IPv6技术培训-过渡技术篇
基于双协议栈技术IPV6过渡技术
基于双协议栈技术IPV6过渡技术随着互联网的快速发展和IP地址的枯竭，IPv6被提出作为下一代互联网协议的标准。
然而，过渡到IPv6协议仍然面临许多挑战。
由于IPv4和IPv6不兼容，网络上存在大量的IPv4设备和应用程序，因此需要一种有效的过渡技术来平稳地将IPv6引入到现有的IPv4网络中。
基于双协议栈技术的IPv6过渡技术就是为了解决这个问题而提出的。
基于双协议栈技术的IPv6过渡技术，简称双栈技术，在已有的IPv4网络中增加一个独立的IPv6网络栈，从而在IPv4网络中可以同时支持IPv4和IPv6协议。
这种技术的好处是可以使现有的IPv4网络不受影响，同时也给予了更多的时间让应用程序和设备逐渐迁移到IPv6网络中。
双栈技术的实现需要IPv6协议栈的开发和支持。
现有的操作系统已经开始支持IPv6协议栈，这使得双栈实现相对简单。
在双栈中，每个主机都有两个IP地址，一个IPv4地址和一个IPv6地址。
两个协议栈分别负责处理IPv4和IPv6的网络通信。
在双栈技术中，主机和路由器都需要进行相应的配置和调整。
首先，主机需要进行双栈配置，包括IPv4和IPv6的地址配置、默认路由配置等。
其次，路由器也需要进行相应的配置，包括设定IPv6锚点、IPv4和IPv6路由的配置、IPv4到IPv6的转换配置等。
这些配置使得主机和路由器能够同时支持IPv4和IPv6的网络传输。
双栈技术在IPv6网络中的应用非常广泛。
它可以使IPv4和IPv6的相互通信成为可能，提供了IPv6过渡的平滑过渡方案。
同时，它也为IPv6网络的部署提供了一个有效的方式。
通过双栈技术，IPv6的网络部署可以逐渐推进，而不会对现有的IPv4网络造成太大的影响。
双栈技术也存在一些问题。
首先，由于IPv4和IPv6不兼容，双栈技术需要提供地址转换和协议转换的功能，这增加了网络的复杂性和管理的难度。
其次，双栈技术需要大量的IPv6地址，但是由于公共IPv6地址的紧缺，很多IPv6网络使用了私有IPv6地址和NAT64技术来解决这个问题。
IPv4IPV6过渡技术
IPv4/IPV6过渡技术IPv4/IPV6过渡技术是用来在IPv4向IPV6演进的过渡期内，保证业务共存和互操作的。
目前的各种IPv4/IPV6过渡技术，从功能用途上可以分成两类：IPv4/IPV6业务共存技术IPv4/IPV6互操作技术IPv4/IPV6业务共存技术•IPv4/IPV6业务共存技术用来保证这两种网络协议可以在公共互联网中共同工作，在IPV6发展过程中这些技术可以帮助IPV6业务在现有的IPv4网络基础架构上工作。
主要的IPv4/IPV6业务共存技术又可分为•双栈技术•双栈技术通过节点对IPv4和IPV6双协议栈的支持，支持两种业务的共存。
•隧道技术•隧道技术通过在IPv4网络中部署隧道，实现在IPv4网络上对IPV6业务的承载，保证业务的共存和过渡•已定义的隧道技术种类很多，主要包括手工配置隧道、兼容地址自动配置隧道、6over4、6to 4、MPLS隧道、ISATAP、隧道代理等技术。
双栈技术•双栈是指同时支持IPv4协议栈和IPV6协议栈。
双栈节点同时支持与IPv4和IPV6节点的通信，当和IPv4节点通信时需要采用IPv4协议栈，当和IPV6节点通信时需要采用IPV6协议栈。
双栈节点访问业务时支持通过DNS解析结果选择通信协议栈。
即当域名解析结果返回IPv4或IPV6地址时，节点可用相应的协议栈与之通信。
•双栈方式是一种比较直观的解决IPv4/IPV6共存问题的方式，但只有当通信双方数据包通路上的所有节点设备(路由器等)都支持双栈技术后，这种方式才能充分发挥其作用。
•1、手工配置隧道•隧道技术是一种利用现有IPv4网络传送IPV6数据包的方法，通过将IPV6数据包封装在IPv4数据包中，实现在IPv4网络中的数据传送。
隧道的起点和终点设备都同时支持IPv4和IPV6协议的节点，隧道起点将要经过隧道传送的IPV6数据包封装在IPv4包中发给隧道终点，隧道终点将IPv4封装去掉，取出IPV6数据包。
电力通信网IPv6_过渡技术研究
