雙棧主機(jī)基本內(nèi)容

時(shí)間：2023-02-11 18:00:01 | 來(lái)源：營(yíng)銷百科

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雙棧主機(jī)基本內(nèi)容： 雙協(xié)議棧技術(shù)就是指在一臺(tái)設(shè)備上同時(shí)啟用IPv4協(xié)議棧和IPv6協(xié)議棧。這樣，這臺(tái)設(shè)備既能和IPv4網(wǎng)絡(luò)通信，又能和IPv6網(wǎng)絡(luò)通信。如果這臺(tái)設(shè)備是一個(gè)路由器，那么這臺(tái)路由器的不同接口上，分別配置了IPv4地址和IPv6地址，并很可能分別連接了IPv4網(wǎng)絡(luò)和IPv6網(wǎng)絡(luò)。如果這臺(tái)設(shè)備是一個(gè)計(jì)算機(jī)，那么它將同時(shí)擁有IPv4地址和IPv6地址，并具備同時(shí)處理這兩個(gè)協(xié)議地址的功能。但是，雙棧策略也存在如下缺點(diǎn)：對(duì)網(wǎng)元設(shè)備要求較高，要求不但支持ipv4路由協(xié)議，而且還要支持ipv6協(xié)議，這就要求其維護(hù)大量的協(xié)議和數(shù)據(jù)。另外，網(wǎng)絡(luò)升級(jí)改造將牽扯到網(wǎng)絡(luò)中的所有網(wǎng)元設(shè)備，投資大，建設(shè)周期比較長(zhǎng)。


雙協(xié)議棧 ( Dual Stack) 采用該技術(shù)的節(jié)點(diǎn)上同時(shí)運(yùn)行IPv4和IPv6兩套協(xié)議棧。這是使IPv6節(jié)點(diǎn)保持與純IPv4節(jié)點(diǎn)兼容最直接的方式，針對(duì)的對(duì)象是通信端節(jié)點(diǎn)（包括主機(jī)、路由器）。這種方式對(duì)IPv4和IPv6提供了完全的兼容，但是對(duì)于IP地址耗盡的問(wèn)題卻沒有任何幫助。由于需要雙路由基礎(chǔ)設(shè)施，這種方式反而增加了網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜度。

一、雙協(xié)議棧的工作方式

雙協(xié)議棧是指在單個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)支持IPv4和IPv6兩種協(xié)議棧。由于IPv6和IPv4是功能相近的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議, 兩者都基于相同的物理平臺(tái), 而且加載于其上的傳輸層協(xié)議TCP和UDP也基本沒有區(qū)別, 因此, 支持雙協(xié)議棧的節(jié)點(diǎn)既能與支持IPv4協(xié)議的節(jié)點(diǎn)通信, 又能與支持IPv6協(xié)議的節(jié)點(diǎn)通信?？梢韵嘈? 網(wǎng)絡(luò)中主要服務(wù)商在網(wǎng)絡(luò)全部升級(jí)到IPv6協(xié)議之前必將支持雙協(xié)議棧的運(yùn)行。

1 . 接收數(shù)據(jù)包

雙棧節(jié)點(diǎn)與其它類型的多棧節(jié)點(diǎn)的工作方式相同。鏈路層接收到數(shù)據(jù)段, 拆開并檢查包頭。如果IPv4/IPv6頭中的第一個(gè)字段, 即IP包的版本號(hào)是4, 該數(shù)據(jù)包就由IPv4棧來(lái)處理; 如果版本號(hào)是6, 則由IPv6棧處理; 如果建立了自動(dòng)隧道機(jī)制, 則采用相應(yīng)的技術(shù)將數(shù)據(jù)包重新整合為IPv6數(shù)據(jù)包, 由IPv6棧來(lái)處理。

2 . 發(fā)送數(shù)據(jù)包

由于雙棧主機(jī)同時(shí)支持IPv4和IPv6兩種協(xié)議, 所以當(dāng)其在網(wǎng)絡(luò)中通信的時(shí)候需要根據(jù)情況確定使用其中的一種協(xié)議棧進(jìn)行通信, 這就需要制定雙協(xié)議棧的工作方式。在網(wǎng)絡(luò)通信過(guò)程中, 目的地址是作為路由選擇的主要參數(shù), 因而根據(jù)應(yīng)用程序所使用的目的地址的協(xié)議類型對(duì)雙協(xié)議棧的工作方式做出如下約定:

