网络工程毕业设计（论文）IPv4IPv6隧道技术的通信研究

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1、 毕 业 论 文（设计）论文（设计）题目：IPv4/IPv6隧道技术的通信研究系 别： 专 业： 学 号： 姓 名： 指导教师： 时 间： 毕 业 论 文（设 计） 开 题 报 告系别:计算机与信息科学系 专业:网络工程学 号 姓 名论文（设计）题目IPv4/IPv6隧道技术的通信研究命题来源教师命题 学生自主命题 教师课题选题意义:本选题的目的是研究IPv4到IPv6隧道技术的通信方式。随着网络的高速发展，IPv4由于地址不足等固有缺陷，越来越不能满足网络发展的需要。新的互联网协议IPv6在继承IPv4优点的基础上解决了IPv4存在的问题。在广泛力量的推动下，IPv6即将取代IPv4已是不争

2、的事实。但从IPv4到IPv6的过渡不可能一蹴而就，它需要一个渐进的过程。在相当长的时间里，两者将相互共存。研究如何实现从IPv4到IPv6的平滑过渡，对加快整个过渡进程、推动IPv6的部署和运营具有十分重要的现实意义。为了能让IPv4到IPv6平滑过渡，研究者们已经研究出了隧道技术，隧道技术能够充分的利用现有的网络资源，并且隧道是透明的，IPv6主机之间的通信可以忽略隧道的存在，隧道只起到物理通道的作用。因此隧道技术是IPv4向IPv6过渡初期最易于采用，也是最成熟的技术。现对隧道技术的通信进行研究，将有利于隧道技术穿越现存IPv4因特网实现了与IPv6孤岛间的互通，从而逐步扩大IPv6的实

3、现范围。研究综述:在发展的隧道技术中有以下一些具有代表性的技术：较早应用于IPv4到IPv6过渡的是手工隧道技术和自动隧道技术，这是隧道技术发展过程中出现的具有代表性的技术：（1）手工配置隧道：主要应用在个别IPv6主机或网络需要通过IPv4网络进行通信的场合，这种方式的优点是实现相对简单，缺点是扩展性较差，表现在当需要通信的IPv6主机或网络比较多时，隧道配置和维护的工作量较大。（2）IPv4兼容地址的自动隧道技术：自动隧道能够完成点到多点的连接，这是它的特点。而手动隧道仅仅是点到点的连接。IPv4兼容IPv6自动隧道这种技术能够使隧道自动生成。但IPv4兼容地址的自动隧道并不实用，已逐渐淘

4、汰（3）Teredo隧道：是一种IPv6-over-UDP隧道。为了解决传统的NAT不能够支持 IPv6-over-IPv4 数据包的穿越的问题，Teredo 隧道技术采用将IPv6 数据封装在UDP载荷中的方式穿越NAT， 使得NAT域内的IPv6节点得到全球性的IPv6连接。（4）隧道代理可以看作一个虚拟的 IPv6 ISP，通过Web 方式为用户分配 IPv6 地址、建立隧道，并提供和其他IPv6节点之间的通信。（5）6to4隧道：是隧道技术的代表技术，具有维护方便的优点，同时又克服了IPv4 兼容 IPv6 自动隧道不能互联Ipv6网络的缺陷，所以是一种非常好的隧道技术。本文研究的正是

5、目前在自动隧道应用中，技术最成熟，通用性好，且易于理解的IPv6 - over - IPv4 GRE隧道技术。本文将会对以下内容进行研究：（1） 目前所应用的隧道技术类型;（2） GER隧道相对于其它隧道的优点;（3） GRE封装过程，其过程都是由乘客协议、封装协议和运输协议这三部分组成的。乘客协议是指用户要传输的数据 ，也就是被封闭的数据; 封装协议用于建立，保持和拆卸隧道; 运输协议是乘客协议被封装之后应用的运输协议，IP协议就是一种常见的运输协议，一般使用IP协议对GRE协议进行运输。（4） GRE报文会处理过程，以及对GRE隧道的配置测试等。研究的目标和主要内容：本选题对Ipv4与Ip

6、v6的隧道通信技术进行了研究，实现Ipv6报文的透明传输。并分别在Windows XP操作系统上进行了IPv4/Ipv6隧道通信的测试。本选题研究的主要内容如下：1、从Ipv4和Ipv6数据报的具体格式入手，通过对比来体现Ipv4与Ipv6的不兼容性。2、Ipv4/Ipv6隧道通信技术的基础原理：将Ipv6数据报文封装在Ipv4数据报中，使用已有的Ipv4网络作为载体，从而建立起Ipv6之间的通信，此方法能够有效地利用现有的Ipv4路由体系来传递Ipv6是数据报，不仅实现了Ipv4与Ipv6的无缝连接，还让Ipv4更平滑地过渡到Ipv6，对因特网的升级十分有效。3、对现在常用的几种隧道技术进行

7、比较，GRE隧道技术具有通用性好，易理解等优点。4、GRE协议5、GRE隧道技术的数据包封装过程：乘客协议、封装协议、运输协议和封装过程。6、IPv4/IPv6隧道通信的测试：在Windows XP SP3操作系统的平台上，采用“路由-路由”的隧道通信技术，对IPv4/IPv6隧道的通信进行实验。7、通过对本选题的研究，能对隧道技术有更深入的了解，在IPv4向IPv6过渡的关键时期起到关键的作用，更能实现IPv4向IPv6的平滑过渡。拟采用的研究方法a）查找并阅读相关资料，对IPv4、IPv6有进一步的认识。b）搜寻实验用过程中用到的各种工具软件。c）借助虚拟机来搭建两台PC。d）利用Wind