Science and Technology & Innovation｜科技与创新2024年第08期DOI：10.15913/ki.kjycx.2024.08.026电力通信网IPv6过渡技术研究李玉芬，张永安（国网张掖供电公司数字化通信部，甘肃张掖734000）摘要：IPv6作为下一代网络技术，可以有效解决IPv4网络中地址不足、协议缺陷、不安全等一系列问题。
目前，各个国家都在加快IPv6网络的部署建设，中国也通过CNGI工程积极参与IPv6的研究建设。
但是，直接跳过IPv4建设IPv6网络，并不是一件现实的事，因此，在IPv4向IPv6网络过渡的过程中，提出了双栈技术、隧道技术、NAT-PT（Network Address Translation - Protocol Translation，附带协议转换的网络地址端口转换）技术和6PE（IPv6 Provider Edge）技术与6VPE（IPv6 VPN Provider Edge）技术等多种过渡技术。
在这些过渡技术的基础上，提出了一种电力通信网由IPv4向IPv6网络过渡的实施方案和技术策略，并对过渡的前期、中期和后期网络特点及采用的技术和过渡策略进行了分析。
关键词：IPV4；IPv6；过渡技术；智能电网中图分类号：TP393.4 文献标志码：A 文章编号：2095-6835（2024）08-0095-03随着智能电网的发展部署，尤其是电力物联网的建设，各类传感器、终端设备等大量设备设施的数据都需要电力通信网进行传输，对电力通信网的承载力、可靠性都有了更高的需求。
电网中智能调度、在线输变电监测、电能质量监测、智能电表抄表、推广安装、各类新应用系统数据及信息的收集传输等新老应用系统都需要依靠电力通信网传输。
因此，随着智能电网的建设，电力通信网对IP地址的需求呈几何级增长。
传统的网络地址转换技术虽然能够解决部分IP地址不足的问题，但是不能解决根本问题。
IPv4到IPv6的过渡技术
第1章IPv4到IPv6的过渡技术简介1.1 概述IPv6不可能立刻替代IPv4，因此在相当一段时间内IPv4和IPv6会共存在一个环境中。
要提供平稳的转换过程，使得对现有的使用者影响最小，就需要有良好的转换机制。
目前主要有四种过渡技术：●双协议栈这类技术可以让IPv4和IPv6共存于同一设备和网络中。
●隧道技术这类技术可以让IPv6业务在现有IPv4基础设施上传输。
●协议转换这类技术让纯IPv6节点能够和纯IPv4节点互相通讯。
●6PE技术这类技术可以让IPv6业务在IPv4的MPLS骨干网上传输。
1.2 双协议栈双栈节点完全支持这两种协议版本，这类节点常常被称为IPv6/IPv4节点。
这种节点和IPv6节点进行通信的时候，就像一个纯IPv6节点，而当它和IPv4节点通信的时候，又像一个纯IPv4节点。
IPv6/IPv4节点在每种协议版本下至少有一个地址。
节点使用IPv4机制进行IPv4地址配置（静态配置或DHCP），而使用IPv6机制进行IPv6地址配置（静态配置或自动配置）。
这两种协议版本都会使用DNS来解析名称与IP地址。
IPv6/IPv4节点需要有一个DNS解析器来同时解析这两种DNS记录。
DNS的A记录用来解析IPv4地址，而DNS的AAAA记录或A6记录将用来解析IPv6地址。
某些情况下，DNS只返回一个IPv4地址或IPv6地址。
如果所要解析的主机是双栈主机，这时DNS将返回这两种地址。
客户端的DNS解析器与使用DNS的应用程序均具备一些配置选项，可以让我们指定这些地址使用时的顺序或筛选器。
一般来讲，设计运行于双栈节点的应用程序需要一种机制来决定所通信的是IPv6节1IPUA_615_C1 IPv4到IPv6的过渡技术2点还是IPv4节点。
注意，DNS解析器可以运行于IPv4网络或IPv6网络中，但世界上的DNS树多数只支持IPv4网络层。
1.3 隧道技术虽然整个IPv4基础设施仍然是基础，但可以用隧道机制在基础设施上部署IPv6。
ipv6过渡技术总结2
ipv6过渡技术总结1500字随着互联网的快速发展，IPv4地址资源的短缺问题越来越严重。
为了解决这个问题，IPv6作为下一代互联网协议应运而生。
然而，由于网络上还存在大量的IPv4设备和服务，需要一种过渡技术来实现IPv4到IPv6的平滑过渡。
