随着信息技术的快速发展,互联网已经渗透到工作生活的方方面面,对IP地址的需求也日益增长。传统的IPv4地址已经面临枯竭,难以满足未来互联网的发展需求。因此,IPv6改造成为当前网络升级的重要任务。目前行业内有多种实现IPv6升级改造的技术手段,本文针对几种主流的技术方案做下介绍,简单探讨每种技术方案的原理和优缺点。

隧道技术

隧道技术,顾名思义就是通过某种方式在IPv4网络中建立起一条“隧道”,使得IPv6数据包能够在IPv4网络中传输,从而实现IPv6孤岛之间的相互通信。

隧道技术的实现原理是进行数据包的封装和解封装,当源IPv6节点需要向目标IPv6节点发送数据时,它会在本地建立一条隧道,将IPv6数据包加上IPv4地址协议头封装在IPv4数据包中,这个数据包以目标IPv6节点对应的IPv4地址为目的地址。这个封装好的IPv4数据包被发送到IPv4网络中经过一系列转发到达隧道终点,并进行解封装操作,将IPv6数据包从IPv4数据包中提取出来,根据解封装后的原始数据包目的地址将其发送给目的主机进行处理。

隧道技术只需要在隧道的入口和出口处进行修改,对网络的其他部分没有特殊要求,因此实现起来相对容易,成本较低,但不能完全解决IPv4和IPv6之间的兼容性问题,无法做到IPv4节点和IPv6节点之间的相互通信。同时,隧道技术会增加网络的复杂性和管理难度,需要管理员具备较高的技术水平和维护能力,网络运行维护成本大大增加。

双栈技术

双栈技术是指在同一设备上同时运行IPv4和IPv6两套协议栈,从而能够同时处理IPv4和IPv6两种不同协议的数据包,实现IPv4和IPv6网络的互通。运行双栈协议的节点在接收到数据包时,会根据数据包类型,来决定使用哪种协议进行处理。在双栈技术的实施过程中,包括路由器、交换机、服务器等网络设备都需要同时支持IPv4和IPv6双协议栈,从而满足对IPv4和IPv6数据包的接收、处理和转发,保证无论是IPv4还是IPv6用户,都可以在网络中正常使用服务,无需担心兼容性问题。

双栈技术在应用中也存在很大的局限性。一方面,实施双栈技术需要对现有的网络设备和终端进行全面更换升级,需要额外的配置和管理工作,增加了网络管理的复杂性和成本,且容易对现有网络的正常运行造成影响。另一方面,双栈技术需要网络设备同时具有IPv4和IPv6地址,并没有缓解IPv4地址资源枯竭的问题。

翻译技术

翻译技术的原理是将私网IPv4地址与公网IPv4地址建立映射关系,使多个私网地址共享一个公网地址,从而达到节省IPv4地址的目的。而随着IPv6网络的快速发展,翻译技术逐渐演变成IPv6改造技术中的协议翻译技术,即将IPv4协议报文翻译成IPv6协议报文,或者是将IPv6报文翻译成IPv4报文。

目前行业中主流的翻译技术主要有NAT-PT、IVI和NAT64与DNS64等方式,这几种技术手段都能够实现IPv4与IPv6的相互通信,IVI和NAT64技术通过一对多的映射关系,在一定程度上缓解了IPv4地址紧张的局面,因此在很长一段时间里,翻译技术成为行业中实现IPv6升级改造的常用技术手段。然而翻译技术也存在网络延迟增加、IP地址格式受限、兼容性无法得到保障以及网络配置与维护难度和成本增加等诸多问题,限制了IPv6升级改造的大范围展开。

反向代理技术

IPv6改造反向代理技术是指在用户与目标服务器之间部署反向代理服务器,由代理服务器来完成对用户请求和服务器响应的转发,从而实现IPv4与IPv6网络之间的通信。

当IPv6用户向IPv4服务器发起访问请求时,DNS会将记录指向反向代理服务器的IPv6地址,反向代理服务器得到用户请求后,利用代理服务器的IPv4地址向网站应用服务源站发起请求。IPv4服务器接收到转发的访问请求后,会将响应内容反馈至反向代理服务器,反向代理服务器通过IPv6地址将IPv4服务器反馈的内容转发给IPv6客户端。

反向代理只需要对DNS解析记录做变更,无需对现有架构做变更,部署灵活方便,降低了改造周期和成本,同时在用户和应用服务器之间增加了一道隔离屏障,提高了服务安全性。但一个显著的问题是,在请求数量较大时,代理服务器的负载就会变得非常高,会对实际访问效果造成一定影响。

针对反向代理的这一弊端,国科云IPv6改造服务基于云解析系统,在流量集中区域部署多台反向代理服务器,将代理转换的目标域名同时解析到多台代理服务器IP上,实现反向代理的负载均衡,同时可以根据用户IP判断其所在位置为其匹配就近的反向代理服务器,解决了代理服务器负载过高的难题,能够为各行业用户提供周期短、部署灵活、适用性高的IPv6升级改造服务,实现IPv4到IPv6网络的平滑过渡,目前已广泛应用于政府部门、金融、央国企等重点领域中。