IPv向IPv的过渡策略

1、IPv4向IPv6的过渡策略移动网络向移动IPv6的过渡过程中，IPv4的网络和业务将会在一段相 当长的时间里与IPv6共存，许多业务仍然要在IPv4网络上运行很长时 间，特别是IPv6不可能马上提供全球的连接，很多IPv6的通信不得不在IPv4网路上传输，因此过渡机制非常重要，需要业界的特别关注和 重视。IPv4向IPv6过渡的过程是渐进的，可控制的，过渡时期会相 当长，而且网络/终端设备需要同时支持IPv4和IPv6,最终的目标是 使所有的业务功能都运行在IPv6的平台上。1、IPv4到IPv6的过渡方法从IPv4到IPv6的过渡方法有三种：网络元素/终端的双协议栈、网络 中的隧道技术以及

2、翻译机制。其中双协议栈和隧道技术是主要的方法， 而翻译机制由于效率比较低，只在不同IP版本的元素之间进行通信时才采用。(1)网络元素和移动终端上的IPv4/IPv6双协议栈双协议栈是非常重要 的过渡机制，从网络方面来看，网络设备(如GGS使现双协议栈对于 实现IPv4和IPv6的接入点并完成IPv6-in-IPv4 的隧道都是至关重要 的，另外运营商IP网络和公众因特网边缘的边际路由器也应该是双栈务而不需要网络上的翻译机制(2)隧道技术如将IPv6的数据包封装在IPv4的数据包中弁在隧道的另一端解除封 装，这也是一种非常重要的过渡方法，隧道技术要求在封装和解除封装的节点上都有IPv4/IPv6

3、双协议栈的功能。隧道技术又分为自动和人工 配置两种，人工配置的隧道技术是在隧道的终点人工配置到某个特定的 IPv4地址；对于自动隧道技术来说，封装是自动在进行封装的路由器/主机上完成的，隧道终点的IPv4地址被包含在目的地址为IPv6地址的 数据包中，如“ 6to4”隧道技术。 网络上的IPv4-IPv6协议翻译器:翻译器是纯IPv4主机和纯IPv6 主机之间的中间件，使两种主机不需要修改任何配置就可以实现彼此之 间的直接通信，翻译器的使用对于移动终端来说是透明的，头标转换是一种重要的翻译机制，通过这种方法IPv6数据包的头标被转换为IPv4 数据包的头标，或者反过来，IPv4转换为IPv6,

4、有必要的时候对校验 进行调整或重新计算，NAT/PT(Network Address Translator/Protocol Translator)就是采用这种机制的一种方法。采用地址/协议翻译器需要转换IP数据包的头标，带来的问题是破坏了 端到端的服务（如端到端的IPSec）,而且NAT/PT可能成为网络性能的 瓶颈，有可能限制业务提供平台的容量和扩展性。使用网络中的地址/协议翻译器还是采用其它过渡方法主要由网络运营商决定，一般来说，只有当两个通信节点的IP版本不同时才建议采用翻译器。2、IPv4到IPv6的过渡阶段图1中给出了 GPRS/WCDMW过渡至U IPv6的一个简单描述，同样的原

5、 则也适用于其它网络类型。从图1中可以看出，开始的时候是只支持IPv4的GPRS/WCDMO,所 有连接到因特网上的终端都是纯 IPv4的设备，NAT被用来节名公共的I P地址。这些网络向IPv6过渡的过程可以分为三个阶段：图1 IPv4过渡到IPv6的各个阶段(1)第一阶段：网络中有着一个个单独的IPv6孤岛，它们之间的连接是通过在IPv4网络上自动或人工配置 “IPv6 in IPv4 ”的隧道来实现的。在这个阶段，向移动用户提供的IPv6业务绝大多数是由运营商的内网络(Intranet)提供的，其它的一些IPv6业务通过在IPv4网络上的配置/自动隧道来实现，传统的IPv4业务可以提供有