8、ows自带的IPv6.exe文件安装协议，对另一台IPv4的PC进行通信测试。研究工作的进度安排2010年11月24号11月29号 与指导老师沟通交流，完成毕业论文选题。2010年12月12号12月19号 搜集资料，查阅文献，完成开题报告。l2010年12月20号2011年1月1日 完成文献综述l2011年1月2号1月30号 整理相关资料并完成概要和详细设计。l2011年2月1号3月30号 完成论文的主要内容。l2011年4月1号4月15号 后期的联机调试和测试。l2011年4月16号4月30号 总结毕业设计的整个过程，完成毕业设计论文初稿。l2011年5月1号5月30号 修改毕业论文定稿，打

9、印装订，参加答辩。参考文献目录1（美）福罗赞（Forouzan.B.A）.TCP/IP协议簇（第三版）M谢希仁等译.清华大学出版社,2006.52 罗什,沙斐.IPv6详解M.北京:北京机械工业出版社,2000.3 Marcus Goncalves,Kitty Niles.IPv6网络M.北京:人民邮电出版社,20004 张宏科,苏伟.IPv6路由协议栈原理与技术M.北京:人民邮电出版社,19995 廖永刚,洪淑琴.基于IPv4网络的IPv6隧道传输技术的研究J.湖北航天科技,20036 Ed.Taylar.网络互联技术指南M.北京:人民邮电出版社,20017 徐宇杰.IPV6深入分析M.北京

10、:清华大学出版社,2009 8 张云勇,刘韵洁,张智江.基于IPv6的下一代互联网M.北京L:电子工业出版社,2004指导教师意见该生的选题通过研究已出现的几种隧道技术之一的GRE隧道技术，并通过仿真测试，证实其简捷方便，通用性好，技术上比较新颖，难度适中，也有实用价值，工作量符合要求，同意开题。 签名： 年 月 日教研室主任意见同意指导教师意见，同意开题。 签名： 年 月 日目录摘要1关键词1引言11 IPv4与IPv611.1 IPv4现状11.2 IPv6概念11.3 IP格式21.3 .1 IPv4格式21.3.2 IPv6格式21.3.3 IPv6优点32 隧道技术33 几种常用隧道

11、技术44 GRE隧道简介55 GRE协议56 GRE隧道封装过程66.1乘客协议66.2封装协议66.3 运输协议76.4 GRE的封装过程77 RE隧道的协议报文处理过程78 GRE隧道的配置及测试89 小结9Abstract9Keywords10致谢10IPv4/IPv6隧道技术的通信研究网络工程专业 指导教师 摘要随着网络的高速发展，IPv4由于地址不足,将不能满足未来用户的需求。而IPv6的出现，正好能解决这一问题。所以研究从IPv4到IPv6的平滑过渡，加快整个过渡过程就是当前的首要之急，便于对整个IPv6网络进行部署。关键词IPv4；IPv6；GRE；隧道技术引言目前使用的IP 协

12、议版本IPv4 正面临着IP 地址即将耗尽等问题, IETF 从1995 年开始,着手研究开发下一代IP 协议,即IPv6。IPv6 具有长达128 位的地址空间，能为日后分配更多的IP地址。为了能让IPv4到IPv6平滑过渡，前人已经研究出了多种隧道技术，大致上可以分为双协议栈技术、隧道技术和网络地址翻译技术。而在这里，我们对GRE隧道进行了研究。1 IPv4与IPv6 1.1 IPv4现状Internet 的起源是由ARPANET于1968 年开始进行研究的, 当时的研究者们为了给ARPANET建立一个标准的网络通信协议而开发出了一种IP协议，即IPv4协议。但是当时IP协议的开发者认为A

13、RPANET 的网络个数不会超过数十个, 因此他们只将IP 协议的地址长度设定为32个二进制数位,其中前8 位标识网络, 其余24 位标识主机。然而随着ARPANET日益膨胀,IP协议的开发者认识到原先设想的网络个数已经无法满足当前的实际需求。1.2 IPv6概念 IPv6 被称为下一代互联网协议，它是由国际互联网工程任务组（IETF）设计的一种用来替代IPv4 的新协议。IPv6 将现有的IPv4 地址长度扩大4 倍，即当前由的32bit 扩充到128bit，可以提供3.4E+38 个地址,这将从根本上解决目前IP 地址短缺的严重问题。IPv6 地址采用16 进制的表示方法，将128bit

14、分为8 组，分得的每组为16bit，用4 个16 进制数表示，分组之间用“：”隔开，每组中最前面的0 可以省略，但每组必须有一个数。同IPv4 地址一样，IPv6 也被划分为若干类型。主要有三种地址：单播地址（Unicast ）、任播地址（Anycast ）、组播地址（Multicast）。1.3 IP格式1.3 .1 IPv4格式IPv4中规定IP地址长度为32（按TCP/IP参考模型划分) ，即有2的32次方-1个地址。一般的书写法为4个用小数点分开的十进制数。也有人把4位数字化成一个十进制长整数，但这种标示法并不常见。过去IANAIP地址分为A,B,C,D 4类，IPv4报头指明了IP数据包的大小和上层的协议类型，以及源IP地址和目的IP地址，并提供了IP分片重组的必要信息。下图为IPv4数据包结构。图1 IPv4数据包格式1.3.2 IPv6格式