高校互聯(lián)網(wǎng)IPv6與IPv4的互連技術(shù)探討與實現(xiàn)

摘 要：隨著互聯(lián)網(wǎng)平臺的快速布設(shè)，互聯(lián)通信技術(shù)也在不斷升級，為依托互聯(lián)網(wǎng)平臺的各類服務(wù)帶來更為廣闊的發(fā)展空間。相對于IPv4而言，同作為互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的IPv6在實際應(yīng)用的過程中更具優(yōu)勢，不僅有簡化的報頭以及靈活的擴(kuò)展，而且對于移動通訊而言，更是強有力的技術(shù)支持，可提升互聯(lián)通信的總體服務(wù)質(zhì)量。本文就高?；ヂ?lián)網(wǎng)IPv6與IPv4的互連技術(shù)進(jìn)行闡述，并根據(jù)該技術(shù)的原理來進(jìn)一步探究互聯(lián)通信解決方案的實現(xiàn)過程及其結(jié)果，以期為實踐帶來啟示。

關(guān)鍵詞：IPv6；IPv4；互連技術(shù)；實現(xiàn)

中圖分類號：TP393.08

近幾年來，隨著我國網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，在傳統(tǒng)的IPv4技術(shù)支撐下的互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境出現(xiàn)了較多的問題，這些問題的出現(xiàn)已經(jīng)影響到人們借助互聯(lián)網(wǎng)平臺來更好地工作或生活，且對于高?；ヂ?lián)網(wǎng)框架的搭建也有著較大的影響。在這種情形之下，IPv6技術(shù)涌現(xiàn)出來，彌補了以往互聯(lián)網(wǎng)平臺技術(shù)的漏洞。但從實際情況來看，在設(shè)計網(wǎng)絡(luò)環(huán)境時，往往依托的是IPv6與IPv4的互連技術(shù)，也就是IPv6與IPv4雙棧網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。該技術(shù)的組網(wǎng)原則及其設(shè)計框架較為簡單。實踐表明，IPv6與IPv4的互連技術(shù)的實現(xiàn)具備較高的現(xiàn)實意義。

1 IPv6與IPv4的互連技術(shù)探討

通過數(shù)十年的IPv4技術(shù)的實際應(yīng)用可以了解到，IPv4協(xié)議本身較為完善，為互聯(lián)網(wǎng)平臺的架設(shè)提供了充分的技術(shù)支持，但隨著現(xiàn)代科技以及社會的進(jìn)步，IPv4技術(shù)也面臨著升級，以期適應(yīng)新一代互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的要求。作為IPv4協(xié)議的升級版IPv6協(xié)議的設(shè)計更為周全，在兩種技術(shù)更迭的過程中，始終存在著兩個網(wǎng)域內(nèi)的系統(tǒng)間互聯(lián)問題，這一問題的核心就在于系統(tǒng)能否穩(wěn)定過度，進(jìn)而促進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)平臺的長期穩(wěn)定發(fā)展，令人們獲得更為暢快的網(wǎng)絡(luò)體驗。從本質(zhì)上來看，IPv6與IPv4的互連技術(shù)的可行性及其穩(wěn)定性，是目前該領(lǐng)域發(fā)展演進(jìn)過程中的所需探討的重點議題，也是相關(guān)科研項目亟待解決的問題。

1.1 IP協(xié)議與IPv6與IPv4雙協(xié)議棧的相關(guān)內(nèi)容分析

在過去的一段時期內(nèi)，網(wǎng)絡(luò)IP地址空間正面臨著逐步耗盡的問題，繼續(xù)進(jìn)行IPv4網(wǎng)絡(luò)地址與端口的調(diào)整，從而滿足大量用戶接入互聯(lián)網(wǎng)平臺的需求。從現(xiàn)實的角度來看，在IPv4技術(shù)向IPv6技術(shù)的轉(zhuǎn)變過程中，定有一段時期是二者同時存在的，意味著IPv6與IPv4的互連技術(shù)的發(fā)展有其特定的發(fā)展空間。從本質(zhì)上來看，IPv4和IPv6的共存方式較為可行，則意味著二者所依托的過渡技術(shù)能夠兼顧IPv4與IPv6的協(xié)議特性，但盡管如此，IPv4和IPv6雙棧協(xié)議及其轉(zhuǎn)換還需要利用Cisco路由器設(shè)計和配置來完成，這是實現(xiàn)IPv4和IPv6雙棧協(xié)議有效性的基礎(chǔ)條件之一。