6、IPv4或者双协议栈的 终端。在运营商的网络上仍然有 NAT通过分配临时地址来处理公共 IPv4地址匮乏的问题。运营商的网络上还可以安装翻译器(如NAT-PT) 来完成IPv4与IPv6协议之间的翻译转换。(2)第二阶段：这一阶段IPv6已经广泛部署并且有了大量在IPv6平台上实现的业务，但是由于IPv6网络还不能达到完全连接，有时仍然需 要IPv4网上的隧道技术来与IPv6节点连接通信。这个阶段由于所有新业务都在 IPv6平台上实现，从而加速了 IPv6的部 署。从IPv6的发展趋势来看，移动网络将率先进入这一发展阶段。这 时大量传统的IPv4业务仍然存在，很多移动节点上都安装了 IPv4/

7、IPv 6双协议栈。(3)第三阶段：IPv6已经获得主导地位，IPv6网络已经实现了全球连接 而且所有的业务都在IPv6平台上运行，这时候将不再需要双协议栈功 能或者地址/协议的翻译机制，这使得网络结构更加简单，网络维护也 更加容易。IPv6使得网络中的每个节点都有一个独一无二的、全球可路由到的地 址。3、IPv4向IPv6过渡的网络模型3.1 网络模型图2简单地显示出移动终端与 GPR滋心网络的连接，移动终端与GGSN 接入点（AP）之间所建立的连接称为分组数据协议 （PDP）上下文，移动终 端通过激活PDP上下文来获取其IP地址，图2中显示了两种不同的移 动终端连接到GGSN勺两个不同的接

8、入点上的情况。GGS厢的AP1是原 生的IPv6,始终连接到IPv6环境中。AP2提供通过IPv4网络隧道的I Pv6连接，这一连接可以是“ 6to4”的、也可以是“ 4t。6”的。 AP3是 原生的IPv4,提供到纯IPv4服务/主机的连接。囱骨于网图3是过渡期网络模型分析的简单图解，只显示了移动终端和GPRS亥心网。使用运营商本地的IPv4和IPv6业务（网内业务）没有必要采用公 用IPv4地址或全球IPv6地址（站点本地IPv6地址就足够了）。当用户离开运营商网络时，通信流要通过边缘路由器和防火墙，在这种情况下，需要公用IPv4地址和全球IPv6地址。获取全球IPv6地址不 是问题，但是

9、运营商的公用IPv4地址非常有限，因此需要提供临时的 IPv4地址的机制，如 NAT当通过IPv4网络来连接某个IPv6主机时需要采用隧道技术，隧道的起 点可以是GGSN边缘路由器、或者移动终端，隧道的终点可以是主机 或者IPv6网络边缘的路由器（如图3中的路由器1）,如果隧道在主机 之前终结则由该路由器解开封装。运智商网纪运曹西I内博业暑运育商1Z4业篝图3过渡期的网络模型图4显示了双栈移动终端在某个仅支持 IPv4的外访网络上漫游，而用户希望连接某个IPv6主机的情况。链路层的移动性是指移动终端可以连接到其家乡GGS用获彳#到IPv6网络的接入，外访网络上的 SGSNS过Inter PLM

10、Nt干网络的GTP隧道，将移动终端连接到家乡的GGSN上，Inter-PLMN网络连接运营商的GPRS亥心网和相关得有漫游协议的 运营商网络家乡同络图4链路层的移动性MT从外访网络通过PLMNt干网之间的网络连接到家乡网络GGS母口某个IPv6主机3.2 连接的不同组合方式移动网络、移动终端、连接到的不同主机的IP版本都存在两种可能性， 它们之间的连接会出现不同的组合方式。一条基本规则是：如果两个通信的IP节点的IP版本不同，网络中的某些节点就需要协议翻译。网络元素和移动终端采用IPv4/IPv6双协议栈是一个确保通信节点能用同 一种IP版本通信的很好的解决方案。在过渡期将会有三种不同的网络业

