从IPv4 到 IPv6 的过渡技术

随着IPv4地址即将用尽，IP地址缺乏已成为了全球亟待解决的问题，虽然几年前出现了标头更长的IPv6，可提供更多的IP地址，但其应用和普及并不容易。 “IPv4和IPv6是否可以同时使用？”、“IPv4和IPv6如何实现共存？”这些问题都是目前用户比较关注的。

IPv6 在 1992 年被提出，到现在已经二十多年，IPv6 技术的发展已经很成熟，那么 IPv4 能否一下全部切换到 IPv6 呢，答案肯定是否定的。主要因为 IPv6 不是 IPv4 的改进，IPv6 是一个全新的协议，在链路层是不同的网络协议，不能直接进行通信。而且目前几乎都是在使用 IPv4，所以这种转换可能会持续很久，如下图是ipv4和ipv6的区别：

IPV4	IPV6
•源和目标地址长度是32位（4字节）	•源和目标地址长度是128位（16字节）
•IPSec支持是可选的	•IPSec支持是必须的
•路由器不能使用IPv4报头，不能识别数据流实施QoS	•IPv6报头包含了流标记字段，路由器可以用它识别数据流实施QoS
•路由器和发送主机都会产生数据包碎片	•只有发送主机会产生碎片，路由器不会
•报头包含了校验和	•报头没有包含了校验和
•报头包含可选项	•所有可选项数据全部移到IPv6的扩展头中了
•地址解析协议（ARP）使用广播ARP请求帧将ip地址解析为链路层地址	•通过多播邻居请求消息将IP地址解析为链路层地址
•Internet组管理协议（IGMP）管理本地子网组中的成员	•多播监听发现协议（MLD）管理本地子网组中的成员
•使用ICMP路由发现协议确定IPv4地址的最佳默认网关，它是可选的	•使用ICMPv6路由请求协议和路由广告消息确定ip地址的最佳默认网关，他们是必需的
•必须通过手工或DHCP配置	•无需通过手工或DHCP配置
•使用DNS中的主机地址（A）资源记录将主机名映射到IPv4地址	•使用DNS中的主机地址（AAAA）资源记录将主机名映射到IPv6地址

简而言之，IPv6除了充沛的 IP 地址数量，IPv6 相比 IPv4 还有其他诸多的优势，有着更快的传输速度，快、更快、非常快，这是现在互联网长期的追求，而 IPv6 是固定报头，不像 IPv4 那样携带一堆冗长的数据，简短的报头提升了网络数据转发的效率。并且由于 IPv6 的路由表更小，聚合能力更强，保证了数据转发的路径更短，极大的提高了转发效率。

目前来说，实现IPv4和IPv6共存的策略和过渡技术有三种。第一种，使用双栈让您的主机或网络设备可以同时支持IPv4和IPv6双协议栈；第二种，通过隧道技术将IPv6数据包封装在IPv4数据包中；第三种，通过网络地址转换（NAT）技术将IPv6数据 包转换为IPv4数据包，反之亦然。

双栈技术
双栈技术是IPv4向IPv6过渡的一种有效的技术,其节点同时支持IPv4和IPv6协议栈，当IPv6节点与IPv6节点互通时使用IPv6协议栈，与IPv4节点互通时借助于IPv4 over IPv6隧道使用IPv4协议栈，通过此技术，实现分别与IPv4或IPv6节点间的信息互通。双栈可以在一个单一的设备上实现，亦可是一个双栈骨干网，何为双栈骨干网？就是所有设备同时支持IPv4/IPv6协议栈，连接双栈网络的解控同时也配置IPv4地址和IPv6地址。协议栈及双协议栈结构示例如下：

双栈技术是IPv6过渡技术的基础，灵活启用/关闭IPv4/IPv6功能，对IPv4和IPv6提供了完全的兼容，但这种方式需要双路由基础设施，即所有节点都支持双栈，因此增强了改造和部署难度，网络复杂程度也更高。

隧道技术模式

这种模式运用于IPv4 和IPv6的边界。首先，借助IPv4网络来建立IPv4隧道，然后实现IPv6点到点访问，通常用于IDC出口边界或内部IGP跨域访问。技术协议包括6in4隧道、DS+NAT、DS-Lite等。隧道模式是三种改造方式中最便捷的一种，但是对内网IGP协议以及关键链路流量用量有一定的要求。

转换模式
即在不改动现有网络结构情况下，通过地址转换协议，进行IPv4 to IPv6 或IPv6 to IPv4 访问转换，可满足IPv4与IPv6之间的双向访问需求。技术部署协议包括NAT 46，一般面向数据中心出口，提供由外到内，由内到外的映射。这种模式对于设备性能要求较高，对高并发业务支撑较困难，适合会话较小的业务。

5G时代即将来临，IPv6网络将成为互联网新业务发展与运用的强有力支撑。未来，个推也将不断打磨自身技术，积极探索并开展IPv4至IPv6之路，实现IPv6网络的全面启用。

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