基于IPv4/IPv6双栈技术的混合网络设计与实现【摘要】论文在论述了IPv4与IPv6网络通信技术的基础上，提出了一种基于IPv4/IPv6双栈技术的混合网络设计方案，并在校园网络环境下描述了该方案的实施步骤，实施结果证明了该方案的可行性及有效性，从而实现了校园网络由IPv4到IPv6的平滑过渡。【关键词】IPv4/IPv6；双栈技术；混合网络【Abstract】ThispaperdiscussestheIPv4andIPv6networkcommunicationtechnology，thispaperproposesahybridnetworkdesignschemeofIPv4/IPv6basedondualstacktechnology，anddescribetheimplementationstepsoftheschemeinthecampusnetworkenvironment，theimplementationresultsdemonstratethefeasibilityandeffectivenessofthescheme，soastorealizethecampusnetworkfromIPv4tothesmoothtransitionfromIPv6.【Keywords】ipv4/ipv6；dualstack；technologyinhybridnetwork1引言随着互联网技术的飞速发展和广泛应用，传统的IPv4网络协议在实际应用中的各种弊端日益明显，例如网络服务质量差、数据包丢失、路由选择效率低等问题。新型互联网协议IPv6在IPv4基础上进行了一系列改进，包括扩大网络地址空间、完善路由结构、提高服务质量等，从而有效解决了IPv4存在的诸多问题。由于IPv4应用范围广、时间长，因此IPv4协议向IPv6协议过渡是一个长期复杂的过程在过渡过程中，IPv4与IPv6必然是共存的。因此，互联网领域在推进IPv6网络建设的同时，更要将IPv6很好地融入于IPv4中，使其能够共存使用、共享资源。2IPv4向IPv6网络过渡技术IETF下一代互联网过渡工作组已经提出了三类过渡技术，即协议双栈技术、隧道技术和NAT-PT（网络地址翻译）技术。2.1双协议栈技术双协议栈技术是IPv4向IPv6过渡的基础，它是指在网络设备上同时启用IPv4和IPv6的协议栈，包括网络路由器、网络主机等。IPv4与IPv6都是基于同一个物理平台实现应用，需要加载TCP和UDP网络传输层协议，以此实现IPv4网络节点与IPv6网络节点之间的互通。将IPv6网络节点加入到IPv4协议栈中，网络可以同时收发两种协议的数据报文，使用IPv4协议栈和IPv4站点通信，使用IPv6协议栈与IPv6站点通信，最终实现两者相互连通。2.2隧道技术随着IPv6网络的快速发展，逐渐形成了多个局部IPv6网络，这些IPv6网络都需要通过IPv4协议实现与骨干网的互连，将独立存在的多个IPv6网络进行有效连接。利用隧道技术可以将多个独立存在的IPv6网络与基于IPv4的互联骨干网络连接起来，这也是IPv4向IPv6发展过程中普遍采用的技术。采用隧道技术只需要在隧道入口和隧道出口处分别进行数据修改，容易实现IPv6与IPv4网络的通信，但是无法支持IPv6主机与IPv4主机的通信。2.3NAT-PT技术NAT-PT技术即网络地址翻译技术，其应用思想是当IPv6网络节点与IPv4网络节点进行通信时，借助于网络地址翻译协议转换服务器将网络协议层的报头进行IPv4/IPv6转换，从而相互适应对方的网络协议类型。采用NAT-PT实现IPv4向IPv6的过渡不需要改造IPv6和IPv4的网络节点，其缺点是由IPv4节点向IPv6节点发起访问时的过程比较复杂，网络协议、网络地址的转换需要的开销较大。通常情况下，NAT-PT技术在无法实现其他互通方式的情况下采用。3基于双栈技术混合网络的设计方案与实现3.1IPv4/IPv6双栈混合网络的设计方案在IPv4向IPv6过渡过程中，最佳的过渡技术是采用双栈技术，确保IPv4网络结构不变在基于IPv4的骨干网络中增加对IPv6网络的支持，从而形成IPv4协议与IPv6协议共存的网络结构。随后逐渐去除IPv4协议，形成一个完整的、纯粹的IPv6网络。由于双栈技术的实现简单、易于管理，同时具有良好的安全性和稳定性，因此本文提出基于双栈技术的校园网络组建方案，将校园网络划分为骨干层、汇聚层和接入层三个层次。网络骨干层是网络的核心层，骨干层设备承担网络内部数据与外部数据的交换与高速传输，并要快速处理海量数据信息，同时要有良好的可靠性、可用性和可扩充性。网络汇聚层的主要作用是将接入层数据进行集中汇集，并与核心层设备进行互联，它承担着不同网络之间的子网络路由任务，对网络接入层的数据进行控制分流，有效阻止流入到网络接入端的垃圾数据，尽量...