网络规划与设计-IPV4升级到IPV6的技术方案

课题论文

课题名称：IPV4升级到IPV6的技术方案

姓名：XXX

班级：网络10-2

学号：08103635

一、概述 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 3

二、IPv6地址- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 3

（一）、IPV6的优势- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 3

（二）、IPV6的地址格式- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 4

（三）、IPV6的报头- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 4

（四）、IPV6的地址表示方法- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 5

        1、首选格式- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 6

        2、压缩格式- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 6

        3、IPv4内嵌在IPv6中- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 11

（五）、IPV6的地址分类- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 12

三、过渡技术- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 14

（一）、双协议栈技术- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 14

（二）、隧道技术- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 15

        实验：6 to 4 隧道- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 16

（三）、NAT-PT技术- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 20

            实验：静态NAT-PT - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 23

    （四）、三种过渡技术的对比分析- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 26

四、实例分析- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 27

    上海理工大学向IPv6过渡实例详解- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 27

    全国高校的网络升级方案- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 30

五、结论与发展前景- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 33

六、参考文献- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 34

一、概述

在我们现有的网络中，几乎所有网络都使用IP协议作为通信的地址协议，我们的网络使用IP来表示地址信息，每一个节点都应该分配一个唯一的地址，才能保证通信正常。现在正常使用的IP协议为版本4，用32位来表示，地址空间为65536×65536，结果约为亿，需要说明的是，虽然地址共有亿之多，但并不表示这些地址可以供亿个节点使用，因为我们的地址是分网段的，也就是说即使在一个节点的情况下，分配地址时，也是分配一个网段而不是一个地址，所以这样就使得版本4的IP地址一下子变得空间陕小，再加了有相当一部分地址是不可用的，那么随着网络的迅速膨胀，IPv4的地址空间变得几乎快耗尽了。在这样的情况下，出现了一些如VLSM子网技术，NAT网络地址翻译技术，试图来缓和地址空间的快速消耗。与此同时，人们也开发出了一个地址空间更为庞大的IP协议，这个协议拥有比IPv4多出数倍的地址空间，来解决网络地址匮乏的问题，这个IP协议就是IP版本6，即IPv6。

二、IPV6地址

（一）、IPV6的优势

1、IPv6具有更大的地址空间。 IPv4中规定IP地址长度为32，即有232-1个地址；而IPv6中IP地址的长度为128，即有2128-1个地址。

    2、IPv6使用更小的路由表。 IPv6的地址分配一开始就遵循聚类（Aggregation）的原则，这使得路由器能在路由表中用一条记录（Entry）表示一片子网，大大减小了路由器中路由表的长度，提高了路由器转发数据包的速度。 

　　3、IPv6增加了增强的组播（Multicast）支持以及对流的支持（Flow Control），这使得网络上的多媒体应用有了长足发展的机会，为服务质量（QoS，Quality of Service）控制提供了良好的网络平台。

　  4、IPv6加入了对自动配置（Auto ConfiguR1tion）的支持。这是对DHCP协议的改进和扩展，使得网络（尤其是局域网）的管理更加方便和快捷。

　　5、IPv6具有更高的安全性。在使用IPv6网络中用户可以对网络层的数据进行加密并对IP报文进行校验，极大的增强了网络的安全性。

6、IPv6有利于互联网的持续和长久发展，IPV6取代IPV4技术势在必行。

 （二）、IPV6的地址格式

IPv6拥有更为庞大的地址空间，是因为IPv4只是采用32位来表示，而IPv6采用128位来表示，这样大的一个地址空间，几乎可以容纳无数个节点。正因为IPv6使用了128位来表示地址，在表示和书写上面具有相当的困难，原来的IPv4使用10进制来表示，而IPv6由于地址太长，则采用16进制来表示，但无论我们如何表示，计算机都是处理二进制。因为10进制表示时，使用0到9共十个数字来表示，而16进制需要在10进制原有的基础上多出6个数字，即需要多出11,12,13,14,15，这6个数字则采用字母的形式来表示，分别为

