《工程4项目3 IPv6过渡技术》由会员分享，可在线阅读，更多相关《工程4项目3 IPv6过渡技术（38页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、IPv6过渡技术 工程4项目3 第28 30讲 本讲内容 IPv4向IPv6的过渡双栈技术隧道技术转换机制几种过渡技术的分析中国IPv6网络 目前 网络上的绝大部份设备都是IPv4设备 若把这些设备全部换成IPv6设备 所需的成本是巨大的 另外 网络的升级换代要保证不中断现有的业务 综合以上因素 从IPv4过渡到IPv6注定是一个渐进的过程 而且这一过程要持续相当长的时间 根据网络发展的现实情况 要在不同时期采用不同的部署策略 在不中断现有业务的基础上实现平滑过渡 IPv4向IPv6过渡分为4个阶段 IPv4为主导地位阶段 IPv4与IPv6并存阶段 IPv6为主导地位阶段 IPv6取代IPv
2、4网络阶段 如图下所示 5 1IPv4向IPv6的过渡 第1阶段是IPv6初期阶段 这一阶段是以IPv4网络为主导地位的 在该阶段中 IPv4保持现有网络规模和网络拓扑结构 而IPv6网络则是一个个的孤岛 IPv6网络与IPv6网络之间是不能直接进行通信的 而是要通过IPv4网络的隧道技术进行数据交换 5 1 1IPv6初期阶段 这是IPv4向IPv6过渡的第2阶段 这一阶段是IPv4网络与IPv6网络并存阶段 IPv4网络与IPv6网络通过IPv4 IPv6双协议栈进行数据交换 如图9 2所示 IPv6经过一段时间的发展 得到较大规模的应用 出现了骨干的IPv6Internet网络 在IPv
3、6平台上引入了大量的业务 IPv6业务可以使用IPv6Internet与IPv6Intranet 从而可以充分利用IPv6的诸多优势 如QoS保证 但由于IPv6网络之间有可能不是相互连通的 因此还会使用隧道 在IPv6平台上实现丰富的业务加快了IPv6的实施 但仍将有大量的传统IPv4业务存在 许多节点也仍然是双栈节点 这时不仅仅要采取隧道技术 而且还要采取IPv4与IPv6网络之间的协议转换技术 5 1 2IPv4与IPv6并存阶段 这是IPv4向IPv6过渡的第3阶段 在这一阶段中 是以IPv6为主导地位阶段 IPv6逐步取代IPv4 骨干网全部升级为IPv6 而IPv4网络则成为孤岛
4、类似于发展初级阶段 本阶段主要采取隧道技术来部署 但通过隧道互联的是IPv4网络 这一阶段与第1阶段刚好相反 即是以IPv6网络为主导地位的阶段 由于种种原因 在该阶段中 IPv4网络仍将生存相当长的时间 但IPv4已成为一个个的孤岛 大多数IPv4网络与IPv4网络之间已不能直接进行通信 而是要通过IPv6网络的隧道技术进行数据交换 如图9 7所示 5 1 3IPv6主导地位阶段 第4阶段 即IPv6完全成熟阶段 在这一阶段中 IPv6网络将完全取代IPv4网络 IPv4网络将退出历史舞台 并且一去不复返了 过渡技术 共分为3类 1 双栈协议技术 使用独立IPv4及IPv6协议栈各自独立运行
5、 是比较简单的技术实现 需要所有路由器都支持双栈技术 2 隧道技术 使用隧道技术实现IPv6孤岛通过IPv4网络海洋的传输 在网络边界使用双栈路由器建立各种隧道 是早期比较流行的技术实现方式 3 网络地址转换 协议转换技术 实现IPv4与IPv6网络自己的互相访问 5 1 4IPv6取代IPv4阶段 Page 8 5 2双栈技术 双栈技术是指在一个系统中同时使用IPv4 IPv6两个可以并行工作的协议栈 IPv6和IPv4都属于TCP IP体系结构中的网络层协议 两者都基于相同的物理平台 尽管其实现的细节有很多的不同 但它们的原理是相似的 而且在其上的传输层协议TCP和UDP没有任何区别 主要
