1、昌吉学院 论文（设计）分类号：本科毕业论文（设计）密级：无毕业论文题目IPv6 路由技术分析及其与 IPv4 的互连探讨系 院 计算机工程系 学科门类 工学 专 业 计算机科学与技术 学 号 1025829006 姓 名 王鑫 指导教师 马志欣 教师职称 副教授 2014 年 3 月 28 日毕业论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果或作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 年 月 日毕业论文版权使用授权书本毕业论文作者完全了解学院有关保存
2、、使用毕业论文的规定，同意学院保留并向有关毕业论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权本学院及以上级别优秀毕业毕业论文评选机构将本毕业论文的全部或部分内容编入有关数据库以资检索，可以采用复印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本毕业论文。声明人签名： 导师签名： 年 月 日 年 月 日 昌 吉 学 院 2014 届 本 科 毕 业 论 文 （ 设 计 ）- I -摘 要Internet 经历了几十年的高速发展，已经成为人们生活中不可或缺的一部分。作为整个网络基石的 IPv4 也已经十分成熟。但是由于自身的限制，己经逐渐暴露了许多问题和缺点，其中最突出的是 IP 地
3、址空间将被耗尽和主干路由表不断增长的问题。于是 IPv6 被 IETF 设计出来用以替代 IPV4。作为下一代的互联网协议的IPV6，对比 IPV4 有如下的特点：简化的报头和灵活的扩展；足够大的地址范围和层次化的地址结构；即插即用的连网方式；网络层的认证与加密；服务质量的满足；对移动通讯更好的支持。IPv6 必将替代 IPv4。整个网络从 IPv4 过渡到 IPv6 需要比较长的时间，两种网络将在今后长期共存。所以探讨 IPv4 与 IPv6 的互联性和过渡技术有重要的意义。本论文将介绍 IPv4 的缺点，以及 IPv6 的诸多优点，分析几种常见通信技术：双栈技术、隧道技术、NAT-PT 协
4、议转换。在对各种技术进行对比分析的基础之上，提出了自己的见解，对当前的理论进行补充，最后对某些技术的实现进行了实验测试。关键词：IPv4；IPv6；互连；隧道技术注：奇数页页眉，居中，宋体，五号，统招本科生填写内容为“昌吉学院 XXXX 届本科毕业论文（设计）”。阅后删除此文本框。Ipv6 路 由 技 术 分 析 及 其 与 Ipv4 的 互 连 探 讨- II -Analysis of IPv6 routing technology and its interconnection with the IPv4AbstractInternet has experienced several de
5、cades of rapid development, has become an indispensable part of life. As a cornerstone of the entire network of IPv4 has been very mature. However, due to its own limitations, has been gradually exposed the many problems and shortcomings. One of the most prominent is the address space of IP will be
6、exhausted and the main routing table growing problem therefore, IETF IPv6wasdesignedto replace IPv4. As the next generation Internet Protocol IPV6, compared to IPV4has the following characteristics: simplified header and extension; big enough address space and hierarchy address architecture; Plug an
7、d Play internet working; authentication and encryption on network layer; support on service quality; better support on mobile communication. IPv6 will replace IPv4. The entire network from IPv4 transition to IPv6 need for a long time, the two networks will coexist for a long time in the future. So e
8、xplore the IPv4 and IPv6 connectivity and transition technology has important significance.This paper introduces the disadvantages of IPv4, and the many advantages of IPv6.Analyze several common communication technology: dual stack, tunneling, NAT-PT protocol conversion. On the basis of comparison o
9、f various technology, put forward my views.Finally,the experimental tests of certain techniques realization.Key Words：IPv4；IPv6; Interconnection; Tunnel Technology昌 吉 学 院 2014 届 本 科 毕 业 论 文 （ 设 计 ）- III -目 录摘 要 .IAbstract .II1 绪论 .11.1 论文课题研究的目的与意义.11.2 IPv6 技术国内外发展现状 .22 IPv6 协议研究 .32.1 IPv6 协议基础 .
