IPv4IPv6共存与过渡及IVI方法研究

摘　要：IPv6研究与实验已经有十几年了，但没有真正的全面推广与部署，主要是面临着IPv4向IPv6过渡的过程中存在的不兼容问题，困扰着人们难以全面推广与实施。本文介绍了在IPv6实施方面的问题及通过IVI的解决方法

关键词：IPV4；IPV6；IVI；过渡
　　随着IPv4地址消耗殆尽，此时用户已无法得到IPv4地址，这时便出现了纯IPv6接入的应用场景，即用户接入的网络是纯IPv6，而不支持IPv4，由于在此阶段仍然存在着大量的IPv4应用与服务，因此IPv4与IPv6的共存是解决IPv4地址短缺和向IPv6过渡的最经济最可行的方法。
　　一、互联网络面临的困境
　　IPv6最初的设计者们肯定没有想到，和IPv4不兼容这一小小的失误，为其发展带来了巨大的阻碍。如何架起通往下一代互联网方便高效的桥梁，一直是网络产业人士苦苦思索的难题。现在，或许到了答案显现的时候。
　　在瞬息万变的互联网行业，如果一项技术或标准长期不能商用，那就很可能意味着其前景黯淡。从上个世纪90年代诞生开始，IPv6就被认为是互联网的未来方向，这一理念至今也没有被动摇。但怪异的是，其商用却似乎仍遥遥无期。尽管IPv4地址资源即将枯竭，尽管移动互联网、物联网等新应用推出了对IP地址资源的巨大需求，但人们却似乎仍迟迟没有行动。究其原因是IPv6和IPv4协议不兼容的失误导致过渡技术的突破存在很大难度。IPv6最大的挑战在于如何面对巨大成功的全球现有的互联网产业, 如何使它不仅仅是一种新的网络技术而是如何推动其成为还在高速成长的全球互联网技术的一部分。
　　因此，实现IPv4和IPv6共存并互联互通才是IPv6的杀手级应用。如果不能跟IPv4互通，IPv6一定不能成功!
　　二、现阶段IVI是解决IPv4和IPv6互联互通的有效手段
　　虽然有许多技术可以将IPv4和IPv6连接，例如：双栈策略、隧道技术TB（Tunnel Broker，隧道代理）、双栈转换机制（DSTM）、网络协议转换技术(NAT-PT) 、ISATAP、6to4等，都不能做到互联互通，制约了IPv6的应用与发展，因此，人们提出了多种方案解决IPv4地址不足的问题，比如NAT、IVI、A+P。NAT是目前最为普遍的解决方案，然而NAT采用的最大问题是破坏了端与端的直接通信。NAT技术被大量使用于转换公私网地址，传统互联网应用如ion)两种。有状态翻译是指需要在翻译设备中动态产生并维护IPv4地址和IPv6地址之间的映射关系，反之，通过预先设定的算法维护IPv4地址和IPv6地址之间的映射关系，则称为无状态翻译。IVI支持一对一的无状态地址转换，通过一段特殊的IPv6地址与IPv4地址进行惟一映射，可以同时支持IPv4和IPv6发起的通信。IVI网关能够通过IPv4和IPv6的一对一的映射直接找到对应的地址，从而大大减轻网关设备负担提高算法的速度和效率。
　　建一个IPv6网络必须跟IPv4能互联互通。换句话说就是IPv6的服务器要能被IPv4访问，IPv4的服务器也能被IPv6访问。这才是过渡。
　　一对一是比较简单的思路，IVI还支持一对N的有状态地址转换，也可以实现IPv4地址的利用和IPv6对IPv4地址的单向通信。通过端口复用技术，目前的IPv4的B类地址可以当A类的地址用。由于目标是让用户方便快速地使用IPv6的网络，因此，易用性和易操作性在具体部署中，也是需要被考虑的。
　　通过这一技术逐步将IPv4的地址往IPv6转移，既可以实现服务，也可以与IPv4完全互通。逐渐将现有的IPv4用户转移到IPv6，用户在不知不觉中就可以实现过渡。
　　四、IVI系统的实现与部署
　　IVI部署设计将IVI网关设备放置在IPv6核心网内，与两台核心路由器相连，网关设 备作为地址转换设备和应用层ALG设备。网关与其中一台路由器建立IPv4的路由连接，与另外一台路由器建立IPv6 的路由连接。整个网络拿出一段40位前缀的IPv6地址作为IPv4和IPv6的地址池，用于地址转换。同时新部署一台IVI DNS用于IPv4和IPv6之间的IVI地址解析。所有从IPv6主机发起的向IPv4服务器或主机的访问首先从IVI DNS获得一个对应的IVI IPv6地址，该段地址的路由指向IVI网关设备，IPv6数据包统一经过网关，源地址和目的地址均转换为IVI IPv4地址，再转发到IPv4网络上。
　　五、问题及思考
　　纯IPv6网络的建设和IPv4/IPv6互通系统的部署目的都是为了推广IPv6的应用，实现IPv4向IPv6的平滑过渡。所以我们最为关心的还是这些措施是否能够通过对各种应用的良好支持、高性能和易用性来吸引更多的网络用户。目前仍需要探讨问题包括：
　　1、从IPv4向IPv6过渡，是为了获取更多的IP地址，在IPv4非常紧张的情况下，IVI需要更多的IPv4地址与IPv6地址进行对应，本身是一个矛盾。
　　2、IVI的1：1转换对IPv6地址有特定的要求，需要解决的是如何为用户自动分配符合IVI要求的IPv6地址，从而实现网络更便捷的接入。是否能够采用改进DHCP的方式来解决这个问题。
　　3、在1：1转换的性能更高，但需要占用大量的IPv4地址，在IPv4地址不充足的情况下必然更多的选择1：N的转换方式，同时用户规模的扩大和网络带宽的不断扩容也可能会导致IVI系统设备成为性能瓶颈。那么需要解决的就是性能与部署和维护成本之间的矛盾。
　　4、在1：N模式下，对于一些需要特殊协议的应用如FTP等，仍然需要通过结合应用层网关的方式加以解决，这也会增加IVI网关的负担。
　　毫无疑问，在部署过程中会产生各种问题，就像在IPv4网络上部署服务一样。最终IPv6的部署和共存意味着从IPv4到IPv6的过渡。如果有理由共存，那么最终将会有只使用IPv6服务的用户，而且与他们的通讯将迫使其它的网络也使用IPv6。