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IPv4向IPv6大規模過(guò)渡的核心技術(shù)標準RFC6052
2019/05/22 所在目錄：公司動(dòng)態(tài)
近年來(lái)，隨著(zhù)互聯(lián)網(wǎng)用戶(hù)數的飛速增長(cháng)，IPv4地址資源也急劇消耗。根據亞太地區網(wǎng)絡(luò )中心（APNIC）測算，2011年3月IANA可分配IPv4地址將全部耗盡；到2012年各個(gè)地區互聯(lián)網(wǎng)地址分配機構RIR可分配IPv4地址將全部耗盡。番禺網(wǎng)站建設擁有足夠地址空間的IPv6協(xié)議作為下一代互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，早在1998年就有了相應的RFC（RFC 2460），卻沒(méi)有在11年的發(fā)展中得到大規模的應用。目前作為解決IPv4協(xié)議地址空間不足的惟一替代協(xié)議，人們越來(lái)越認識到必須向IPv6過(guò)渡，IPv6網(wǎng)絡(luò )的大規模部署勢在必行。
　　
過(guò)渡問(wèn)題需要突破技術(shù)
　　
總結IETF長(cháng)期形成的有關(guān)技術(shù)文檔，可以看到，廣州做網(wǎng)站公司作為IETF最早推薦的雙棧過(guò)渡技術(shù)和隧道過(guò)渡技術(shù)，卻沒(méi)有推動(dòng)實(shí)現IPv4互聯(lián)網(wǎng)向IPv6互聯(lián)網(wǎng)過(guò)渡。雙棧技術(shù)能夠使得雙棧主機分別與IPv4主機和IPv6主機通信，但是雙棧方案并沒(méi)有解決IPv4和IPv6互訪(fǎng)的問(wèn)題，同時(shí)該方案需要的IPv4地址量并沒(méi)有減少，IPv4地址耗盡的問(wèn)題并沒(méi)有解決。隧道技術(shù)采用報文的封裝機制，能夠利用IPv4網(wǎng)絡(luò )傳遞IPv6報文或者利用IPv6網(wǎng)絡(luò )傳遞IPv4報文，但是同樣的，它僅支持跨越IPv6網(wǎng)絡(luò )的IPv4-IPv4通信或跨越IPv4網(wǎng)絡(luò )的IPv6-IPv6通信，無(wú)法支持IPv4和IPv6的互訪(fǎng)。另一方面，在隧道的自動(dòng)配置時(shí)需要單獨的機制，而這種機制在大規模部署時(shí)存在著(zhù)可擴展性和可管理性的問(wèn)題。
　　
從1998年開(kāi)始我們開(kāi)始建設CERNET的IPv6試驗床，采用IPv6 over IPv4技術(shù)；在2000年建設NSFCNET，采用IPv4/IPv6雙棧技術(shù)；在2004年建設CNGI-CERNET2，采用純IPv6和IPv4 over IPv6技術(shù)。這些實(shí)踐證明無(wú)論采用雙棧技術(shù)還是采用隧道技術(shù)，從IPv4到IPv6的過(guò)渡進(jìn)展速度仍然趕不上IPv4地址耗盡的速度。我們認識到整個(gè)Internet不可能在短時(shí)間內進(jìn)行IPv4到IPv6的切換。因此在長(cháng)期的過(guò)渡過(guò)程中，番禺網(wǎng)站設計大量的IPv4的應用業(yè)務(wù)仍將在較長(cháng)一段時(shí)期內存在并會(huì )以緩慢的速度逐步過(guò)渡到IPv6。在這個(gè)過(guò)渡期間，IPv4和IPv6的不兼容性使得IPv6的用戶(hù)無(wú)法直接訪(fǎng)問(wèn)IPv4網(wǎng)絡(luò )上的資源，同時(shí)，IPv4用戶(hù)也無(wú)法直接訪(fǎng)問(wèn)IPv6網(wǎng)絡(luò )上的資源。這就給IPv6網(wǎng)絡(luò )的進(jìn)一步部署和應用帶來(lái)了巨大的困難，因此，IPv4網(wǎng)絡(luò )和IPv6網(wǎng)絡(luò )之間互訪(fǎng)問(wèn)題成為了IPv4向IPv6過(guò)渡方案中要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。
　　
IPv4/IPv6翻譯技術(shù)能夠成功實(shí)現IPv4網(wǎng)絡(luò )與IPv6網(wǎng)絡(luò )之間的互訪(fǎng)問(wèn)題，但是由于IETF在設計IPv6協(xié)議時(shí)，沒(méi)有充分意識到與IPv4協(xié)議兼容的重要性。翻譯技術(shù)可以分為無(wú)狀態(tài)翻譯技術(shù)(stateless translation)和有狀態(tài)翻譯技術(shù)(stateful translation)兩種。番禺做網(wǎng)站公司有狀態(tài)翻譯是指需要在翻譯設備中動(dòng)態(tài)產(chǎn)生并維護IPv4地址和IPv6地址之間的映射關(guān)系，反之，通過(guò)預先設定的算法維護IPv4地址和IPv6地址之間的映射關(guān)系，則稱(chēng)為無(wú)狀態(tài)翻譯。IETF歷史上早期的IPv4/IPv6的翻譯技術(shù)標準為RFC2765和RFC2766。其中RFC2765是無(wú)狀態(tài)的翻譯（SIIT），只適用于子網(wǎng)范疇，無(wú)法實(shí)用；RFC2766為有狀態(tài)的翻譯（NAT-PT），具有可擴展性等重大問(wèn)題，番禺網(wǎng)頁(yè)設計已被RFC4966歸類(lèi)為歷史性技術(shù)標準。