10、32.1.1 专业术语.32.1.2 IPv6 与 IPv4 的比较 .42.2 IPv6 的报头结构 .52.3 IPv6 地址 .72.3.1 IPv6 地址的类型 .72.3.2 IPv6 地址的格式 .82.3.3 寻址模型.92.3.4IPv6 地址分配 .102.4 IPv6 路由的分析 .102.4.1IPv6 路由技术概述 .102.4.2 IPv6 路由工作原理 .123 IPv4 与 IPv6 的互联 .133.1 双协议栈技术.133.1.2 双协议栈技术的工作原理.133.1.2 双协议栈技术的工作方式.143.1.3 双协议栈的工作模型.143.2 NAT-PT 技术
11、 .153.2.1 NAT-PT 技术基础 .153.2.2 NAT-PT 技术分类 .163.2.3 NAT-PT 网关的工作流程 .163.3 隧道技术.183.3.1 手动配置隧道.183.3.2 自动配置隧道.183.3.3 6to4 隧道技术 .19Ipv6 路 由 技 术 分 析 及 其 与 Ipv4 的 互 连 探 讨- IV -3.3.4 隧道代理技术.194 IPv6 的路由实例配置 .214.1 模拟器简介及配置命令基本介绍.214.2 4.2 实现局域网内部的 IPv6 主机互连的实验 .214.3 IPv4 与 IPv6 网络互连的实现 .234.4 6to4 隧道配置
12、 .254.5 IPv6 网络 NAT-PT 动态映射实验配置 .284.6 实验对比分析.304.7 本章小结.31结 论 .32参 考 文 献 .34致 谢.35昌 吉 学 院 2014 届 本 科 毕 业 论 文 （ 设 计 ）11 绪论IPv6 是“Internet Protocol version 6”的缩写，人们将 IPv6 称为“下一代 IP”。Internet 的迅猛发展，使得网络规模急剧膨胀，信息量直线上升，新应用层出不穷，原有的己发展 20 多年的网络互连协议版本 4IPv4 协议由于其先天的缺陷（地址空间不足、路由选择效率不高、安全性差、服务质量不高以及缺乏对移动的有效支
13、持等），己经不能从根本上适应网络发展的需要。在这样的背景下，下一代网络标准 IPv6 协议应运而生。IPv6 的到来，首先可以立竿见影的缓解IPv4 地址枯竭带来的尴尬，其次在灵活性，有效性，功能优化等方面，也大大优于过去的 IPv4 协议。经过一个较长的 IPv4 和 IPv6 共存的时期，IPv6 最终会完全取代 IPv4。1.1 论文课题研究的目的与意义我们为什么需要 IPv6？这个问题可以用一个比较形象的比喻来解释：传统的马车传递与广袤天空中的航空邮寄，孰优孰劣，众人皆知。目前使用的 IPv4 协议已经不堪重负，为此我们做出了不懈的努力包括使用了 VLSM 可变长子网掩码技术，但却在每
14、时每刻新连接到网络中的设备与人数的巨大压力下，显得杯水车薪2011 年 2 月 4 日，互联网域名管理机构（ICANN）在美国迈阿密宣布，IPv4 地址库已经告罄。表 1-1Ipv6 路 由 技 术 分 析 及 其 与 Ipv4 的 互 连 探 讨22011 年 4 月，亚太互联网络信息中心(APNIC)宣布，亚太地区互联网协议第四版(IPv4)地址资源仅剩下最后一组。这意味着亚太地区将率先成为全球第一个IPv4 地址资源全部分配完的区域，并意味着 IPv6 将成为建立全新的互联网网络和服务的必要因素。1.2 IPv6 技术国内外发展现状美国之前拥有着全球 74%的 IP 地址资源，所以对 I
15、Pv6 的态度一直略显得不关心。直到思科于 2001 年 7 月 10 日宣布与微软、IBM、惠 普、SUN 和摩托罗拉结成伙伴关系，共同推进 IPv6 硬件和软件的开发。这也体现出了 IPv6 的重要性。在欧洲，各国政府对 IPv6 的发展都给予了高度的关注与支持。欧洲各国虽没有像亚太地区一样紧缺 IP 地址，但在 IPV6 的发展上不想落后于日本这样的国家，并且想通过 IPV6 挽回同美国之间的差距。目前欧洲各国正大力发展 IPv6 技术，专家认为欧洲的 3G 将在 1-2 年内进入全面应用阶段。在亚太地区，IP 地址的资源相对比较紧张，所以大多数国家起步较早，并且走在了世界前列。此中，日