6、的区别是针对不同的数据包所采用的协议栈各不相同 这就是双栈技术的工作机理 下面以图5 2为例来说明双栈技术的实现过程 拥有双栈协议的主机在工作的时候 首先将在物理层截获下来的信息提交给数据链路层 在MAC层对收到的帧进行分析 此时便可以根据帧中的相应字段区分是IPv4数据包还是IPv6数据包 处理结束后继续向上层递交 在网络层 IPv4 IPv6共存 根据从底层收上来的包是IPv4还是IPv6包来做相应的处理 处理结束后继续向上递交给传输层并进行相应的处理 直至上层用户的应用 与单协议栈相比 双栈主机的层与层之间都是利用套接字 Socket 来建立连接的 双协议栈技术的优点是互通性好 易于理解
7、 缺点是需要给每个运行IPv6协议的网络设备和终端分配IPv4地址 不能解决IPv4地址匮乏的问题 在IPv6网络建设初期 由于IPv4地址相对充足 这种方案是可行的 当IPv6网络发展到一定阶段 为每个节点分配两个全局地址IPv4将很难实现 另外还有一种LimitedStack 有限双协议栈 模型 RFC2893 在这种模型下 服务器和路由器仍然是双栈的 而非服务器的主机只需要支持IPv6 这种机制可以节省大量的IPv4地址 但是在纯IPv6和纯IPv4节点之间的通信将会出现问题 为了解决这种问题 必须与其他技术结合使用 5 3隧道技术 隧道技术是指一个节点或网络通过报文封装的形式 连接被其
8、他类型的网络分隔但属于同一类型的节点或网络的技术 隧道的入口和出口是隧道的两个端点 它们可以是路由器 也可以是主机 但必须都是双协议栈的节点 由于目前的互联网主要是以IPv4网络为主 在IPv4向IPv6过渡的初期或一个时期 隧道技术是连接IPv6单独网络的主要手段 图5 3表示了两个单独的IPv6网络如何通过隧道技术穿越IPv4网络进行相互通信的 其隧道技术的工作原理是 隧道入口节点把IPv6数据包封装在IPv4数据包中 IPv4数据包的源地址和目的地址分别为两端节点的IPv4地址 封装后的数据包经IPv4网络传输到达隧道出口节点后解封还原为IPv6包 并送往目的地 这里隧道是指隧道入口和隧
9、道出口之间的逻辑关系 图5 3IPv6经过IPv4隧道传输 隧道的种类 配置隧道 IPv6inIPv4手动配置隧道 简称手动隧道 tunnelmodeipv6ip IPv6inIPv4GRE隧道 简称GRE隧道 tunnelmodegreip 自动隧道6to4隧道 tunnelmodeipv6ip6to4 IPv6兼容IPv4自动隧道 tunnelmodeipv6ipauto tunnel ISATAP隧道 tunnelmodeipv6ipisatap 运营商隧道技术6RD隧道 tunnelmodeipv6ip6rd 模拟器支持隧道配置情况PacketTracer6 0模拟器支持手动配置隧道
10、GRE隧道 ISATAP隧道GNS3除了6RD隧道外都支持 5 3 1手动隧道 IPv6配置隧道IPv6配置隧道 ConfiguredTunnelingofIPv6overIPv4 在RFC2893和RFC4213中进行了描述 在入口节点处将IPv6数据包封装在IPv4数据包中 然后通过IPv4网络传输到出口处 最后在出口节点进行解封装 这样就为处于不同的IPv6网络中IPv6节点通过IPv4网络提供一条互通的隧道 手动隧道是一种点到点的隧道 这种配置隧道技术要求隧道的出口和入口至少具有一个全球唯一的IPv4地址 出口和入口的路由器需要支持双栈协议 网络中的每台主机都至少需要支持IPv6 需要
11、合法的IPv6地址 配置命令R Config interfaceTunnel1R Config if ipv6address3 1 64R Config if tunnelsourceFastEthernet0 0R Config if tunneldestination2 2 2 2R Config if tunnelmodeipv6ip Page 13 通用路由封装隧道GRE隧道是一种配置隧道 也属于点到点隧道 隧道使用GRE作为承载协议 IPv4作为传输协议 IPv6协议为乘客协议 它不仅可以携带IPv6数据包 而且可以携带其他数据包 如CLNS等 其封装示意图如下图所示所配置的IPv6