A(表示10)，B(表示11)，C(表示12)，D(表示13)，E(表示14)，F(表示15)，这些字母是不区别大小写的。

     但是由于IPv6拥有128位的长度，所以不能直接表示，必须像IPv4那样进行分段表示。IPv6将整个地址分为8段来表示，每段之间用冒号隔开，每段的长度为16位，表示如下：

XXXX:XXXX:XXXX:XXXX:XXXX:XXXX:XXXX:XXXX

    从上面可以看出，IPv6中每一个段是16位，每段共四个X，其中X使用4 bit表示，一个X就表示一个数字或字母，一个完整的地址共128 bit。

    一个X使用4 bit表示，那么XXXX的取值范围就应该从0000 到 FFFF。

 （三）、IPV6的报头

IPv6的报头与IPv4相比大大简化了。

虽然IPv6必须容纳更大的地址，但它的基本报头所包含的信息却比IPv4要少，在IPv4数据报头中的一些字段被取消或是变成可选项。

0       4         8                    16     19    24                            31

0      4       8                16                                   31

如图：IPv6的报头结构相比IPv4有了很大的改进，主要的改变如下：

◆对齐（alignment）已经从32bit的整数倍改为bit的整数倍；

◆取消了报头长度字段，因为IPv6的基本报头长度固定为40个八比特组；

◆数据报长度字段被有效载荷长度（payload length）字段取代；

◆信源地址和信宿地址字段的大小都被增加成每个字段16个八比特组；

◆分片信息已经从基本报头的固定字段移到一个扩展报头中；

◆生存时间TTL（Time-To-Live）字段改为跳数极限（hop-limit）字段；

◆业务类型（service type）改为数据流标号（flow label）字段；

◆协议（Protocol）字段改为下一个报头（next header）字段，用来指明下一个报头类型。

这样改动之后，IPv6的基本报头无论从长度还是内容上都要比IPv4的报头简洁，尽管IPv6的地址是IPv4的四倍，但是IPv6的基本报头长度只是IPv4报头长度的两倍。固定的基本报头长度，简化了路由器的操作，降低了路由器处理分组的开销。IPv6引入结构化扩展报头，取消了对扩展的可选项长度的严格，有利一更有效地转发，同时为今后增加新的功能提供了灵活性。

（四）、IPV6的地址表示方法

对于一个完整的IPv6地址，需要写128位，已经被分成了8段，每段4个字符，也就是说完整地表示一个IPv6地址，需要写32个字母，这是相当长的，并且容易混淆和出错，所以IPv6在地址的表示方法上，是有讲究的，到目前为止，IPv6地址的表示方法分为三种，分别是：首选格式、压缩表示、IPv4内嵌在IPv6中。

下面分别详细介绍这三种IPv6地址表示方法：

1、首选格式

首选格式的表示方法其实没有任何讲究，就是将IPv6中的128位，也就是共32个字符完完整整，一个不漏地全写出来，比如下面就是一些IPv6地址的首选格式表示形式： 

0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000

0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0001

2001:0410:0000:1234:FB00:1400:5000:45FF

3ffe:0000:0000:0000:1010:2a2a:0000:0001

FE80:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0009

FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF

        从上面IPv6地址的首选格式表示中可以看出，每一个地址，都将32个字符全部写了出来，即使地址中有许多个0，或者有许多个F，也都一个不漏地写了出来，由此可见，首选格式只需要将地址完整写出即可，没有任何复杂的变化，但是容易出错。

2、压缩格式

       从前面一个IPv6地址表示方法首选格式表示方法中可以看出，一个完整的IPv6地址中，会经常性的出现许多个0,而我们知道，许多时候，0是毫无意义的，0表示没有，写出来，也表示没有，不写，也同样表示没有，那么我们就考虑能否将不影响地址结果的0给省略不写，这样就可以大大节省时间，也方便人们阅读和书写，这样的将地址省略0的表示方法，称为压缩格式。