1.1.1 IPv4協(xié)議的概念

眾所周知，全世界范圍內(nèi)的互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中所采用的協(xié)議族均為TCP/IP協(xié)議族，其中IP是TCP/IP協(xié)議族中網(wǎng)絡(luò)層的協(xié)議，同時也是因特網(wǎng)TCP/IP協(xié)議族中最重要的協(xié)議。在過去的很長一段時期里，IP協(xié)議的版本號都為4，即IPv4[1]。隨著互聯(lián)網(wǎng)平臺的快速拓展，網(wǎng)絡(luò)用戶激增，同時，網(wǎng)絡(luò)用戶對IP地址的需求量大大增加，這就促使IP地址在發(fā)放的過程中需遵循更為嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑瓌t來執(zhí)行，從而維護(hù)互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境的有序性。

1.1.2 IPv6協(xié)議的內(nèi)涵及其特征

盡管IPv6協(xié)議是IPv4協(xié)議的升級版本，但它與IPv4有一定的差別。IPv6協(xié)議采用的是一種較新型的格式，可以在一定程度上減少協(xié)議頭的網(wǎng)絡(luò)消耗，從而縮減地址對網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的資源開銷量，令更多的空間能夠被用戶所使用。相對于IPv4協(xié)議而言，IPv6協(xié)議有著這樣幾個特征：其一，IPv6協(xié)議下的網(wǎng)絡(luò)地址報頭簡化處理，且擁有較為靈活的擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)地址；其二，IPv6協(xié)議有著較為寬泛的地址選擇范圍，以及層次化的地址構(gòu)造，以便于用戶選擇最為合適的地址；其三，IPv6協(xié)議支持即插即用的互聯(lián)網(wǎng)連接方式，并在網(wǎng)絡(luò)層加密保障的前提下，有效提升其總體服務(wù)質(zhì)量。此外，在過去很長的一段時期里，網(wǎng)絡(luò)中部署的絕大部分網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是IPv4協(xié)議，可以說，整個網(wǎng)絡(luò)平臺的運作是以IPv4協(xié)議為基礎(chǔ)框架來推進(jìn)的，然而，從目前互聯(lián)網(wǎng)IP地址發(fā)放的數(shù)量情況來看，IPv6代替IPv4只是時間的問題。

1.1.3 IPv6與IPv4雙協(xié)議棧

IPv6協(xié)議在原有的IPv4協(xié)議的基礎(chǔ)上的改動不大，因此，二者在功能上極為類似，從根本上來看，IPv6協(xié)議就是在固有的IPv4節(jié)點與網(wǎng)絡(luò)環(huán)境進(jìn)行互通。在IPv6與IPv4雙協(xié)議棧系統(tǒng)中既存在IPv4的數(shù)據(jù)，同時還有IPv6的數(shù)據(jù)，即擁有IPv6與IPv4雙協(xié)議[2]。IPv6與IPv4雙協(xié)議棧技術(shù)是在IPv4協(xié)議過度到IPv6協(xié)議過程中應(yīng)用最為普遍的一種基于互聯(lián)網(wǎng)平臺的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，這與技術(shù)升級有著直接的關(guān)聯(lián)。

1.2 IPv6與IPv4的互連技術(shù)的原則分析

在技術(shù)升級的過程中，IPv6技術(shù)與IPv4技術(shù)仍舊使用同一物理平臺，IPv6協(xié)議節(jié)點互連時需要借助隧道技術(shù)來達(dá)成目的。從本質(zhì)上來看，利用隧道技術(shù)可將互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中局部的IPv6網(wǎng)絡(luò)節(jié)點連接起來，在經(jīng)由路由器設(shè)備對其中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分離，將IPv4協(xié)議下的數(shù)據(jù)進(jìn)行剝離，從而令不同的數(shù)據(jù)進(jìn)行分組歸集，直至將其轉(zhuǎn)發(fā)到目的站點。在這一過程中，隧道技術(shù)的支持極為關(guān)鍵，但同時，該技術(shù)在應(yīng)用的過程中也存在局限性。從網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的趨勢來看，IPv6取代IPv4協(xié)議只是時間的問題，因此，我們可以在技術(shù)融合過渡期間采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣砑ぐl(fā)IPv6與IPv4的互連技術(shù)的能效，使其為互聯(lián)網(wǎng)平臺提供更為優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。