IVI解決過(guò)渡難題
　　
通過(guò)建設IPv6網(wǎng)絡(luò )的大量的實(shí)踐，網(wǎng)站建設我們提出了基于運營(yíng)商路由前綴的無(wú)狀態(tài)IPv4/IPv6翻譯技術(shù)IVI（在羅馬數字的表示中 VI代表4，VI代表6，所以IVI代表IPv4和IPv6的互聯(lián)互通）。這一發(fā)明正好解決了全球面臨的嚴峻的IPv4/IPv6的過(guò)渡難題。因此從2008年以來(lái)，我們積極參與了IETF的Transport領(lǐng)域中的BEHAVE工作組IPv4/IPv6翻譯過(guò)渡技術(shù)相關(guān)RFC的制定。
　　
在以IVI為代表的無(wú)狀態(tài)翻譯技術(shù)和以NAT64為代表的有狀態(tài)的翻譯技術(shù)的基礎上，IETF的BEHAVE工作組形成了最新IPv4/IPv6翻譯技術(shù)標準的新框架文件，針對8個(gè)IPv4/IPv6通過(guò)翻譯技術(shù)實(shí)現互通的場(chǎng)景，制定新的協(xié)議集標準，包括IPv4/IPv6地址翻譯、IPv4/IPv6協(xié)議翻譯、有狀態(tài)翻譯時(shí)的狀態(tài)維護方法、域名翻譯等等。
　　
IETF已于2010年10月發(fā)布IVI翻譯技術(shù)的第一個(gè)標準RFC6052。
　　
RFC6052是BEHAVE工作組新框架中最重要的部分之一，定義IPv4/IPv6地址的翻譯機制，這個(gè)機制既可以用于無(wú)狀態(tài)的IPv4/IPv6翻譯技術(shù)，也可以用于有狀態(tài)的IPv4/IPv6翻譯技術(shù)。RFC6052屬于標準類(lèi)RFC，也是IPv6技術(shù)核心標準RFC4291（IP Version 6 Addressing Architecture）的重要更新和補充，成為IPv6體系結構中新的核心技術(shù)標準。RFC6052對于IPv6協(xié)議地址結構的演進(jìn)和IPv4/IPv6過(guò)渡技術(shù)具有重要的影響。
　　
RFC6052的創(chuàng )新
　　
作為RFC6052的主要作者，我們在此簡(jiǎn)要介紹RFC6052的主要內容。
　　
RFC6052的要點(diǎn)為：
　　
1. 討論了嵌入IPv4地址的IPv6地址的結構，包括IPv4-converted IPv6 address和IPv4-translatable IPv6 address的概念。指出這類(lèi)地址既可以用于IPv4/IPv6的翻譯，又可以用于IPv4/IPv6的隧道。
　
2. 定義了嵌入IPv4地址的IPv6地址的結構格式包括前綴（prefix），IPv4地址（v4），u字節（u）和后綴（suffix）。在此基礎上，定義了IPv4地址到IPv6地址和IPv6地址到IPv4地址的翻譯算法，給出了相應的實(shí)例。
　　
3. 對于無(wú)狀態(tài)的IPv4/IPv6翻譯（IVI），內部IPv6主機的地址必須使用IPv4-translatable IPv6 address，互聯(lián)網(wǎng)上的IPv4主機必須使用IPv4-converted IPv6 address；這兩類(lèi)地址的前綴必須使用運營(yíng)商的路由前綴?？墒褂玫那熬Y長(cháng)度包含/32、/40、/48、/56、/64。無(wú)狀態(tài)的IPv4/IPv6翻譯可以用于的場(chǎng)景為“an IPv6 network to the IPv4 Internet”，“the IPv4 Internet to an IPv6 network”，“an IPv6 network to an IPv4 network”，和“an IPv4 network to an IPv6 network”。目前的IPv4和IPv6的路由配置策略均可用于無(wú)狀態(tài)的IPv4/IPv6翻譯，具有很好的可擴展性、安全性和可運營(yíng)性。
　　
4. 對于有狀態(tài)的IPv4/IPv6翻譯（NAT64），互聯(lián)網(wǎng)上的IPv4主機必須使用IPv4-converted IPv6 address；在應用場(chǎng)景“the IPv6 Internet to an IPv4 network”中必須使用運營(yíng)商的路由前綴，在應用場(chǎng)景“an IPv6 network to the IPv4 Internet”和“an IPv6 network to an IPv4 network”中，除使用運營(yíng)商的路由前綴外，還可以使用well-known前綴64:ff9b::/96。
　　
5. 討論了RFC6052所定義的新的地址結構對于路由、網(wǎng)絡(luò )管理和網(wǎng)絡(luò )安全的影響。
　　
目前我們正在實(shí)施 “2008年下一代互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)試商用及設備產(chǎn)業(yè)化專(zhuān)項-教育科研基礎設施IPv6技術(shù)升級和應用示范項目：IPv4/IPv6過(guò)渡系統”。該項目以RFC6052和相關(guān)系列標準為依據。國內外運營(yíng)商和信息提供商也正在對基于RFC6052及其他系列標準的方案進(jìn)行測試和現網(wǎng)部署。

（作者單位為清華大學(xué)網(wǎng)絡(luò )中心）
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