网络规划与设计-IPV4升级到IPV6的技术方案

网络规划与设计课题论文课题名称：IPV4升级到IPV6的技术方案姓名：XXX班级：网络10-2学号：08103635目录一、概述------------------------------------------------------------3二、IPv6地址---------------------------------------------------------3（一）、IPV6的优势------------------------------------------------3（二）、IPV6的地址格式--------------------------------------------4（三）、IPV6的报头------------------------------------------------4（四）、IPV6的地址表示方法-----------------------------------------51、首选格式-----------------------------------------------62、压缩格式-----------------------------------------------63、IPv4内嵌在IPv6中--------------------------------------11（五）、IPV6的地址分类--------------------------------------------12三、过渡技术---------------------------------------------------------14（一）、双协议栈技术-----------------------------------------------14（二）、隧道技术--------------------------------------------------15实验：6to4隧道------------------------------------------16（三）、NAT-PT技术------------------------------------------------20实验：静态NAT-PT-----------------------------------------23（四）、三种过渡技术的对比分析-------------------------------------26四、实例分析---------------------------------------------------------27上海理工大学向IPv6过渡实例详解-----------------------------------27全国高校的网络升级方案-------------------------------------------30五、结论与发展前景--------------------------------------------------33六、参考文献--------------------------------------------------------34一、概述在我们现有的网络中，几乎所有网络都使用IP协议作为通信的地址协议，我们的网络使用IP来表示地址信息，每一个节点都应该分配一个唯一的地址，才能保证通信正常。现在正常使用的IP协议为版本4，用32位来表示，地址空间为65536×65536，结果约为42.9亿，需要说明的是，虽然地址共有42.9亿之多，但并不表示这些地址可以供42.9亿个节点使用，因为我们的地址是分网段的，也就是说即使在一个节点的情况下，分配地址时，也是分配一个网段而不是一个地址，所以这样就使得版本4的IP地址一下子变得空间陕小，再加了有相当一部分地址是不可用的，那么随着网络的迅速膨胀，IPv4的地址空间变得几乎快耗尽了。在这样的情况下，出现了一些如VLSM子网技术，NAT网络地址翻译技术，试图来缓和地址空间的快速消耗。与此同时，人们也开发出了一个地址空间更为庞大的IP协议，这个协议拥有比IPv4多出数倍的地址空间，来解决网络地址匮乏的问题，这个IP协议就是IP版本6，即IPv6。二、IPV6地址（一）、IPV6的优势1、IPv6具有更大的地址空间。IPv4中规定IP地址长度为32，即有232-1个地址；而IPv6中IP地址的长度为128，即有2128-1个地址。2、IPv6使用更小的路由表。IPv6的地址分配一开始就遵循聚类（Aggregation）的原则，这使得路由器能在路由表中用一条记录（Entry）表示一片子网，大大减小了路由器中路由表的长度，提高了路由器转发数据包的速度。3、IPv6增加了增强的组播（Multicast）支持以及对流的支持（FlowControl），这使得网络上的多媒体应用有了长足发展的机会，为服务质量（QoS，QualityofService）控制提供了良好的网络平台。4、IPv6加入了对自动配置（AutoConfiguR1tion）的支持。这是对DHCP协议的改进和扩展，使得网络（尤其是局域网）的管理更加方便和快捷。5、IPv6具有更高的安全性。在使用IPv6网络中用户可以对网络层的数据进行加密并对IP报文进行校验，极大的增强了网络的安全性。6、IPv6有利于互联网的持续和长久发展，IPV6取代IPV4技术势在必行。（二）、IPV6的地址格式IPv6拥有更为庞大的地址空间，是因为IPv4只是采用32位来表示，而IPv6采用128位来表示，这样大的一个地址空间，几乎可以容纳无数个节点。正因为IPv6使用了128位来表示地址，在表示和书写上面具有相当的困难，原来的IPv4使用10进制来表示，而IPv6由于地址太长，则采用16进制来表示，但无论我们如何表示，计算机都是处理二进制。因为10进制表示时，使用0到9共十个数字来表示，而16进制需要在10进制原有的基础上多出6个数字，即需要多出11,12,13,14,15，这6个数字则采用字母的形式来表示，分别为A(表示10)，B(表示11)，C(表示12)，D(表示13)，E(表示14)，F(表示15)，这些字母是不区别大小写的。