2 IPv6與IPv4的互連技術(shù)的實現(xiàn)

實現(xiàn)局域網(wǎng)內(nèi)部的IPv6互聯(lián)是構(gòu)建IPv6與IPv4雙協(xié)議?；ネǖ氖滓襟E，只有將IPv6協(xié)議本身價值激發(fā)出來，才能有利于互聯(lián)網(wǎng)平臺的穩(wěn)定運行，進(jìn)而實現(xiàn)IPv6與IPv4的互連技術(shù)與實踐過程的整合應(yīng)用。從實際情況來看，在IPv4向IPv6協(xié)議過渡的過程是一個較為復(fù)雜的過程，因其內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議發(fā)生變動，這一變動就會促使網(wǎng)絡(luò)中的鏈路層、應(yīng)用層等層面發(fā)生連鎖反應(yīng)，連帶著多個層面出現(xiàn)變化，包括網(wǎng)絡(luò)過渡、用戶過渡、應(yīng)用程序、IPv6與IPv4互聯(lián)技術(shù)這四個部分內(nèi)容，在整個繁雜的技術(shù)過渡環(huán)節(jié)中，幾乎各部位的過渡內(nèi)容有存在一定的關(guān)聯(lián)。

2.1 實現(xiàn)局域網(wǎng)內(nèi)部的IPv6互聯(lián)

2.1.1 探討IPv4與IPv6網(wǎng)絡(luò)之間的信息互通問題

局域網(wǎng)內(nèi)部的IPv6互聯(lián)及路由的實現(xiàn)過程對于總體IPv6與IPv4的互連技術(shù)模型的構(gòu)建至關(guān)重要，可以說該環(huán)節(jié)的運作效果直接影響后期IPv6與IPv4雙協(xié)議棧的連接效果及其功能的實現(xiàn)。在筆者所進(jìn)行的模型構(gòu)建過程中所使用的IPv6的交換機(jī)為中興系列交換機(jī)，在此交換機(jī)上需要先設(shè)置好用戶名與密碼，并在設(shè)置完畢之后，啟動IPv6協(xié)議本身的VLAN功能，同時要完成VLAN接口配置IPv6地址的環(huán)節(jié)處理。最后，設(shè)置與IPv6路由器的路由信息。實際上，相對于IPv4協(xié)議而言，IPv6協(xié)議最大的特點就是對可選項的最大化支持，在實際操作的過程中，便可以將IPv6的可選項放在一個較為獨立的擴(kuò)展頭部，這便起到了降低網(wǎng)絡(luò)位置資源消耗的作用。相對于以往的路由器處置形態(tài)，以獨立的擴(kuò)展頭部進(jìn)駐到網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，還可以提升路由性能。因此，在當(dāng)前自動配置的支持下，基于多種IPv4與IPv6協(xié)議的互聯(lián)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)管理及其運作更為便捷。

2.1.2 分析IPv4與IPv6協(xié)議的互聯(lián)技術(shù)解決方案

在實際的互聯(lián)網(wǎng)平臺運轉(zhuǎn)過程中，如何能夠使程序兼容IPv6與IPv4兩種類型協(xié)議乃是問題的關(guān)鍵要點。在當(dāng)下的計算機(jī)技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)水平下，現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序都是為IPv4編寫的，但從IPv6與IPv4雙協(xié)議棧模型的運行狀況來看，絕大多數(shù)依托IPv4協(xié)議所編制的程序要想轉(zhuǎn)換成兼容IPv6與IPv4的互聯(lián)協(xié)議并非難事，從理論以及實踐的角度來看，協(xié)議兼容是可以實現(xiàn)的。例如：在這一思維模式的影響之下，借助IPv6與IPv4雙協(xié)議棧模型數(shù)據(jù)的支持，構(gòu)造一個雙協(xié)議棧BBS服務(wù)器，在服務(wù)器地址中，分別賦予不同的IPv6與IPv4地址，待服務(wù)器設(shè)置完畢后，觀察并激活BBS服務(wù)器正常運作，整個過程表明，IPv6與IPv4雙協(xié)議棧的構(gòu)建具備可行性，在此基礎(chǔ)上運行的BBS服務(wù)器既能夠處理使用IPv4協(xié)議的客戶，同時還能處理使用IPv6協(xié)議的客戶，則使IPv6與IPv4雙協(xié)議棧的實現(xiàn)成為可能。除此以外，基于IPv6協(xié)議的校園網(wǎng)過渡方案也具備一定的可操作性，在既定投資成本的支持下，將網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的IPv6網(wǎng)段作為孤島接入原有的IPv4網(wǎng)絡(luò)，以此來完善IPv6過渡方案的執(zhí)行和操作，從而優(yōu)化固有校園網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，增強網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的安全性。