11、务类型:(1)传统的IPv4业务通过全球连接的IPv4网络来传输：由于缺乏公用IPv4地址，必须采用私有IPv4地址和NAT(2)IPv6网络上的IPv6业务：这种情况下原生的IPv6路由即可完成， 不需要IPv4网络上的隧道或者协议翻译。IPv4网络上的IPv6业务：通信的IPv6节点/网络通过IPv4网络采 用隧道技术实现连接，有可能使用协议翻译。使用以上三种网络业务的移动终端类型可以是纯IPv4的终端(常见的第一代GPRS/WCDMW)、双IPv4/IPv6 协议栈的终端、或纯IPv6的 终端(正在研发阶段)，同样与之通信的对等主机也可以是双协议栈、纯IPv4或者纯IPv6的。3.3 过

12、渡方式(1)纯IPv4终端纯IPv4终端主要是第一代的 GPRS,提供给纯IPv4终端的是纯IPv4业务，在很多情况下没有足够的公用IPv4地址来分配给这些移动终端，因此通常情况下移动终端分配到的是私有IPv4地址。如果一个拥有私有IPv4地址的移动终端要通过公用的IPv4网络连接到某个主机上，网络中必须有NAT图5描述了三种情况： 移动终端连接到同一网内的某个主机上，这时仅用私有IPv4地址就足够了； 移动终端连接到公共因特网上的某个主机，移动终端将从运营商的地址空间中分配到一个公用IPv4地址并通过全球的IPv4路由来实现连接，由于公用IPv4地址池中的地址有限，图 5中的b）情形很少发生

13、。 移动终端有一个私有的IPv4地址，NAT分配一个临时的公用IPv4地 址给它，移动终端通过这个临时的地址实现连接。图5 IPv4终端连接到不同的IPv4主机(2)双协议栈的终端如图6所示，双协议栈的移动终端在 IPv6模式下操作一一移动终端打开IPv6类型的PDP上下文弁且从 GGSN®收到一个全球的IPv6地址，该终端通过IPv6网络连接到纯IPv6主机上，这时所有的选路都是在IPv6的域上，不需要任何翻译机制，在这种情况下纯IPv6终端与双协议栈终端的工作方式是一样的。图6移动终端连接到一个纯IPv6主机如图7所示，PDP±下文在移动终端和 GGSN（API型是IP

14、v6）之间打开，在这种情况下，边际路由器被配置为对IPv6分组封装/解除封装，因此边际路由器是运营商网络上唯一需要公用IPv4地址的设备。和踣由之间的Bto4运昔商业务 运胃鼻IPv4业务运营商网络图7 通过IPv4网络或IPv6网络连接到IPv6主机来自移动节点发送到主机的IPv6数据包可以通过IPv4网络上的隧道技术来传输，或者可以直接通过IPv6网络传输。但在很多情况下不能通过IPv6网络来发送，因为还没有直接的连接。发送到主机的数据包采用“6to4 ”类型的主机地址，如果数据包的所有选路都是通过IPv6网络就不需要“ 6to4”隧道技术，否则在边际路由 器和路由器1之间将采用自动“ 6

15、to4”隧道技术。如图8所示，双协议栈的移动终端连接到纯IPv4的主机（例如IPv4的公司接入网络上的邮件服务器）上，双协议栈的移动终端在IPv4模式下工作，由于公用IPv4地址的缺乏而被分配到一个私有的IPv4地址，需要用NAT来为移动终端提供临时的公用 IPv4地址运营商网络|,*.*#±± I. com. cn送普商IM业外靛曾商IPH业备图8双协议栈移动终端连接到纯 IPv6主机上纯IPv6终端纯IPv6移动终端的通信与双协议栈终端的主要区别在于：移动终端与纯IPv4主机之间的通信需要在网络上有翻译器 （如NAT-PT）。如图9所示，纯IPv6移动节点从GGSN（GGSN AP类型是IPv6）获得了全球的IPv6地址，由于纯IPv6移动终端连接到的纯IPv4主机有公用IPv4地址，因此需要NAT-PT和其它的翻译机制来实现IPv6-IPv4协议IPv和地址之间的翻译，边际路由器是双协议栈的路由器，既有全球的4地址也有IPv6地址。后省需网络 w