IPv4在网络的发展过程中起到了非常重要的作用，但IPv4也有很多缺点，其中重大缺点之一是地址空间数量有限，随着物联网的发展，支持IP的新设备激增，如，移动电话， 消费电子产品等。为此，需要更多的IP地址。 2011年2月2日， 国际互联网名称和编号分配公司（ICANN）宣布全球IPv4地址耗尽，意味着以后只能分配IPv6地址了，IPv6具更大的地址空间，无需NAT，没有广播地址，更简单的报头提高了路由器的效率，支持移动性和安全性。从IPv4到IPv6是一个逐渐的过渡过程，在过渡的初期IPv4与IPv6协议共存，然后IPv6成为主流逐步替换IPv4。目前实现IPv4与IPv6的相互通信主要有双栈技术、隧道技术和地址/协议转换技术。
1 IPv4到IPv6过渡技术
IPv4到IPv6过渡技术主要有以下三种
1） 双栈技术：双栈是过渡到IPv6的主要技术之一，它是一种集成方法，节点有两个栈协议，在主机和网络设备上同时运行IPv4和IPv6，双栈节点根据目标地址决定使用哪个栈协议。在路由器接口上配置IPv4和IPv6后，接口将立即使用双栈，能够同时转发IPv4和IPv6数据流。
双栈技术的优点是互通性好，易于理解；缺点是设备必须存储两个路由表，两个路由协议拓扑表，还必须独立处理每种协议等，管理开销更高，故障排错，监视等工作更复杂。
2） 隧道技术：隧道通过IPv4基础设施将分离的IPv6网络连接起来，只有边缘设备需要双栈，如果需要创建很多隧道，可扩展性是个问题，隧道可手工配置，也可自动配置， 采用哪种方法取决于对可扩展性的要求以及能忍耐的管理开销。对IPv6而言， 隧道化是一种集成方法，它将IPv6分组封装到 IPv4分组中，将IPv6孤岛连接起来，无需将中间网络升级到 IPv6。图1是一个隧道化示例
图1 隧道示例
3） 地址/协议转换技术：NAT-PT是一种NAT扩展，对于不能升级到IPv6的老式设备及在有些部署中提供转换，转换设备在IPv6分组和IPv4分组之间转换，让只支持IPv6设备能够与只支持 IPv4 的设备通信。NAT-PT 设备维护着一个全局可路由的 IPv4 地址池，穿越IPv6/IPv4边界建立会话时，这些地址将被动态分配给IPv6节点。NAT-PT的优点之一是，无需对IPv6节点A做任何修改。
3 隧道技术及实现方法
1） 手动隧道：IPv6手动隧道的源IP和目的IP是手工配置的，并为隧道接口配置IPv6地址，隧道的端点地址由配置来决定，不需要为站点分配特殊的IPv6地址。采用手工配置隧道站点必须有可用的IPv4地址，边界路由器需要支持双栈。隧道实现的主要机制是把IPv6的报文当成IPv4的载荷进行转发来连接多个IPv6孤岛。
隧道配置主要代码：
RA（config）#interface tunnel 10
RA（config-if）#no ip address
RA（config-if）#ipv6 address 2014：2014：：1/64
RA（config-if）#tunnel source loopback 0
RA（config-if）#tunnel destination 192.168.2.1
RA（config-if）#tunnel mode ipv6ip
2） GRE隧道：GRE隧道和手动隧道非常相似，其配置方法也很相似，GRE隧道可为被IPv4分隔的IPv6网络提供稳定的点到点连接。GRE隧道在协议支持方面更加灵活，GRE隧道可在路由器与路由器之间，也可在路由器和主机之间创建。GRE本身并不提供安全功能，它只是一个封装协议，可以使用Ipsec等加密技术向隧道IPv6流提供保密性、完整性和认证服务。因GRE隧道的配置与手动隧道基本相同，所以就不给出配置代码了。
3） 6to4隧道：6to4 隧道也称为6-to-4隧道， 是一种自动隧道方法，6to4 隧道是 point-to-multipoint， 而不是point-to-point的隧道，边缘路由器使用其隧道接口的IPv6地址内嵌的IPv4地址自动创建6to4 隧道。
通过使用6to4隧道，可在公司网络中快速部署IPv6，无需向ISP或注册机构神奇公有IPv6地址。6to4隧道使用专用的地址范围“2002：：/16”，而一个6to4网络可以表示为“2002：IPv4地址：：/48”，例如，IPv4地址为192.168.1.1（十六进制为C0A80101），则IPv6地址前缀为2002：C0A8：0101：：/48。
隧道配置主要代码：
RA（config）#interface tunnel 10
RA（config-if）#no ip address
RA（config-if）#ipv6 address 2002：C0A8：0101：：/128
RA（config-if）#tunnel source loopback 0
RA（config-if）#tunnel mode ipv6ip 6to4
4）ISATAP隧道
ISATAP隧道与6to4隧道极其相似，用于通过 IPv4网络将IPv6网络连接起来，在 IPv6地址中内嵌IPv4地址，ISATAP 隧道旨在让 IPv6主机能够通过只支持IPv4的接入网连接到支持IPv6的中央路由器。ISATAP 隧道使用 IPv6 地址： 64位的前缀和EUI-64格式的64位接口ID组成。例如IPv4地址为192.168.1.1（十六进制为C0A80101），则IPv6地址为12：12：：0000：5EFE： C0A8：0101，也可写作12：12：：5EFE： C0A8：0101。
隧道配置主要代码：
RA（config）#interface tunnel 10
RA（config-if）#no ip address
RA（config-if）#ipv6 address 12：12：：/64 eui-64
RA（config-if）#tunnel source loopback 0
RA（config-if）#tunnel mode ipv6ip isatap
4 结束语
IPv4与IPv6还会共存一段时间，在共存期间必须解决相互之间的通信问题。该文重点介绍了IPv4向IPv6过渡使用的隧道技术，分别对常用的几种隧道技术作了介绍，并给出了隧道实现的主要代码。
参考文献：
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