下面是对IPv6过渡技术的总结。
1.双栈技术(Dual Stack)双栈技术是最直接的IPv4到IPv6的过渡方式，即网络设备同时支持IPv4和IPv6协议栈。
通过在网络设备上同时配置IPv4和IPv6地址，实现IPv4和IPv6之间的互通。
这种方式简单、可靠，但需要占用较多的网络资源。
2.隧道技术(Tunneling)隧道技术通过在IPv6网络和IPv4网络之间建立隧道来进行通信。
IPv6数据包被封装在IPv4数据包中进行传输，然后在目标网络上解封装，将IPv6数据包还原。
常见的隧道技术有IPv6 over IPv4隧道和IPv6隧道自动配置协议。
3.转换技术(Translation)转换技术可以实现IPv4和IPv6之间的地址转换，使得IPv4设备可以访问IPv6网络，或者IPv6设备可以访问IPv4网络。
常见的转换技术有网络地址转换(NAT64)、地址前缀转换(AMT)和IPv6和IPv4互通IPv6 (IVI)等。
4.双协议栈技术(Dual Protocol Stack)双协议栈技术指的是在一个网络设备上同时运行IPv4和IPv6协议栈，通过一个转发引擎来实现IPv4和IPv6之间的互通。
双协议栈技术相比于双栈技术可以更好地支持IPv4和IPv6的独立管理，并且能够灵活地配置和升级网络。
5.混合栈技术(eDS-lite)混合栈技术是一种节省IPv4地址资源的方式，通过在IPv4较为充足的网络上使用IPv6来节省IPv4地址的使用。
网络上的IPv4数据包被封装在IPv6数据包中进行传输，然后在目标网络上解封装，将IPv4数据包还原。
总的来说，IPv6过渡技术是为了解决IPv4地址资源短缺问题，实现IPv4到IPv6的平滑过渡而存在的。
IPv6过渡技术v2.2
# interface tunnel 0 ipv6 address 1:2::2/104 source ethernet0/0 destination 1.2.0.1 tunnel-protocol ipv6-ipv4 # ipv6 route-static 1:: 64 tunnel0 #
# interface tunnel 0 ipv6 address ::1.2.0.2/96 source ethernet0/0 tunnel-protocol ipv6-ipv4 auto-tunnel #
24
第二章 隧道技术介绍
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节
IPv6载荷 IPv6头部 GRE头部 类型 0x86dd IPv4头部 协议 47 封 装 顺 序
11
IPvRE隧道---转发流程
载荷 IPv6
载荷 IPv6 GRE IPv4
IPv4网络
GRE隧道
IPv6网络
14
第二章 隧道技术介绍
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节
IPv6 GRE隧道 手动隧道 兼容自动隧道 6to4隧道 ISATAP隧道 6PE隧道
15
IPv6手动隧道---封装过程
IPv6载荷
IPv6头部
IPv4头部 协议 41
使用特殊的IPv6地址
IPv4兼容地址
::1.0.0.1
封 装 顺 序
::w.x.y.z
IPv4网络 兼容自动隧道 ::2.0.0.1
IPv4网络
IPv4网络
::1.1.1.2
兼容自动隧道
::2.1.1.2
ipv6过渡技术总结
ipv6过渡技术总结1500字IPv6过渡技术是指在IPv4向IPv6过渡的过程中所采用的一系列技术手段，以确保网络的平稳过渡和互通性。
在IPv6过渡技术中，最常用的技术包括：1. 双协议栈（Dual Stack）：双协议栈是一种最简单的IPv6过渡技术，即在同一台设备上同时运行IPv4和IPv6协议栈。
通过双协议栈技术，设备可以同时支持IPv4和IPv6的通信，使得IPv6网络能够逐渐替代IPv4网络，同时兼容旧有的IPv4网络。
2. 隧道技术（Tunneling）：隧道技术是一种通过在IPv6网络中封装IPv4报文的方式来实现IPv4和IPv6之间的通信。
