1IPv6与IPv4互通技术出现的背景及现状

随着Internet的日益膨胀，现有的IPv4地址已经十分紧缺，虽然使用分配临时IPv4地址或网络地址翻译（NAT）等地址使用技术，在一定程度上缓解了IPv4地址不足的状况，但同时也增加了地址解析和处理方面的开销，导致某些高层应用失效，而且仍然无法回避IPv4地址即将被分配殆尽这个问题。采用长度为128 b IP地址的IPv6协议，彻底解决了IPv4地址不足的难题，并且在地址容量、安全性、网络管理、移动性以及服务质量等方面有明显的改进，是下一代互联网络协议采用的核心标准之一。IPv6与IPv4不兼容，但他同所有其他的TCP／IP协议族中的协议兼容，即IPv6完全可以取代IPv4。

在IPv6成为主流协议之前，首先使用IPv6协议栈的网络希望能与当前仍被IPv4支撑着的Internet进行正常通信，因此必须开发出IPv4／IPv6互通技术以保证IPv4能够平稳过渡到IPv6。此外，互通技术应该对信息传递做到高效无缝。国际上IETF组建了专门的NGTRANS工作组开展对于IPv4／IPv6过渡问题和高效无缝互通问题的研究。目前已经出现了多种过渡技术和互通方案，这些技术各有特点，用于解决不同过渡时期、不同环境的通信问题，有些已经相当成熟并形成了RFC，有些还只是作为Internet draft有待完善。

2IPv6与IPv4互通的3种基本技术

目前解决过渡问题的基本技术主要有3种：双协议栈（RFC2893 obsolete RFC1933），隧道技术（RFC2893），NAT-PT(RFC2766)。

2．1双协议栈（DualStack）

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4 over 6的IP包，4 over 6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。采用双协议栈方式互通时的系统如图1所示。

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。

2．2隧道技术（Tunnel）

隧道技术提供了一种以现有IPv4路由体系来传递IPv6数据的方法：将IPv6包作为无结构意义的数据，封装在IPv4包中，被IPv4网络传输。根据建立方式的不同，隧道技术可分为手工配置隧道和自动配置隧道两类。隧道技术巧妙地利用了现有的IPv4网络，他的意义在于提供了一种使IPv6的节点间能够在过渡期间通信的方法，但他不能解决IPv6节点与IPv4节点间互通的问题。

2.3NAT-PT

NAT-PT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(DNS,应用层网关），在IPv6节点访问IPv4节点时发挥作用。采用NAT-PT方式互通时的系统构成如图2所示。

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。