        而压缩格式的表示中，分三种情况：

第一种情况：

    在IPv6中，地址分为8个段来表示，每个段共4个字符，但是一个完整的IPv6地址会经常碰到整个段4个字符全部都为0，所以我们将整个段4个字符全部都为0的使用双冒号 :: 来表示，如果连续多个段全都为0，那么也可以同样将多个段都使用双冒号 :: 来表示，如果是多个段，并不需要将双冒号写多次，只需要写一次即可，比如一个地址8个段，其中有三个段全都为0，那么我们就将这全为0的三个段共48位用 :: 来表示，再将其它5个段照常写出即可，当计算机读到这样一个不足128位的地址时，比128位少了多少位，就在 :: 的地方补上多少个0，比如上面的 :: 代替为48位，那么计算机就会在这个地址的 :: 位置补上48位的0，这样就正确地将地址还原回去了。

    下面来看一些整个段4个字符都为0的IPv6地址使用压缩格式来表示：

例1：

压缩前：0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000  

压缩后：::

说明：可以看出，由于这个地址的8个段全部都为0，所以只用 :: 就将整个地址表示出来，当计算机拿到这个压缩后的地址时，发现比正常的128位少了128位，那么就会在 :: 的地方补上128个0，结果为：

0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000  

可以看出，计算机还原的地址就是压缩之前的真实地址。

例2：

压缩前：0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0001

压缩后：::0001

说明：可以看出，压缩后的地址比正常的128位少了112位，计算机就会在::的地方补上112个0，结果为：

0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0001

可以看出，计算机还原的地址就是压缩之前的真实地址。

例3：

压缩前：2001:0410:0000: 0000:FB00:1400:5000:45FF

压缩后：2001:0410 :: FB00:1400:5000:45FF

说明：可以看出，压缩后的地址比正常的128位少了32位，计算机就会在::的地方补上32个0，结果为：

2001:0410:0000: 0000:FB00:1400:5000:45FF

可以看出，计算机还原的地址就是压缩之前的真实地址。

例4：

压缩前：3ffe:0000:0000:0000:1010:2a2a:0000:0001

压缩后：3ffe::1010:2a2a::0001

说明：当计算机拿到这个压缩后的地址，发现比正常的128位少了位，计算机就会试图在 :: 的地方补上少了的个0，但是我们可以看到，压缩后的地址有两个 :: ，而计算机要补上个0，所以这时补出来的结果很可能是以下几种：

3ffe:0000:1010:2a2a: 0000:0000:0000:0001

或    3ffe:0000:00001010:2a2a::0000:0000:0001

或    3ffe:0000:0000:0000:1010:2a2a:0000:0001

               从结果中可以发现，当一个IPv6地址被压缩后，如果计算机出现两个或多个 :: 的时候，计算机在将地址还原时，就可能出现多种情况，这将导致计算机还原后的地址不是压缩之前的地址，将导致地址错误，最终通信失败。

    所以，在压缩IPv6地址时，一个地址中只能出现一个 :: 。

第二种情况：

        在压缩格式的第一种情况的表示中，是在地址中整个段4个字符都为0时，才将其压缩为::来表示，但是在使用第一种情况压缩之后，我们仍然可以看见地址中还存在许多毫无意义的0，比如0001，0410。我们知道，0001中，虽然前面有三个0，但是如果我们将前面的0全部省略掉，写为1，结果是等于0001的，而0410也是一样，我们将前面的0省略掉，写成410，也同样等于0410的，所以我们在省略数字前面的0时，是不影响结果的，那么这个时候，表示IPv6地址时，允许将一个段中前导部分的0省略不写，因为不影响结果。但是需要注意的是，如果0不是前导0，比如2001，我们就不能省略0写成21，因为21不等于2001，所以在中间的0不能省略，只能省略最前面的0。下面来看一些省略前导0的地址表示形式：

