从IPv4到IPv6的网络过渡

1 前言

　　与IPv4相比，IPv6具有许多新的特点，如简化的IP包头格式、主机地址自动配置、认证和加密以及较强的移动支持能力等。对于运营商来说，比较有吸引力的特点有两个：一是IPv6所具有的庞大地址空间，其采用的128位的地址格式，如果分配合理，可以满足目前所有应用的地址需求；其次，IPv6对移动数据业务具有较强的支持能力，它克服了Mobile IPv4固有的一些缺点，从而成为未来第三代移动通信的重要协议之一。

　　目前，国际上对IPv6的各项研究和实验已经展开，如法国的INRIA、日本的KAME和美国的NRL等研究机构分别研制了不同平台上的IPv6系统软件和应用软件。的厂商如Cisco、NEC、Nokia和Juniper等也已分别研制了面向IPv6网络的路由器产品。更为重要的是，在国际上已经出现了一些商用的IPv6网络，如日本的IIJ和NTT。在这种大环境下，我国运营商研究和建立自己的IPv6网络则是大势所趋。

　　若要建立IPv6网络，首先要处理现有IPv4网络和未来IPv6网络之间的关系，从而最终实现IPv4向IPv6的平滑过渡。可以这么说，能否成功解决好IPv4/IPv6过渡问题，是IPv6网络在未来能否成功的关键。目前，人们已经研究了许多过渡技术和方案，它们为解决过渡问题提供了一系列的工具，在使用这些工具时，需要根据运营商网络的实际情况进行实施。这里主要从网络的角度讨论如何实现这两者的过渡。

2 IPv4/IPv6过渡的内容

　　从IPv4到IPv6的过渡是一个非常复杂的过程，由于网络层协议发生了变化，从而影响了从链路层到应用层多个层面的操作。从运营商的角度来看，IPv4/IPv6的过渡可分成四部分。

（1）网络的过渡

　　网络的过渡指的是在建设IPv6网络时，如何合理地利用和升级现有IPv4网络的路由器和链路资源。实际上，IPv4网络和IPv6网络在逻辑上是两个独立的网络，它们之间是不兼容的，如何把两个逻辑网络映射到物理网络是一个非常重要的问题。为了支持和运行IPv6协议，运营商有两种选择：一是用软件升级现有的IPv4路由器，使它可运行IPv6协议；另一种方法是直接采用新的IPv6路由器和链路资源，这样，它们在物理上就是两个独立的网络。

（2）用户（主机）的过渡

　　由于IPv4协议出现得较早，因此它是目前大多数主机操作系统的主要配置，并且普通用户已经接受了它，如果引入新的IPv6协议，不可避免地需要升级用户的终端设备，这种升级包括用户端的网络协议和应用程序的升级，目前，由于IPv6网络向用户提供的特色业务很少，因此，IPv6网络对普通用户缺乏吸引力，用户的缺乏又会对ISP的赢利造成严重影响，一定程度上阻碍了IPv6技术的推广。

（3）应用程序的过渡

　　目前的大多数网络应用程序都是基于IPv4协议的，基于IPv6协议的应用程序很少，应用程序的缺乏导致IPv6网络向用户可提供的业务也很少。由于未来开发的应用程序对于低层协议是透明的，因此既可使用IPv4协议，又可使用IPv6协议，这需要业界的共同努力。另外，将来IPv6在得到大家的普遍支持后，用户还可继续使用原来的纯IPv4的应用程序。

（4）IPv4/IPv6网络互通

　　IPv6网络和IPv4网络是两个独立的逻辑网络，但在过渡的过程中，两者将会长期存在。如果主机不支持双栈，那么就必然存在纯IPv4和纯IPv6节点之间的互通问题，这也是过渡时期必须面对的主要问题之一。目前，这个问题的主要解决方案是NAT-PT，但它在支持数据的透明性方面具有一定的问题。

　　本文主要针对网络的过渡进行讨论，网络的过渡与其他过渡内容是密切相关的，脱离了用户（主机）的过渡、应用程序的过渡及IPv4/IPv6的网络互通，网络的过渡就无法进行，因此，这四方面的演进是同时进行的。