IPv4网络和IPv6网络互连技术

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1、IPv4网络和IPv6网络互连技术(图)　　IPv4的缺陷和Internet的飞速发展导致IPv6的产生和发展，目前，IPv6网络正从试验性网络逐步走向实际应用，但未来一段时间内，IPv4网络仍然占据主导地位，IPv4网络和IPv6网络并存的局面仍将继续，这样，实现IPv4网络和IPv6网络互连成为IPv6网络走向实际应用的重要步骤。1、NAT-PT实现互连原理　　网络地址和协议转换（NAT-PT）是一种将实现IPv4分组格式和IPv6分组格式之间转换和动态NAT有机结合的地址和协议转换技术，它对IPv6网络中终端的地址配置没有限制，也不需要对想和IPv4网络通信的终端分配IPv4地址。它和

2、IPv4网络所采用的动态NAT一样，在网络边界的地址和协议转换器设置一组IPv4地址，并以此构成IPv4地址池，当IPv6网络中的某个终端发起和IPv4网络中的终端之间的会话时，由地址和协议转换器为发起会话的终端分配一个IPv4地址，并将该IPv4地址和该终端发起的会话绑定在一起。如果会话是TCP连接，则可用会话两端的源和目的地址、源和目的端口号来标识该会话。在会话存在期间，该IPv4地址一直分配给发起会话的终端，当属于该会话的IPv6分组经过地址和协议转换器进入IPv4网络时，用该IPv4地址取代IPv6分组的源地址，并完成IPv6分组至IPv4分组的转换。IPv4网络中的终端用该IPv4

3、地址和发起会话的终端通信，当属于该会话的IPv4分组进入地址和协议转换器时，用该IPv4分组的目的地址检索会话表，用会话表中给出的发起会话的终端的IPv6地址取代IPv4分组的目的地址，并完成IPv4分组至IPv6分组的转换。在NAT-PT中，96bit网络前缀可以是任意的网络地址，但必须保证IPv6网络将目的地址和该96bit网络前缀匹配的IPv6分组路由到网络边界的地址和协议转换器。地址和协议转换器将和96bit网络前缀匹配的目的地址的低32bit作为IPv4地址。反之，地址和协议转换器在IPv4分组的源地址前加上96bit网络前缀后作为IPv6分组的源地址。2、单向会话通信过程　　下面

4、结合图1详细讨论一下NAT-PT的工作机制。图1　NAT-PT实现网络地址和协议转动过程　　在图1中，当终端A发起和终端C的会话时，终端A发送一个以2001::2E0:FCFF:FE00:7为源地址，以2::10.1.1.1为目的地址的IPv6分组，该IPv6分组被IPv6网络路由到路由器R3。路由器R3在会话表中检索该IPv6分组属于的会话，由于该IPv6分组是发起会话的IPv6分组，会话表中找不到该IPv6分组所属的会话，路由器R3为终端A分配一个IPv4地址，这里假定是193.1.1.1，同时，在会话表中创建一项，将分配该终端A的IPv4地址和终端A发起的会话绑定在一起，如表1所示。路

5、由器R3将该IPv6分组转换成IPv4分组，通过IPv4路由表确定的传输路径将IPv4分组转发给下一跳路由器R2。该IPv4分组经过路由器R2转发后到达终端C，完成终端A至终端C的传输过程。IPv6分组转换成IPv4分组时各字段的转换过程如表2所示，源和目的地址的转换如图2所示。表1　IPv4地址和会话之间的绑定表2　IPv6首部至IPv4首部转换表3　IPv4首部至IPv6首部转换　　当终端C向终端A发送数据时，终端C构建一个以10.1.1.1.1为源地址，193.1.1.1为目的地址的IPv4分组，该IPv4分组被IPv4网络路由到路由器R3。路由器R3用该IPv4分组的目的地址检索会话

6、表，找到对应项，用对应项给出的IPv6地址取代目的地址。由于为路由器R3配置的网络前缀为2::/96，源地址被转换成2::10.1.1.1。IPv4分组转换成IPv6分组时各字段的转换过程如表3所示，源和目的地址的转换如图2所示。图2　IPv4分组至IPv6分组转换过程图3　用DNS应用层网关实现双向会话　　终端A后续发送给终端C的IPv6分组，由于在会话表中找到对应项，可以根据对应项中给出的IPv4地址进行源地址转换。在会话存在期间，会话表中给出的地址映射一直保持。一旦会话结束，这种地址映射也随之消除，分配的IPv4地址可以再次分配给其他IPv6网络中的终端。不同类型会话的结束方式不同，有

7、些类型的会话有会话结束过程，有些类型的会话没有明显的会话结束过程，后一种类型的会话用规定时间内一直没有属于该会话的IP分组通过作为该会话的结束条件。3、双向会话通信过程　　和IPv4动态NAT一样，NAT-PT只能用于由IPv6网络中的终端发起会话的应用，如果某个应用需要由IPv4网络中的终端发起会话，NAT-PT是无法实现的，因为，IPv4网络中的终端是无法用某个IPv4地址来绑定IPv6网络中的某个终端的