例1：

压缩前：0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000

压缩后：0:0:0:0:0:0:0:0

从结果中可以看出，计算机根本就不需要对这样的地址还原，压缩后的结果和压缩前的结果是相等的。

例2：

压缩前：0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0001

压缩后：0:0:0:0:0:0:0:1

        从结果中可以看出，计算机根本就不需要对这样的地址还原，压缩后的结果和压缩前的结果是相等的。

例3：

压缩前：2001:0410:0000:1234:FB00:1400:5000:45FF

压缩后：2001:410:0:1234:FB00:1400:5000:45FF

        从结果中可以看出，计算机根本就不需要对这样的地址还原，压缩后的结果和压缩前的结果是相等的。

第三种情况：

        在前面两种IPv6地址的压缩表示方法中，第一种是在整段4个字符全为0时，才将其压缩后写为 :: ，而第二种是将无意义的0省略不写，可以发现两种方法都能节省时间，方便阅读。第三种压缩方法就是结合前两种方法，既将整段4个字符全为0的部分写成 :: ，也将无意义的0省略不写，结果就可以出现以下一些最方便的表示方法：

例1：

压缩前：0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0001

压缩后：:: 1

        可以看到，结合了两种压缩格式的方法，但为简便。

例2：

压缩前：2001:0410:0000:0000:FB00:1400:5000:45FF

压缩后：2001:410:: FB00:1400:5000:45FF

可以看到，结合了两种压缩格式的方法，但为简便。

3、IPv4内嵌在IPv6中

        在网络还没有全部从IPv4过渡到IPv6时，就可能出现某些设备即连接了IPv4网络，又连接了IPv6网络，对于这样的情况，就需要一个地址即可以表示IPv4地址，又可以表示IPv6地址。

       因为一个IPv4地址为32位，一个IPv6地址为128位，要让一个IPv4地址表示为IPv6地址，明显已经少了96位，那么就将一个正常的IPv4地址通过增加96位，结果变成128位，来与IPv6通信。在表示时，是在IPv4原有地址的基础上，增加96个0，结果变成128位，增加的96个0再结合原有的IPv4地址，表示方法为

0:0:0:0:0:0: 或者::，如下：

0000:0000:0000:0000:0000:0000:                  9 6 个0              32位                  

例：

IPv4地址为：表示IPv6地址为：0:0:0:0:0:0:注：IPv6中没有广播地址，IPv6不建议划子网，如果需要划子网，网络位请不要低于48位。

（五）、IPV6的地址分类

IPv6地址是接口的标识符，所有的IPv6地址都被分配到接口，而非节点。 RFE2373中定义了三种IPv6地址类型:单播地址(unicast)、多播地址(Multicast)、任播地址(Anycast)。

        (1) 单播地址(Unicast)

单播地址是点对点通信时使用的地址，此地址仅标识一个接口，网络负责把对单播地址发送的数据报送到该接口上。

单播地址有以下几种形式:全球单播地址  (GlobalUnicastAddress)、未指定地址 (UnspecifiedAddress)、环回地址 (LoopbackAddress)等。

一般的全球单播地址的格式如表1所示。其中:

表1 全球单播地址的格式

    X位                            Y位                     128-X-Y位

②子网ID：站点内子网的标识符，由站点的管理员分层地构建。

③接口ID：用来标识链路上的接口。在同一子网内是唯一的。

除了000开头的单播地址以外，所有的全球单播地址都要有位长度的接口ID，即X+Y=。

未指定地址 被定义为0:0:0:0:0:0:0:0。该地址不能分配给任何节点。

环回地址 被定义0:0:0:0:0:0:0:1。环回地址就相当与接口本身。该地址不分配给任何物理接口。

(2)  多播地址

多播地址标识一组接口(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。信源利用多播功能只须生成一次报文即可将其分发给多个接收者。多播地址以即ff开头。多播地址格式如表2所示。其中:

表2 多播地址格式

   8位                4位                     4位                112位

②范围字段，4位，用于指示多播组是只包含同一本地网络、同一站点、同一机构中的节点，还是全球地址空间内的任何节点。

0一保留

1一接口本地范围(interfaee一 localscope)

2一链路本地范围(link一 localScope)

3一保留

4一管理本地范围(admin一  1ocalscope)

5一站点本地范围(site一 localscope)

s一机构本地范围(organization一 localscope)

