IPv4与IPv6网络互联互通的方案设计
周洪登
【摘 要】随着计算机网络特别是Internet的飞速发展，IPv4协议暴露出越来越多的问题，最为突出的是IPv4地址空间的逐渐耗尽。为了彻底解决IPv4存在的问题，IETF提出和设计的IPv6应运而生。IPv6有128位的地址空间，因此可以有效解决IP地址逐渐耗尽的问题。整个网络从IPv4过渡到IPv6需要比较长的时间，两种网络将在今后长期共存。 【期刊名称】技术与市场 【年(卷),期】2011(018)011 【总页数】2
【关键词】IPv4；IPv6；耗尽
1 IPv4与IPv6的发展
在Internet由IPv4向IPv6过渡的过程中，最理想的情况是当前的IPv4网络继续使用，同时不断有新的支持双协议栈的网络接入Internet，原有的IPv4网络也通过隧道或其他技术实现IPv6的连接，这个过程进行到某一阶段以后，IPv6网络的发展速度将会超过IPv4，并最终导致整个Internet成为一个完全双栈的网络。
目前由于IPv4协议已经成功地使用了将近20年，基于IPv4的应用程序和设备已经相当成熟和具有相当的规模，不可能一夜之间完成所有升级变更。而另一方面，IPv6的应用程序和设备还不够成熟，这样必然会出现许多孤立的IPv6网络。如何完成从IPv4向IPv6的过渡，是发展IPv6首要解决的问题。由此在相当长时间内，IPv6节点之间的通信还要依赖于原有IPv4网络的设施，同时
IPv6节点也必不可少的要与IPv4节点通信，因此过渡是不可避免的，并且过渡必将是分布式的、渐进的进行。据专家的预测，过渡初期的Internet将由少量运行IPv6协议设备组成小的网络“孤岛”和大量运行IPv4协议的设备组成的“海洋”构成[1]。如图1所示：
2 IPv4与IPv6互通互联方案的设计
本方案可以利用现有的IPv4骨干网络将两个孤立的IPv6网络联接起来，并具有不需要大量的IPv6专用路由器设备和专用链路的可明显减少投资的优点。双栈技术原理是在节点中同时具有IPv4和IPv6两个协议栈，既可以收发IPv4的分组也可以收发IPv6的分组，双协议栈技术只要求对现有路由节点设备进行升级，使其成为IPv4/IPv6路由器即可，同样具有不需要购置专门的IPv6路由器和链路、节省硬件投资的优点[2]。基于以上两种技术的特点，提出了一种将二者相结合的接入方案。该方案解决了利用隧道技术基于现有IPv4网络来实现两个IPv6网络间的通信联接问题和利用双协议栈技术原理来完成IPv4网络与IPv6网络间的互操作问题。具体接入方案设计如图2所示。在现有条件下利用4台计算机，两台模拟代替两个IPv6网络，一台模拟代替IPv4网络，一台模拟代替双栈代理服务器，网络间通过交换机、路由器等设备相连。基于隧道技术配置后实现两台IPv6主机间的通信，基于双协议栈技术实现IPv6与IPv4主机间的通信。
3 方案的实现
本方案立足于应用最为普遍的浏览器技术，而直接改写浏览器本身的代码是不现实的，因此我们采用一种比较直接的解决方案：在双协议栈主机的传输层中，借鉴传统IPv4的传输层代理机制对IPv4和IPv6协议进行转换，从而让仅支持
IPv4的应用程序无需升级就能够“无缝”地访问纯IPv6服务。这样我们只需对代理服务器编程，同时利用socket的独立于网络协议的特性，通过编写程序完成对socket套接字中某些参数的修改，让代理服务器调用系统的IPv6协议栈来通信，实现接入IPv6[3]。实现上述设计思路的关键就是对编写修改完成对socket套接字中某些参数的修改并完成调用。
和所有线程对象一样，HttpProxy类的主要工作在run方法内完成。run方法实现了一个简单的状态机，从Web浏览器每次一个读取字符，持续这个过程直至有足够的信息找出目标Web服务器。然后，run打开一个通向该Web服务器的Socket(如果有多个代理服务器被链接在一起，则run方法打开一个通向链里面下一个代理服务器的Socket)。打开Socket之后，run先把部分的请求写入Socket，然后调用pipe方法。pipe方法直接在两个Socket之间以最快的速度执行读写操作。完成了代理服务器程序的设计后，要使得客户端能使用代理，还需要在客户端的浏览器进行相应的设置，即在浏览器中配置代理服务器，这样就完成了全部过程[4]。
双栈代理服务器的设想是在双协议栈主机的传输层中，借鉴IPv4层代理机制对IPv4和IPv6协议进行转换，从而让仅支持IPv4的应用升级就能无缝地访问IPv6服务[5]。这样只需对代理服务器编程，如同Socket独立于网络协议的特性，通过编写程序完成对Socket套接些参数的修改，让代理服务器调用系统的IPv6协议栈来通信，实现接入。
4 结论
IPv6协议已经提出许多年，但它却仍然不是一个非常完善的协议，尤其是要取代现行的IPv4网络更是还有很多工作要做。目前，我们还处于IPv4/IPv6的过
IPv4与IPv6网络互联互通的方案设计
