如何实现IPv4到IPv6的平滑过渡

IPv6在IPv4的基础上进行改进，它的一个重要的设计目标是与IPv4兼容，因为不可能要求立即将所有节点都演进到新的协议版本，如果没有一个过渡方案，再先进的协议也没有实用意义。 如何完成从IPv4到IPv6的转换，是IPv6发展需要解决的第一个问题。目前，IETF已经成立了专门的工作组，研究IPv4到IPv6的过渡问题和高效无缝互通问题，并且已提出了很多方案。为了实现IPv4到IPv6过渡的逐步演进、逐步部署、地址兼容、降低费用四个目标，IETF推荐了双协议栈、隧道技术以及NAT等演进方案。这些演进方案已经在欧洲、日本以及我国的商用或实验网络中得到论证和实践。这些演进方案需要进一步与中国具体的网络实践和运营实践相结合，需要在大规模的商用实践中论证、发展与完善。

　　双协议栈技术

　　双协议栈技术是使IPv6节点与IPv4节点兼容的最直接方式，应用对象是主机、路由器等通信节点。支持双协议栈的IPv6节点与IPv6节点互通时使用IPv6协议栈，与IPv4节点互通时借助于4over6使用IPv4协议栈。IPv6节点访问IPv4节点时，先向双栈服务器申请一个临时IPv4地址，同时从双栈服务器得到网关路由器的TEP（TunnelEndPoint）IPv6地址。IPv6节点在此基础上形成一个4over6的IP包，4over6包经过IPv6网传到网关路由器，网关路由器将其IPv6头去掉，将IPv4包通过IPv4网络送往IPv4节点。网关路由器要记住IPv6源地址与IPv4临时地址的对应关系，以便反方向将IPv4节点发来的IP包转发到IPv6节点。这种方式对IPv4和IPv6提供了完全的兼容，但由于需要双路由基础设施，增加了网络的复杂度，依然无法解决IP地址耗尽的问题。

　　隧道技术

　　随着IPv6网络的发展，出现了许多局部的IPv6网络，但是这些IPv6网络需要通过IPv4骨干网络相连。将这些孤立的“IPv6岛”相互联通必须使用隧道技术。利用隧道技术，可以通过现有的运行IPv4协议的In?ternet骨干网络将局部的IPv6网络连接起来，因而是IPv4向IPv6过渡的初期最易于采用的技术。

　　路由器将IPv6的数据分组封装入IPv4，IPv4分组的源地址和目的地址分别是隧道入口和出口的IPv4地址。在隧道的出口处，再将IPv6分组取出转发给目的站点。隧道技术只要求在隧道的入口和出口处进行修改，对其他部分没有要求，因而非常容易实现。但是隧道技术不能实现IPv4主机与IPv6主机的直接通信。

　　网络地址转换/协议转换技术

　　网络地址转换/协议转换技术通过与SI?IT协议转换和传统的IPv4下的动态地址翻译以及适当的应用层网关相结合，实现了只安装了IPv6的主机和只安装了IPv4机器的大部分应用的相互通信，是一种纯IPv6节点和IPv4节点间的互通方式，所有包括地址、协议在内的转换工作都由网络设备来完成。支持NAT－PT的网关路由器应具有IPv4地址池，在从IPv6向IPv4域中转发包时使用。此外，网关路由器支持DNS－ALG，在IPv6节点访问IPv4节点时发挥作用。NAT－PT方式的优点是不需要进行IPv4、IPv6节点的升级改造；缺点是IPv4节点访问IPv6节点的实现方法比较复杂，网络设备进行协议转换、地址转换的处理开销较大，一般在其他互通方式无法使用的情况下使用。

　　上述技术在很大程度上依赖于从支持IPv4的互联网到支持IPv6的互联网的转换，我们期待IPv4和IPv6可在这一转换过程中互相兼容。目前，6to4机制便是较为流行的实现手段之一。6to4技术转换策略计划者考虑的关键问题是，当使用者对ISP所提供的基本IPv6传输协议还没有合理的选择时，如何激活IPv6路由域间的连通性。当缺少本地IPv6服务时，提供连通性的解决办法之一是将IPv6的分组封装到IPv4的分组中。6to4是一种自动构造隧道的方式，它的好处在于只需要一个全球唯一的IPv4地址便可使得整个站点获得IPv6的连接。在IPv4NAT协议中加入对IPv6和6to4的支持，是一个很吸引人的过渡方案。

　　总之，从IPv4向IPv6的过渡是人们未来实现全球Internet不可跨越的步骤，它不是一朝一夕就可以办得到的。从IPv4向IPv6的转换是一个相当长的过渡时期，在此过渡期间需要IPv4与IPv6共存，并解决好互相兼容的问题，逐步实现平滑地演进，最终让所有的网络节点都运行IPv6，充分发挥IPv6在地址空间、性能和安全性等方面的优势。