14一全球范围 (globalscope)

15一保留

(3) 任播地址(Anyeast)

任播地址标识一组接口，它与多播的区别在于发送数据报的方法。向任播地址发送的数据报并未被分发给组内的所有成员，而是发往该地址标识的“最近的”那个接口。

任播地址从单播地址空间中分配，使用单播地址的任何格式。因而，从语法上，任播地址与单播地址没有区别。当一个单播地址被分配给多于一个的接口时，就将其转化为任播地址。被分配具有任播地址的节点必须得到明确的配置，从而知道它是一个任播地址。

三、过渡技术

过渡技术重点解决如何在IPv4网络环境里实现与IPv6网络的互操作及平滑过渡问题，目前基本过渡技术中成熟的技术包括：双协议栈技术、隧道技术和NAT-PT技术。

（一）双协议栈技术

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，所以可以在一台主机上同时支持IPv4协议和IPv6协议。双协议栈技术的工作原理是:一台主机同时支持IPv6和IPv4两种协议，该主机既能与支持IPv4协议的主机通信，又能与支持IPv6协议的主机通信。双协议栈是其它IPv4/IPv6互通技术的基础。

双协议栈方案的工作方式如下：

1、如果应用程序使用的目的地址是IPv4地址，则使用IPv4协议。

2、如果应用程序使用的目的地址是IPv6中的IPv4兼容地址，则同样使用IPv4协议，所不同的是，此时IPv6就封装在IPv4中。

3、如果应用程序使用的目的地址是一个非IPv4兼容的IPv6地址，那么此时将使用IPv6协议，而且很可能此时要采用隧道等机制来进行路由、传送。

4、如果应用程序使用域名来作为目标地址，那么此时先要从DNS服务器那里得到相应的IPv4/IPv6地址，然后根据地址的情况进行相应的处理。

双协议栈主机的协议结构见表3：

表3 双协议栈主机的协议结构

隧道技术是将IPv6的报文分组封装到IPv4的分组中，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。

随着IPv6网络的发展，将会出现许多局部的IPv6网络，但是这些IPv6网络被运行IPv4协议主干网络所分隔开来。IPv6网络就象是处于IPv4”海洋”中的“孤岛”，为了使这些“IPv6孤岛”可以互通，必须使用隧道技术。此技术要求隧道两端的节点(路由器)都支持IPv4/IPv6两种协议。

在隧道的入口处，路由器将IPv6的数据报封装入IPv4中，IPv4数据报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数据报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，因而很容易实现。但是隧道技术不能实现IPv4主机和IPv6主机的直接通信。

主要隧道技术包括：

GRE隧道、手工隧道（6 over 4）、6to4隧道、ISATAP隧道、MPLS/BGP(6PE)隧道等

    6 to 4 隧道：

6to4边界路由器是隧道的端口，当它接收到IPv6分组时，从IP头标的IPv6地址域中提取出隧道末端的IPv4地址后，将IPv6报文封装在以此IPv4地址为目的地址的IPv4报文中，同时将IPv4报头中的协议域字段设为41。隧道对端的操作正好相反，将IPv4数据报解封得到IPv6报文，将此报文在IPv6站点内路由 

利用6to4技术，站点可以立即开始升级到IPv6，而不需要向地址注册机构申IPv6地址空间。这也同时也简化了ISP提供商的管理工作。 

6to4技术的优点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与其他IPv6站点的连接。 

    ISATAP隧道：

站内自动隧道寻址协议(ISATAP: IntraSite Automatic Tunnel Addressing Protocol) 过渡技术就是采用了双栈和隧道技术，并基于企业网和主机的一种过渡技术。

ISATAP隧道不仅完成隧道功能，还可以进行地址自动分配。它使用特殊的地址格式：::0:5efe:前bit通过向ISATAP发送请求获得，后比特中5efe为固定，为接口的IPv4地址。

