核心標準之一。但是，新生事物從誕生到廣泛應用需要一個過程，尤其是對于現時IPv4仍然很好的支撐著的Internet。在IPv6的網絡流行于全球之前，總是有一些網絡首先使用IPv6協議棧并希望能夠與當前的Internet正常通信。為達到這一目的，研究者們必須開發出IPv4/IPv6互通技術以保證IPv4能夠平穩過渡到IPv6，除此之外，互通技術應該對普通用戶做到“無縫”，使用起來沒有感到不便，對信息傳遞做到高效。

在過渡時期，要解決相互通信的問題無非兩類：第一類就是IPv6之間互相通信的問題；第二類就是解決IPv6與IPv4之間的通信問題。

針對這兩類問題已經提出了很多方案，有一些已經相當成熟并形成了RFC（RequestForCommnets），有一些還只是作為Internetdraft，有待進一步完善。

二、過渡技術

目前解決過渡問題基本技術主要有三種：雙協議棧（RFC2893obsoleteRFC1933）、隧道技術(RFC2893)、NAT-PT(RFC2766)。

(1)雙協議棧(DualStack)

采用該技術的節點上同時運行IPv4和IPv6兩套協議棧。這是使IPv6節點保持與純IPv4節點兼容最直接的方式，針對的對象是通信端節點（包括主機、路由器）。這種方式對IPv4和IPv6提供了完全的兼容，但是對于IP地址耗盡的問題卻沒有任何幫助。由于需要雙路由基礎設施，這種方式反而增加了網絡的復雜度。

(2)隧道技術(Tunnel)

隧道技術提供了一種以現有IPv4路由體系來傳遞IPv6數據的方法：將IPv6的分組作為無結構意義的數據，封裝在IPv4數據報中，被IPv4網絡傳輸。根據建立方式的不同，隧道可以分成兩類：(手工)配置的隧道和自動配置的隧道。隧道技術巧妙地利用了現有的IPv4網絡，它的意義在于提供了一種使IPv6的節點之間能夠在過渡期間通信的方法，但它并不能解決IPv6節點與IPv4節點之間相互通信的問題。

(3)網關轉換（NAT-PT）

轉換網關除了要進行IPv4地址和IPv6地址轉換，還要包括協議并翻譯。轉換網關作為通信的中間設備，可在IPv4和IPv6網絡之間轉換IP報頭的地址，同時根據協議不同對分組做相應的語義翻譯，從而使純IPv4和純IPv6站點之間能夠透明通信。

三、IPv6通信

它是指v6與v6之間的通信，主要方法有以下幾種：

(1)手工配置隧道(ConfiguredTunnel)

這種隧道的建立是手工配置的，需要隧道兩個端點所在網絡的管理員協作完成。隧道的端點地址由配置來決定，不需要為站點分配特殊的IPv6地址，適用于經常通信的IPv6站點之間。每一個隧道的封裝節點必須保存隧道終點的地址，當一個IPv6包在隧道上傳輸時終點地址會作為IPv4包的目的地址進行封裝。通常封裝節點要根據路由信息決定一個包是否要通過隧道轉發。

采用手工配置隧道進行通信的站點之間必須有可用的IPv4連接，并且至少要具有一個全球唯一的IPv4地址。站點中每個主機都至少需要支持IPv6，路由器需要支持雙棧。在隧道要經過NAT設施的情況下這種機制不可用。

手工配置隧道的主要缺點是網絡管理員的負擔很重，因為他要為每一條隧道做詳細的配置。

(2)自動配置的隧道(Auto-configuredTunnel)

這種隧道的建立和拆除是動態的，它的端點根據分組的目的地址確定，適用于單獨的主機之間或不經常通信的站點之間。自動配置的隧道需要站點采用IPv4兼容的IPv6地址，這些站點之間必須有可用的IPv4連接，每個采用這種機制的主機都需要有一個全球唯一的IPv4地址。

采用這種機制不能解決IPv4地址空間耗盡的問題（采用手工配置隧道的站點就不需要IPv4地址）。兩外還有一種危險就是如果把Internet上全部IPv4路由表包括到IPv6網絡中，那么會加劇路由表膨脹的問題。這種隧道的兩個端點都必須支持雙協議棧（手工配置就不需要）。在隧道要經過NAT設施的情況下這種機制不可用。

(3)隧道中介(TunnelBroker)

TunnelBroker不是一種隧道機制，而是一種方便構造隧道的機制?？梢院喕淼赖呐渲眠^程，適用于單個主機獲取IPv6連接的情況。TunnelBroker也可用于站點之間，但這時可能會在IPv6的路由表中引入很多條目，導致IPv6的路由表過于龐大，違背了IPv6設計的初衷。用戶可以通過TunnelBroker從支持IPv6的ISP處獲得持久的IPv6地址和域名。TunnelBroker要求隧道的雙方都支持雙棧并有可用的IPv4連接，在隧道要經過NAT設施的情況下這種機制不可用。采用TB方法，可以使IPv6的ISP可以很容易對用戶執行接入控制，按照策略對網絡資源進行分配。

TB轉換機制包括TunnelServer(TS)和TunnelBroker(TB)。server和boker位于不同的計算機上，對于隧道的控制通常是web形式的。

(4)6over4

6over4是一種點到點、點到路由和路由到點的自動隧道技術，它被用作通過Ipv4內部網的Ipv6節點之間的單點或多點連接。這種隧道端點的IPv4地址采用鄰居發現的方法確定。與手工配置隧道不同的是，它不需要任何地址配置；與自動隧道不同的是它不要求使用V4兼容的V6地址。但是采用這種機制的前提就是IPv4網絡基礎設施支持IPv4多播。這里的IPv4多播域可以是采用全球唯一的IPv4地址的網絡，或是一個私有的IPv4網絡的一部分。這種機制適用于IPv6路由器沒有直接連接的物理鏈路上的孤立的IPv6主機，使得它們能夠將IPv4廣播域作為它們的虛擬鏈路，成為功能完全的IPv6站點?；驹砣缦聢D示。