16、本对 IPV6 表现的兴趣最大，政府已制定了“E-JAPAN”的战略。其他的经济较发达国家对新的技术也很有兴趣。新加坡，韩国都投入大量的技术和资金，去尝试 IPv6 的普及。中国是当前全球最急需 IP 地址的国家之一，因此在 IPv6 标准制订以及产业化和商业化的进程中都显得非常积极。2012 年 3 月，国家发改委、工信部等多个部昌 吉 学 院 2014 届 本 科 毕 业 论 文 （ 设 计 ）3委联合发布了关于下一代互联网十二五发展建设的指导意见，提出了 2013 年以前为商用网的商用试点阶段，2014 年到 2015 年将进入全面商用部署阶段。过去的几年我们国家的 IPv6 产业界各方
17、做了围绕着系统和设备研制网络和网站升级改造等重要环节做了大量的工作，目前已有超过 1800 余款设备和系统通过了全球 IPv6 论坛，IPv6 Ready 测试认证，基本涵盖了原有 IPv4 产品的类型，IPv4 和 IPv6 网络互通产品领域也取得了实质性的进展，能够满足网络不断需求，在网络改造方面，中国电信、中国移动、中国联通三家基础电信企业累计开展了 146 个城域网的IPv6 改造，累计完成了 126 个数据中心的升级改造工作，在互联网企业改造方面，我部联合发改委通过国家专项资金支持了腾讯、百度、阿里巴巴、新浪等商业网站，及蓝讯、世界互连等 CDN 和服务平台的 IPv6 改造工作，网
18、站应用改造工作也取得了积极进展。我国 IPv6 用户从 2013 年 8 月的 2.5%升至目前 3%，IPv4 向 IPv6 过渡产品成熟，技术不成屏障，IPv6 双栈方案是中国的主流方案。并且经过几年的努力解决了从.CN 域名解析到新预级域名（New gTLD）解析的域名体系支持 IPv6 技术步署。因此，当我们面向 IPv6 时代时，域名体系技术已经能够稳定地支撑了。在移动网络方面，LTE 给 IPv6 应用提供了完善接口。尽管已经取得了巨大的成就，我们也清醒的意识到,国内乃至全球下一代互联网发展进程，相对还是比较缓慢，实现下一代十二五互联网发展建设目标的任务将十分艰巨。Ipv6 路 由
19、 技 术 分 析 及 其 与 Ipv4 的 互 连 探 讨42 IPv6 协议技术2.1 IPv6 协议基础IPv6 是 Internet Protocol Version 6 的缩写，其中 Internet Protocol 译为“互联网协议”。IPv6 是 IETF（互联网工程任务组，Internet Engineering TaskForce）设计的用于替代现行版本 IP 协议（IPv4）的下一代 IP 协议。目前 IP 协议的版本号是 4（简称为 IPv4），它的下一个版本就是IPv6。2.1.1 专业术语下面列出 IPv6 协议中常用的几个专业术语：节点：任何运行 IPv6 的设备，
20、包括路由器和主机。主机：只能接受数据信息，而不能转发数据信息的节点。IPv6 中的主机不仅包括计算机等，还包括各种家用电器和其他电子器械。子网：使用相同的 64 位 IPv6 地址前缀的一个或多个链路。一个子网可以被内部子网路由器分为几部分。路由器：路由器是一种连接多个网络的网络设备，它能将不同网络之间的数据信息进行转发。IPv6 网络中，路由器是一个非常重要的角色，它会把一些配置信息向外通告。邻节点：连接到同一链路上的节点。这是一个非常重要的概念。因为 IPv6 的邻节点发现机制具有解析邻节点链路层地址的功能，并可以检测和见识灵节点是否可以到达。上层协议：紧挨着 IPv6 之上的一层协议，将 IPv6 用作运输工具。主要包括Internet 层协议和传输层协议，但不包括应用层协议。2.1.2 IPv6 与 IPv4 的比较(1) IPv4 的不足之处IPv4 的不足主要体现在以下几个方面：1 地址空间的不足在 Internet 发展的初期，人们认为网络地址是不可能分配完的，这就导致了对于网络地址分配时的随意性，其结果就是 IP 地址的利用率较低。由于组织的存在，