实验：6 to 4隧道

实验拓扑图

配置PC1的IP为：2001：1：：3/

配置PC2的IP为：2001：2：：3/

配置路由器R1：

配置路由器R2：

PC2上ping 2001：2：：2

（三）NAT-PT技术

NAT PT技术是通过与SIIT协议转换和传统的IPv4下的动态地址翻译及应用层网关相结合，实现只安装IPv6的机器和只安装IPv4机器的通信。NAT-PT是最常用的协议转换技术，它通过SIIT协议转换技术和IPv4网络中的动态地址翻译(NAT)技术适当地与应用层网关(ALG)相结合，实现了IPv6主机和纯IPv4主机的大部分应用的相互通信。NAT-PT协议技术下的IPv4/IPv6互通模型如图3所示。

NAT-PT通过IPv4和IPv6数据报之间报头和语义的翻译为IPv6节点与IPv4节点之间的通信提供透明的路由。它采用传统的IPv4下的NAT技术来分配IPv4地址，这样就可以用很少的IPv4地址构成自己的IPv4地址分配池，可以给大量的需要进行地址转换的应用使用协议转换技术服务。 

NAT-PT可以分为静态和动态模式：

静态NAT-PT：

静态模式提供一对一的IPv6地址和IPv4地址的映射。IPv6单协议网络域内的节点要访问IPv4单协议网络域内的每一个IPv4地址都必须在NAT-PT设备中配置。每一个目的IPv4在NAT-PT设备中被映射成一个具有预定义NAT-PT前缀的IPv6地址。在这种模式下，每一个IPv6映射到IPv4地址需要一个源IPv4地址。

动态NAT-PT：

动态模式也提供一对一的映射，但是使用应该IPv4地址池。池中的源IPv4地址数量决定了并发的IPv6到IPv4转换的最大数目。在IPv6网络中IPv6单协议网络节点动态的把预定义的NAT-PT前缀增加到目的IPv4地址。这种模式需要一个IPv4地址池来执行动态的地址转换。

NAT-PT DNS ALG：

动态NAT-PT映射可以和DNS ALG联合使用来转换DNS传输，以自动建立目的节点的转换地址。NAT-PT可以截取由IPv6网络发往IPv4网络的DNS请求(A记录查询)。IPv6网络内的DNS服务器必须通过NAT-PT设备首先向IPv4的DNS服务器发送DNS查询，随后NAT-PT自动的把DNS响应(A记录)内容转换为一个IPv6地址(A6记录)，外部IPv4地址和有NAT-PT前缀的IPv6地址伺的NAT-PT映射被动态的配置。然后，IPv6单协议网络节点就可以从NAT-PT设备获得一个可以到达IPv4目的的IPv6地址。

实验：静态NAT-PT

实验拓扑图

路由器R1配置：

路由器R3配置：

路由器R2配置：

R1上ping 上ping 2001：：1

（四）三种过渡技术的对比分析

上海理工大学向IPv6过渡实例详解

现状概述：

　　上海理工大学校园网目前具备成熟的IPv4网络环境，接入CERNET教育网的路由器为Cisco7204，主干网络为万兆，中心交换机采用了Cisco公司的6509，其他核心设备以及主要的用户接入交换机为Cisco设备，网络采用星型拓扑结构；并且有多台不同应用服务器，操作系统有Solaris，Linux，Freebsd，Windows2003等。这些都给组建IPv6网络提供了良好的基础。因此参照校园网现有的模式，校园网部署IPv6网络可以从新旧两个方面考虑设计。

方案分析：

　　方案一：新建校园网

　　(1)新校园网IPv6组网方案分析

　　对于新建的校园网，有两种组网方式，一种是建立纯IPv6网络，另一种是双栈支持的IPv6网络。但由于目前大多数实际应用依旧是运行在IPv4的网络之上，而且IPv6的实际应用相对较少，因此推荐使用后一种组网方式。采用同时支持IPv6/IPv4的网络设备进行组网建设，使得校园网平台同时支持两种协议的应用。