隧道技术可以将IPv4报文封装在IPv6报文中进行传输，在IPv6网络中解封装后，再将IPv4报文转发到目标IPv4网络。
通过隧道技术，IPv6网络可以与IPv4网络相互通信，实现平滑过渡。
3. NAT64/DS-Lite：NAT64/DS-Lite是一种将IPv6报文映射为IPv4报文的技术，用于实现IPv6网络与IPv4网络之间的互通。
NAT64技术将IPv6报文转换为IPv4报文传输给IPv4网络，而DS-Lite技术则是将IPv4报文转换为IPv6报文传输给IPv6网络，这两种技术结合使用可以实现IPv6和IPv4的互通。
4. 逐步部署（Incremental Deployment）：逐步部署是一种渐进式的IPv6过渡策略，即在现有的IPv4网络中逐步引入IPv6技术，将IPv6网络逐渐扩展，实现IPv6网络与IPv4网络的共存和互通，并最终使IPv6网络成为主导。
5. IPv6地址转换（IPv6 Address Translation）：IPv6地址转换是一种将IPv6地址转换为IPv4地址或将IPv4地址转换为IPv6地址的技术。
通过地址转换，可以实现IPv6和IPv4之间的互通，并为IPv6网络逐渐取代IPv4网络提供支持。
以上是IPv6过渡技术的主要技术手段，通过这些技术手段可以实现IPv6网络与IPv4网络的平稳过渡和互通。
IPv6过渡技术-隧道技术
IPv6过渡技术 隧道技术 GRE隧道 手动隧道
用于IPv6穿越IPv4网络的隧道技术主要有：
• IPv6 over IPv4 GRE隧道（GRE隧道） • IPv6 over IPv4 手动隧道（手动隧道） • 6to4自动隧道 • ISATAP自动隧道
GRE隧道技术
• 特点
– IPv6报文被包含在GRE报文中
IPv6过渡技术 隧道技术 GRE隧道 手手动动隧隧道道
• 定义
– IPv6报文包含在IPv4报文中进行传输
• 优点与缺点
– 与GRE隧道优缺点相似
隧道代理
IPv6过渡技术 隧道技术 GRE隧道 手手动动隧隧道道
隧道服务器
IPv6过渡技术 隧道技术 GRE隧道 手手动动隧隧道道
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ结
隧道技术
IPv6 over IPv4 GRE隧道（GRE隧道） IPv6 over IPv4 手动隧道（手动隧道）
IPv6过渡技术 -隧道技术1
IPv6过渡技术 隧道技术 GRE隧道 手动隧道
• 循序渐进，逐渐降低互联成本
• 双协议栈技术 • 隧道技术 • 网络地址转换/协议转换
IPv6过渡技术 隧道技术 GRE隧道 手动隧道
隧道技术
IPv6过渡技术 隧道技术 GRE隧道 手动隧道
隧道技术
PC1
IPv6过渡技术 隧道技术 GRE隧道 手动隧道 PC2
• 优点与缺点
➢ 优点：通用性好、技术成熟，易于理解 ➢ 缺点：维护复杂
IPv6过渡技术 隧道技术 GRE隧道 手动隧道
GRE隧道技术
• 前提要求
– 链路两端设备必须是双栈设备 – 隧道已经预先配置并建立好 – 发送方封装，接收方接封装
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主机通过Isatap 隧道向路由器发出RS请求
路由器通过Isatap 隧道返回RA信息
ISTAP Tunnel
1.1.1.1 Fe80::5efe:0101:0101 2.2.2.2 Fe80::5efe:0202:0202
ISATAP Router
IPv6
IPv4 ISATAP Tunnel
R1 R2
1.1.1.1/24 1.1.1.2/24 2.2.2.1/24 2.2.2.2/24
R3
IPv4
2000::1/64 2000::2/64
IPv6-IPv4 Tunnel
GRE IPv6 Tunnel
在GRE之上封装IPv6，采用协议号IPv6标准协议号0x86dd
封装格式如下
IPv4 Header [0x2f] Flags Protocol 0x2f GRE Header IPv6 Header IPv6 Data 2 octets 2 octets
缺点：需要进行隧道配置，牺牲效率，只能实现v6-v6设备之间的 通信