2.2 實現(xiàn)IPv6與IPv4的互連技術(shù)

為了能夠?qū)崿F(xiàn)IPv6與IPv4的互連技術(shù)，則在原有的網(wǎng)絡(luò)框架中增設(shè)一臺新的IPv6出口路由器以及一臺IPv6三層核心交換機(jī)設(shè)備，這樣一來，IPv6三層核心交換機(jī)通過光纖路徑連接原有的IPv4核心交換機(jī)設(shè)備[4]。從技術(shù)的層面來看，IPv6與IPv4雙協(xié)議棧翻譯機(jī)制較為縝密，而且，相對于IPv6與IPv4的分組架構(gòu)而言，整合建立以后的IPv6與IPv4雙協(xié)議棧模型的數(shù)據(jù)處理過程較為透明化，這也意味著模型當(dāng)中所依托的翻譯技術(shù)較為高級。這樣一來，總體的IPv6與IPv4雙協(xié)議棧模型中的各類型數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換對于上層協(xié)議來說就更加清晰明了，同時也提升了互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中關(guān)于數(shù)據(jù)翻譯的效率。在IPv4朝向IPv6過渡的過程中，IPv4技術(shù)的延展主要包括有SIIT技術(shù)（無狀態(tài)IP/CMP翻譯算法）以及NAT-PT技術(shù)（網(wǎng)絡(luò)地址翻譯——協(xié)議翻譯）等等技術(shù)內(nèi)容，在這些基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議框架的支撐下，并且在IPv4向IPv6協(xié)議過渡原則的輔助下，將整個IPv6與IPv4雙協(xié)議棧構(gòu)建完成。

在IPv4與IPv6協(xié)議的互聯(lián)技術(shù)的支撐下，IPv4與IPv6雙協(xié)議棧這一類型機(jī)制需要給每個IPv6的站點分配一個IPv4地址，以此來改善地址資源分配告急的問題。但實際上，這種分配策略僅能夠維持一段時間的網(wǎng)絡(luò)地址資源配置操作管理，也就是說，IPv4與IPv6雙棧協(xié)議是一種過渡技術(shù)，如若完整地將網(wǎng)絡(luò)平臺地址劃分清楚，還需要做進(jìn)一步的探索與鉆研，同時，還需要注意相關(guān)技術(shù)的整合應(yīng)用，以及相關(guān)機(jī)制的配合，尤其是需要采用隧道機(jī)制來進(jìn)行路由傳送管理，以此來強化地址資源分配的有效性與時效性等特征。

3 結(jié)束語

在研究了傳統(tǒng)高?；ヂ?lián)網(wǎng)IPv4技術(shù)以及IPv6網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出一種IPv6與IPv4的互連技術(shù)，并將其付諸于實踐進(jìn)行驗證。最初，在設(shè)計IPv6與IPv4的互連技術(shù)時，其目的就在于為了更好地保護(hù)傳統(tǒng)投資固件，從而實現(xiàn)低成本網(wǎng)絡(luò)性能的升級。從實踐過程來看，高校互聯(lián)網(wǎng)IPv6與IPv4的互連技術(shù)的組網(wǎng)過程較為簡單快捷，而且兼容傳統(tǒng)的技術(shù)模式，運行效果極佳，實現(xiàn)了從理論上所構(gòu)建的IPv6與IPv4的雙棧網(wǎng)絡(luò)設(shè)計模型，解決了當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)平臺以及移動網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中所存在的諸多實際問題。

參考文獻(xiàn)：

[1]萬芳，李明.基于nat-pt的iPv4/iPv6過渡技術(shù)的研究[J].安徽建筑工業(yè)學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2010（01）：73-74.

[2]章?lián)P.基于IMS的從IPv4過渡到IPv6的雙協(xié)議棧技術(shù)[J].機(jī)電信息，2010（12）：59-60.

作者簡介：王鑫，女，淮安人，本科，研究方向：現(xiàn)代教育技術(shù)。

作者單位：南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院，南京 225300