　　双栈支持的IPv6网络的校园网，边界路由器可以采用支持双栈的设备，连通IPv6互联网CERNET2。针对校内网络，核心交换机可以采用支持双栈的三层设备，IPv6的三层功能均交由核心处理，汇聚接入使用IPv4交换机即可。如果条件允许，也可考虑汇聚使用双栈三层交换机，形成层次化的IPv6网络。

(2)新校园网IPv6网络互通方法

　　上述方案，校内IPv6内部、IPv4内部在各自网内分别互通。而校内IPv6和IPv4互通，是通过双栈核心交换机进行地址协议转换。校内IPv6和校外IPv4(或校内IPv4到校外IPv6)通过出口进行地址协议转换与外部互通。并且校内IPv6和校外IPv6，经边界路由设备直接连接CERNET2。

　　方案二：老校园网升级

　　(1)老校园网IPv6组网方案分析

　　针对目前大多数高校，对已有的校园网部署IPv6组网方案，相比新建校园网要复杂，基本可以通过以下两种方法实现，一是购买新的双栈设备，二是升级核心设备的软硬件支持双栈。

　　对于增加新的双栈设备，可以通过新增设备进行NAT-PT转换与原IPv4核心设备互通，与外部则分别经原核心连接的CERNET或新增设备所连接的CERNET2分别于外部IPv4和IPv6网络互通。如果核心设备可以升级软硬件来支持双栈，则部署和应用互通方案可类似前述新建校园网。

　　(2)老校园网IPv6网络互通方法

　　上述方案，校内IPv6内部、IPv4内部在各自网内分别互通。而校内IPv6和IPv4互通，是通过新建IPv6校园网双栈核心交换机进行地址协议转换。校内IPv6和校外IPv4(或校内IPv4到校外IPv6)通过出口进行地址协议转换与外部互通。并且校内IPv6和校外IPv6，经边界路由设备直接连接CERNET2或者使用隧道技术与非直连的IPv6孤岛互通。

　　(3)老校园网升级的具体方案考虑

　　为尽量避免对原有网络线路改造或增加，同时又希望原有用户可以方便地接入IPv6网络，可以直接将核心三层交换机替换为双栈设备，则其形式将类似于新建IPv6校园网。并且由于IPv6建设初期用户较少，为了减少设备投资，考虑使用服务器模拟路由器作为边界的双栈设备。

最终方案

　　从以上两种方案可以看出，在新建校园网和老校园网上部署IPv6网络各有优缺点。基于目前Internet上大量使用IPv4的网络和节点的现状，以及上海理工大学网络中心的网络试验环境，选用老校园网升级方案来部署IPv6网络。在实际组网中，关键是实现跨越IPv4网络的网段或节点间的互通。基于校园网现有的网络架构，拟定了如下的试验网IPv6方案。

　　本次实验采取多种联网方法的实施和实现，采用TunnelBroker，ISATAP等方法，通过升级边界路由器，配置多种服务器，包括DNS，Web，Proxy等IPv6服务器，从而实现了IPv6互联网CERNET2的连接。

在实际部署实施IPv6网络时，我们发现对原有的网络应用服务必然会产生一些影响，为了解决这个问题，我们提出了通过ISATAP技术，Proxy服务或改造WWW服务的方法来实现IPv4和IPv6平滑过渡和协同工作。

　　ISATAP配置方法需对边界路由器进行双栈处理，并通过相关服务器的配置实现IPv6的连接，具有一定的普遍性和实用价值。ISATAP配置方法中，边界路由器采用了ISATAP技术连接CERNET2，双栈客户端配置ISATAP技术。

　　(1)路由器具体配置如下： 

　　Router#configure terminal            IPv6技术揭秘.   北京：人民邮电出版社，2006

[2]周逊. IPv6——下一代互联网的核心.  北京：电子工业出版社, 2005

[3]谢希仁. 编著.计算机网络（第5版）.  北京：电子工业出版社，2008

[4]姚羽. IPv6技术项目实验指导书.  北京：电子工业出版社，2007

[5]德斯穆尔斯. CISCO IPv6网络实现技术.  北京：人民邮电出版社， 2005

[6]波波维亚. 部署IPv6网络.  北京：人民邮电出版社，2007