IPv6-IPv4 Tunnel
在IPv4之上直间封装IPv6，采用IPv4协议号0x29
封装格式如下
IPv4 Header [0x29] Protocol 0x29 IPv6 Header IPv6 Data
Configuration for IPv6-IPv4 Tunnel
R3：
interface ethernet 0/0 ip address 2.2.2.2 24 Interface tunnel 0 ipv6 address ::2.2.2.2 96 tunnel-protocol ipv6-ipv4 auto-tunnel source eth0/0
R1 R2
1.1.1.1/24 1.1.1.2/24 2.2.2.1/24 2.2.2.2/24
Protocol [0x86dd]
Configuration for GRE Tunnel
IPv6-IPv4 Tunnel：
interface ethernet 0/0 ip address 1.1.1.2 255.255.255.0 interface tunnel 0 ipv6 address 2000::1/64 source ethernet 0/0 destination 2.2.2.2 tunnel-protocol gre Ip route-static 0.0.0.0 0.0.0.0 1.1.1.1 Ipv6 route-static ::/0 tunnel0
共存技术
IPv4/IPv6
的演进策略 Socks64
IPv4/IPv6 互访技术
SIIT
协议转换 NAT-PT 传输层中继 应用层代理网关
内容提要
• IPv6 过渡技术简介 • IPv6孤岛互连的解决方 案 • IPv6和IPv4互通的解决 方案 • 过渡技术的对比和小结
IPv6孤岛互连解决方案
R1 R2
1.1.1.1/24 1.1.1.2/24 2002:0303:0303:1::1/64 2.2.2.1/24 2.2.2.2/24
R3
Internet
2002:0404:0404:1::1/64
IPv4
Encapsulated with IPv6-IPv4 Tunnel
6to4 Tunnel 其他问题
自动前缀分配，向每一个6to4站点提供一个全局地址
6to4前缀基于2002::/16
站点具体地址格式如下 2002:ipv4::/48
每个站点获得/48前缀，可划分为/64子网
Configuration for 6to4 Tunnel
R1：
interface tunnel 0 interface ethernet 0/0 ipv6 address 2002:0303:0303:2::1/64 ip address 1.1.1.2 24 source loopback0 Interface ethernet 0/1 ipv6 address 2002::0303:0303:1::1 64 tunnel-protocol ipv6-ipv4 6to4 Ipv6 route-static 2002::/16 tunnel 0 Interface loopback0 Ip route-static 0.0.0.0 0.0.0.0 1.1.1.1 ip address 3.3.3.3 32
R3
IPv4
::1.1.1.2 ::2.2.2.2
Encapsulated with IPv6-IPv4 Tunnel
ISATAP Tunnel
Draft-ietf-ngtans-istap-12.txt 一般应用于主机与路由器之间的自动隧道技术 Link Local address format fe80::0000:5efe:IPv4 Global address format xxxx::0000:5efe:IPv4
Configuration for Auto-Tunnel
R1：
interface ethernet 0/0 ip address 1.1.1.2 24 Interface tunnel 0 ipv6 address ::1.1.1.2 96 tunnel-protocol ipv6-ipv4 auto-tunnel source eth0/0