12、地址是在Tunnel接口上配置的 而所配置的Tunnel地址是Tunnel源地址和目的地址 也就是隧道的起点和终点 配置命令与配置隧道相同 只是隧道模式不同 命令如下 R Config if tunnelmodegreip 5 3 2GRE隧道 自动6to4隧道6to4自动隧道技术在RFC3056文档中进行了定义和说明 6to4自动隧道技术是一种自动隧道的机制 可以实现点对多点的隧道模式 根据嵌入到IPv6地址中的IPv4地址判断隧道另一端 自动连接多个IPv6站点 6to4自动隧道要求站点采用特殊的IPv6地址 即6to4地址 其格式为2002 IPv4ADDR 48 其中IPv4ADDR的
13、格式为abcd efgh 是用冒号十六进制表示的32位的IPv4地址 配置命令R Config interfaceTunnel1R Config if ipv6address2002 0101 0101 1 1 64R Config if tunnelsourceFastEthernet0 0R Config if tunnelmodeipv6ip6to4配置实例 p 228图9 3 5 3 36to4隧道 站间自动隧道寻址协议 Intra SiteAutomaticTunnelAddressingProtocol ISATAP 在RFC4214文档中进行了定义和说明 它为被隔离于IPv4网络
14、的IPv6主机之间的连接提供了自动配置的隧道 解决了IPv4网络中的IPv6节点间通信的问题 这一子网的主机要和其他网络的ISATAP客户机或者IPv6网络通信 必须通过ISATAP路由器获得全球单播地址前缀 才能实现该子网的主机与其他IPv6主机和网络通信 下图显示了ISATAP隧道的结构和通信过程 ISATAP过渡技术的原理 5 3 4ISATAP隧道 支持ISATAP的双栈主机会自动在隧道接口上生成链路本地的ISATAP地址 由前缀fe80 64和64位的接口标识符 0 5efe w x y z组成 这样在同一个逻辑子网上配置了链路本地ISATAP地址的IPv6 IPv4主机相互就可以进
15、行通信 但是不能与其他子网上IPv6地址的主机进行 ISATAP隧道使用了特殊的地址格式 其具体格式如下图所示 配置命令R Config interfaceTunnel1R Config if tunnelsourceFastEthernet0 0R Config if tunnelmodeipv6ipisatap配置实例 p 237图9 5 Page 17 IPv4兼容IPv6自动隧道 AutomatictunnelingofIPv6overIPv4 最早在RFC2893进行了说明和定义 在IPv4兼容IPv6自动隧道中 只需告诉设备隧道的起点 隧道的终点由设备自动生成 为点到多点隧道 IP
16、v4兼容IPv6自动隧道使用IPv4兼容IPv6地址使用 96的地址前缀 其形式为 w x y z IPv4兼容IPv6自动隧道正是使用除96位0前缀外的32位地址 公共IPv4地址 来自动确定隧道的目的地址的 这种自动隧道的IPv6网络中所有主机和路由器都必须是双栈 而且都要有全球唯一的IPv4地址 有违IPv6的使用初衷 因此只用于研究试验 没有太大的实用价值 配置命令R Config interfaceTunnel1R Config if tunnelsourceFastEthernet0 0R Config if tunnelmodeipv6ipauto tunnel 5 3 5兼容IPv4地址隧道 Page 18 快速部署隧道 IPv6RapidDeploymentTunnel 最早在RFC5569进行了说明和定义 后来由RFC5969进行了更严格的定义 它使用部分嵌套IPv4地址 只需告诉设备隧道的起点 隧道的终点由设备自动生成 为点到多点隧道 6RD地址构成6RDipv6地址前缀 一般为运营商的32位ipv6地址前缀构成ipv4共同前缀 具有相同的IPv4前缀长度 一般为