但是由于IPv6拥有128位的长度，所以不能直接表示，必须像IPv4那样进行分段表示。IPv6将整个地址分为8段来表示，每段之间用冒号隔开，每段的长度为16位，表示如下：XXXX:XXXX:XXXX:XXXX:XXXX:XXXX:XXXX:XXXX从上面可以看出，IPv6中每一个段是16位，每段共四个X，其中X使用4bit表示，一个X就表示一个数字或字母，一个完整的地址共128bit。一个X使用4bit表示，那么XXXX的取值范围就应该从0000到FFFF。（三）、IPV6的报头IPv6的报头与IPv4相比大大简化了。虽然IPv6必须容纳更大的地址，但它的基本报头所包含的信息却比IPv4要少，在IPv4数据报头中的一些字段被取消或是变成可选项。04816192431版本头长度业务类型（TOS）总长度（TotalLength）标识符（Identification）Flags分段偏移量FragmentOffset生存时间（TTL）协议（Protocol）报头校验和（HeaderChecksum）信源地址（SourceAddress）（4个字节）图1IPv4的基本报头0481631版本优先级数据流标号有效载荷（Payload）下一个首部跳数（Hop）极限信源地址（SourceAddress）（16字节）信宿地址（DestinationAddress）（16字节）图2IPv6的基本报头如图：IPv6的报头结构相比IPv4有了很大的改进，主要的改变如下：◆对齐（alignment）已经从32bit的整数倍改为64bit的整数倍；◆取消了报头长度字段，因为IPv6的基本报头长度固定为40个八比特组；◆数据报长度字段被有效载荷长度（payloadlength）字段取代；◆信源地址和信宿地址字段的大小都被增加成每个字段16个八比特组；◆分片信息已经从基本报头的固定字段移到一个扩展报头中；◆生存时间TTL（Time-To-Live）字段改为跳数极限（hop-limit）字段；◆业务类型（servicetype）改为数据流标号（flowlabel）字段；◆协议（Protocol）字段改为下一个报头（nextheader）字段，用来指明下一个报头类型。这样改动之后，IPv6的基本报头无论从长度还是内容上都要比IPv4的报头简洁，尽管IPv6的地址是IPv4的四倍，但是IPv6的基本报头长度只是IPv4报头长度的两倍。固定的基本报头长度，简化了路由器的操作，降低了路由器处理分组的开销。IPv6引入结构化扩展报头，取消了对扩展的可选项长度的严格限制，有利一更有效地转发，同时为今后增加新的功能提供了灵活性。（四）、IPV6的地址表示方法对于一个完整的IPv6地址，需要写128位，已经被分成了8段，每段4个字符，也就是说完整地表示一个IPv6地址，需要写32个字母，这是相当长的，并且容易信宿地址（DestinationAddress）（4个字节）选项（Options）填充（Padding）混淆和出错，所以IPv6在地址的表示方法上，是有讲究的，到目前为止，IPv6地址的表示方法分为三种，分别是：首选格式、压缩表示、IPv4内嵌在IPv6中。下面分别详细介绍这三种IPv6地址表示方法：1、首选格式首选格式的表示方法其实没有任何讲究，就是将IPv6中的128位，也就是共32个字符完完整整，一个不漏地全写出来，比如下面就是一些IPv6地址的首选格式表示形式：0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:00000000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:00012001:0410:0000:1234:FB00:1400:5000:45FF3ffe:0000:0000:0000:1010:2a2a:0000:0001FE80:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0009FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF从上面IPv6地址的首选格式表示中可以看出，每一个地址，都将32个字符全部写了出来，即使地址中有许多个0，或者有许多个F，也都一个不漏地写了出来，由此可见，首选格式只需要将地址完整写出即可，没有任何复杂的变化，但是容易出错。2、压缩格式从前面一个IPv6地址表示方法首选格式表示方法中可以看出，一个完整的IPv6地址中，会经常性的出现许多个0,而我们知道，许多时候，0是毫无意义的，0表示没有，写出来，也表示没有，不写，也同样表示没有，那么我们就考虑能否将不影响地址结果的0给省略不写，这样就可以大大节省时间，也方便人们阅读和书写，这样的将地址省略0的表示方法，称为压缩格式。而压缩格式的表示中，分三种情况：第一种情况：在IPv6中，地址分为8个段来表示，每个段共4个字符，但是一个完整的IPv6地址会经常碰到整个段4个字符全部都为0，所以我们将整个段4个字符全部都为0的使用双冒号::来表示，如果连续多个段全都为0，那么也可以同样将多个段都使用双冒号::来表示，如果是多个段，并不需要将双冒号写多次，只需要写一次即可，比如一个地址8个段，其中有三个段全都为0，那么我们就将这全为0的三个段共48位用::来表示，再将其它5个段照常写出即可，当计算机读到这样一个不足128位的地址时，比128位少了多少位，就在::的地方补上多少个0，比如上面的::代替为48位，那么计算机就会在这个地址的::位置补上48位的0，这样就正确地将地址还原回去了。下面来看一些整个段4个字符都为0的IPv6地址使用压缩格式来表示：例1：压缩前：0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000压缩后：::说明：可以看出，由于这个地址的