IPv4/IPv6协议比较研究及过渡技术探究摘要：IPv6融合和涵盖了多种先进的网络技术并具有良好的扩展性，已经成为下一代互联网中的主流网络层协议。然而IPv4向IPv6过渡将是一个长期的增量部署过程，此过程不得不考虑如何实现IPv4到IPv6的平滑过渡。文中首先分析比较了IPv4与IPv6地址体系结构和数据报格式，接着介绍了双栈技术、隧道技术、转换技术三类主要过渡技术的实现原理，并重点研究比较了各种隧道技术和转换技术的主要适用场景及优缺点，同时对它们的安全性进行了分析。最后进行了总结并讨论了在在向IPv6网络演进过程中还存在的问题。关键词：IPv4/IPv6协议；地址体系结构；数据报格式；双栈技术；隧道技术；转换技术中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号:1009-3044(2012)29-6932-051背景2011年2月3日，全球互联网数字分配机构(IANA)正式宣布已经将IPv4地址库剩余的5个A类地址平均分配给包括APNIC在内的五个地区性互联网注册管理机构(RIR),标志全球现有的IPv4地址资源已经分配完毕。APNIC（亚太互联网络信息中心）在2011年4月宣告其最后一个IPv4地址块已分配。全球互联网必须过渡到下一代版本的IP地址协议即IPv6地址然而IPv4协议已经成功使用了近30年，基于IPv4网络的应用程序和设备已经相当成熟且数量庞大，不可能在较短时间内完成全球范围IPv4网络向IPv6网络升级变更。因此，IPv4向IPv6过渡将是一个长期过程。本文在对IPv4与IPv6地址体系结构、数据报格式进行详细的分析比较基础上，进一步讨论IPv4向IPv6过渡的主要技术，细致分析了各种技术的实现原理、优缺点及适应场景，并对过渡中的主要问题及前景进行了分析和展望,以促使国内IPv6网络能够可持续快速发展。2IPv4与IPv6比较分析IP地址是Internet上为了区分数以亿计的主机或接口而给每台主机或接口分配的一个专门的地址通过IP地址一台主机就可以访问另一台主机，每个Internet包都必须带有IP地址。2.1IPv4与IPv6地址体系结构比较分析IPv4与IPv6协议地址体系结构主要规范了IPv4地址与IPv6地址的表示形式和地址的类别，不同类别的IP地址其用途是不同的。Ipv4地址用32位二进制数表示，前M位是网络地址，后32-M位是主机地址，一般将每8位二进制数分为一组,每组之间用点分隔开的对应十进制数表示，如192.0.1.1oIANA将IPv4地址分为A,B,C,D,E5类，A类网络126个，每个网络能容纳1677214个主机。B类网络16384个，每个网络能容纳65534主机。C类网络可达2097152个，每个网络能容纳254个主机。D类IP地址是保留的地址，目前被用在多点广播中。E类IP地址为将来使用保留，仅作实验和开发用。全“0”地址指任意网络。全“1”的IP地址是当前子网的广播地址。RFC2373定义了三种IPv6地址类型：1）单播IPv6地址，一个单独接口的标识。主要包括是可聚合的全球单播地址、链路本地地址、站点本地地址、唯一的本地单播地址、未指定地址、回环地址、兼容IPv4的地址.IPv4映射地址、6over4地址、6to4地址。2）多播IPv6地址，标识一组接口（一般属于不同节点）。当数据报的目的地址是多播地址时，网络尽量将其发送到该组的所有接口上。3）任播IPv6地址，标识一组接口,向任播地址发送的数据报将被发往该地址标识的“最近的”那个接口。3IPv4向IPv6过渡的主要技术分析由于IPv4向IPv6网络过渡的重要性和长期性,NGTranS已经提出一系列过渡策略和技术，概括起来主要有双协议栈技术、隧道技术和转换技术。前两者需要主机做相应的修改，第三种实际上是一种网关技术，最大优点是不需要改动通信主机就能实现纯IPv4与纯IPv6主机之间的“透明”通信。3.1双协议栈(Dual-Stack)技术分析双协议栈技术不仅可用于建设双协议栈网络，还是所有过渡技术的基础，适合IPv4网络/节点之间或者IPv6网络/节点之间通信,这是一种最简单直接的过渡技术。3.1.1双协议栈技术的实现原理双协议栈是指在单个节点同时支持IPv4和IPv6两种协议栈。由于IPv6和IPv4协议是功能相近的网络层协议，两者都基于相同的物理平台，而且加载于其上的传输层协议TCP和UDP也没有区别，最多是针对IPv6的改进版本，因而支持双协议栈的节点既可与支持IPv4的节点通信，也可与支持IPv6的节点通信。双协议栈技术...