2024年4月12日发(作者：)

IPv4向IPv6过渡方案设计与实现+文献综

述

4.1 总结 11

4.2 展望 12

参考文献 12

致谢 13

IPv4向IPv6过渡方案设计与实现

引言

基于IPv4协议的互联网的发展极大地促进了社会和科

技的进步，随着互联网技术的不断发展,网络用户规模设备

急剧增长,对IPv4地址的需求量愈为急切，IPv4地址所能维

持的时间越来越短。XX年2月3日,国际互联网协会ICANN 官

方宣布: 全球最后一部分IPv4地址分配完毕，IPv4地址空

间已尽【1】。此外，除了地址匮乏，IPv4存在网络安全隐

患、不提供服务质量保证、IP地址配置复杂、缺少移动性支

持等诸多问题，为了彻底解决这些问题，下一代互联网采用

IPv6来代替IPv4被已成为业界共识。【2】

1.研究现状及意义

1.1研究现状

IPv6取代IPv4成为下一代互联网的核心已成为历史潮

流，然而当前的网络设备大部分依然是基于IPv4的，不可

能将它们在短时间内一下子都过渡到基于IPv6的设备，在

很长的一段时期内，将是IPv6网络和IPv4网络共存的阶段。

如何平稳顺利地过渡到IPv6网络成为业界研究的热点，IETF

组织发布了多种过渡技术标准，主流方案可分为3类：双栈

技术、翻译技术、隧道技术。

1.2研究意义

鉴于纵横网络多年的IPv4网络规模极其庞大，IPv6过

渡将采取增量部署、循序渐进的方式进行实施。对企业来说，

过渡过程中发生的任何问题都可能造成巨大的经济损失，它

们更希望IPv4向IPv6过渡平稳顺利地进行。因此，研究各

种IPv6过渡技术及其相对的优缺点、应用场景是很有必要

的，可以帮助运营商或企业等制定完善的过渡规划并顺利的

实施。

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4/IPv6过渡技术分析

2.1 双栈技术

双栈技术是一种最简单的直接的过渡机制，是所有过渡

技术的基础；是指设备同时运行IPv4和IPv6两种协议的技

术实现方式，当双协议栈节点配置IPv4和IPv6地址后，就

可以在相应接口上转发IPv4和IPv6报文，双协议栈技术适

合IPv4节点之间或IPv6网络节点之间的通信。双栈技术不

需要更换现有的网络设备，有利于保护已有投资，但需要同

时部署两套路由协议，同时还在使用IPv4地址，并未解决

IPv4地址的匮乏问题。IPv6协议栈如图1。 :

2.2 隧道技术

隧道技术提供了两个IPv6站点之间穿越IPv4网络进行

通信连接，以及两个IPv4站点之间通过IPv6网络实现通信

连接的技术。隧道技术的核心思想是把IPv6报文封装在一

个IPv4报文中，作为后者的数据载荷部分，从而实现在IPv4

网络中传输IPv6报文。

2.2.1 GRE隧道

GRE是一个点对点隧道，隧道的起点和终点都需要手工

配置，当我们使用IPv4的GRE隧道承载IPV6报文时，乘客

协议是IPv6，而承载协议是IPv4。网络交互过程如图2，IPv6

站点之间可以通过边界路由器的GRE隧道实现IPv6的互联

互通。路由器A和B需要为隧道接口配置全局的IPv6地址、

隧道的起点端口和终点地址的IPv4地址。

当双栈路由器A左侧IPv6主机需要与双栈路由器B右

侧的IPv6主机通信时，IPv6报文的封装过程如下：路由器

A收到IPv6报文交由IPv6协议栈处理，协议栈根据IPv6报

文头部的目的地址，查找路由表，确定下一跳，如果需要通

过隧道转发，那么交给隧道接口根据配置信息，进行GRE封

装，首先加上GRE头部，再封装IPv4首部，然后根据IPv4

头部的目的地址，查找路由表从相应接口进行转发。隧道的

解封装过程与封装过程恰好相反。

2.2.2 6to4

6to4隧道是点到多点的自动隧道，一般建立在出口路由

器之间，以实现IPv4海洋中的IPv6孤岛可以互访。任何一

个IPv6孤岛都使用其全网唯一的IPv4地址构造自己的IPv6

地址前缀，每个孤岛的出口路由器可以从IPv6目的地址中

提取出来隧道末端的IPv4地址。6to4隧道采用特殊的6to4

地址，格式为XX:abcd:efgh:子网号::接口id/64 ,其中XX

表示固定的IPv6前缀，abcd:efgh表示6to4隧道对应的32

位全球唯一的IPv4地址的十六机制表示，这种通过提取嵌

入的IPv4地址确定隧道末端的方式，增加了隧道建立的简

便性和灵活性。