Prefix:3000::/64
Ipv4 source:1.1.1.1 Ipv4 destination:2.2.2.2
ISATAP Host
路由请求ห้องสมุดไป่ตู้
Ipv6 source:fe80::5efe:0101:0101
Ipv6 destination:fe80::5efe:0202:0202 Ipv4 source:2.2.2.2 Ipv4 destination:1.1.1.1 Ipv6 source:fe80::5efe:0202:0202 Ipv6 destination:fe80::5efe:0101:0101 ISTAP prefix:3000::/64
interface ethernet 0/0 ip address 1.1.1.2 24 Interface ethernet 0/1 ipv6 address 2002::0303:0303:1::1 64 Interface loopback0 ip address 3.3.3.3 32
interface tunnel 0 ipv6 address 2002:0303:0303:2::1/64 source loopback0 tunnel-protocol ipv6-ipv4 6to4 Ipv6 route-static 2002::/16 tunnel 0 Ipv6 route ::/0 2002:0404:0404::1
R1 R2
1.1.1.1/24 1.1.1.2/24 2002:0303:0303:1::1/64 2.2.2.1/24 2.2.2.2/24
R3
IPv4
2002:0404:0404:1::1/64
Encapsulated with IPv6-IPv4 Tunnel
6to4 Relay
普通的6to4隧道仅用于6to4站点间互访 对于6to4站点与IPv6 Internet的互访，需启用6to4中继功能
6to4与NAT、Firewall如何共存 如何通过6to4运行动态路由协议
某些站点可能同时拥有6to4地址和普通IPv6地址
如何保障6to4隧道地安全性
Auto－Tunnel
自动兼容隧道仅应用于两台主机或路由器之间 地址格式如下,由::/96前缀和IPv4组成 ::IPv4 自动兼容隧道意义不大，不能解决地址短缺问题
IPv6孤岛
IPv4 Internet
协议转换 IPv6 Internet IPv6孤岛 IPv4 Internet IPv6孤岛
IPv6孤岛
IPv6过渡技术简介
• 基本过渡机制： 双栈: 设备升级到IPv6的同时保留IPv4支持;应用程序可以选 择使用IPv6或IPv4;协议允许应用逐渐从IPv4过渡到IPv6 隧道: IPv6报文作为IPv4的载荷，或由MPLS承载在IPv4 Internet海洋中连接多个IPv6孤岛 以上两者可归纳为共存技术
• 目前主流的解决方案包括：
–手工隧道技术 IPv6-IPv4、GRE –自动隧道技术 6to4、auto-tunnel、ISTAP
–隧道代理技术
–6PE技术
• 封装格式
Tunnel Broker
– 除GRE和6PE采用自身封装外，其他都采用IPv6IPv4封装格式
IPv4 Header IPv4 Header
R1 R2
1.1.1.1/24 1.1.1.2/24 2.2.2.1/24 2.2.2.2/24
R3
IPv4
2000::1/64 2000::2/64
GRE Tunnel
6to4 Tunnel
在IPv6站点之间动态建立隧道 适用多个IPv6边缘站点通过IPv4网络互联 采用IPv6-IPv4封装格式
6to4与Internet衔接的边界路由器无需具备中继功能，只需将 6to4站点IPv6地址发布至Internet
而内部6to4站点需支持6to4中继功能，将所有访问Internet的 数据转发至边界路由器（非2002::/16目的地）
Configuration for 6to4 Relay
R1：
APPLICATION TCP/UDP
IPv4 IPv6
DRIVER
IPv6过渡技术简介
• 16种主要过渡技术各有优劣、应用环境不同
• 网络的演进过程中将是多种过渡技术的综合