( 1) 若應(yīng)用程序使用的目的地址為IPv4地址, 則使用IPv4協(xié)議;

假設(shè)節(jié)點(diǎn)A與節(jié)點(diǎn)B通信, A為雙棧節(jié)點(diǎn), 節(jié)點(diǎn)B支持IPv4協(xié)議( 目的地址為IPv4地址) 。則雙棧節(jié)點(diǎn)A工作方式:

使用IPv4協(xié)議與節(jié)點(diǎn)B通信。

完備性證明: 節(jié)點(diǎn)A有兩種選擇, 使用IPv4協(xié)議或者IPv6協(xié)議與主機(jī)B通信。根據(jù)給定條件, A, B節(jié)點(diǎn)均支持

IPv4協(xié)議, 所以選擇IPv4協(xié)議可以保證通信正常進(jìn)行, 故約定是充分的。如果使用IPv6協(xié)議進(jìn)行通信, 因?yàn)椴荒艽_定B是否為雙棧節(jié)點(diǎn)( 給定條件僅是目的地址為IPv4地址) , 所以當(dāng)B節(jié)點(diǎn)不支持IPv6協(xié)議時(shí)不能保證通信正常進(jìn)行, 故約定是必要的。至此可以認(rèn)為約定( 1) 是完備的。

( 2) 若目的地址為IPv6地址, 且為本地在線網(wǎng)絡(luò), 則使用IPv6協(xié)議。

( 3) 若應(yīng)用程序使用的目的地址為IPv4兼容的IPv6地址, 并且非本地在線網(wǎng)絡(luò), 則使用IPv4協(xié)議, 此時(shí)的IPv6將

封裝在IPv4中。IPv4兼容的IPv6地址, 是IPv6協(xié)議規(guī)范中提供的特殊地址。這類地址高階96位均為0, 低價(jià)32位包含IPv4地址。IPv4兼容地址被節(jié)點(diǎn)用于通過(guò)IPv4路由器以隧道方式傳送IPv6包,這些節(jié)點(diǎn)既理解IPv4又理解IPv6。能夠自動(dòng)將IPv6包以隧道方式在IPv4網(wǎng)絡(luò)中傳送的IPv4/IPv6雙棧節(jié)點(diǎn)將使用這些地址。根據(jù)IPv6協(xié)議地址規(guī)范以及( 3) 假定的條件, 可以確定目的節(jié)點(diǎn)B同樣是一個(gè)雙棧節(jié)點(diǎn), 而結(jié)合IPv4/IPv6過(guò)渡時(shí)期網(wǎng)絡(luò)的基本狀況, 節(jié)點(diǎn)A與節(jié)點(diǎn)B的通信將跨越IPv4網(wǎng)絡(luò),所以使用IPv4協(xié)議是可行的。當(dāng)然, 也可以使用IPv6協(xié)議進(jìn)行通信, 但在過(guò)渡初期, ( 3) 的約定將優(yōu)于使用IPv6協(xié)議通信。

( 4) 若應(yīng)用程序使用的目的地址是非IPv4兼容的IPv6地址, 非本地在線網(wǎng)絡(luò), 則使用IPv6協(xié)議。類似約定( 2) , 使用IPv6協(xié)議能夠保證通信正常進(jìn)行,而如果是跨越純IPv4網(wǎng)絡(luò)的通信, 將采用隧道等機(jī)制實(shí)現(xiàn)通信; 而如果通過(guò)本地網(wǎng)絡(luò), 則無(wú)須隧道機(jī)制即可完成通信。

( 5) 若應(yīng)用程序使用域名作為目標(biāo)地址, 則先從域名服務(wù)器得到相應(yīng)的IPv4/IPv6地址, 然后根據(jù)地址情況進(jìn)行相應(yīng)的處理。

以上( 1) 至( 5) 是雙協(xié)議棧的工作方式, 隨著IPv6網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴(kuò)大, 這些工作方式必將做相應(yīng)的修改和補(bǔ)充，這將取決于過(guò)渡的進(jìn)程與IPv6網(wǎng)絡(luò)的不斷演進(jìn)。

二、基于雙協(xié)議棧的應(yīng)用服務(wù)

1 . 基于雙協(xié)議棧的域名服務(wù)域名系統(tǒng)( 簡(jiǎn)稱: DNS) 的主要功能是通過(guò)域名和IP地址之間的相互對(duì)應(yīng)關(guān)系, 來(lái)精確定位網(wǎng)絡(luò)資源, 即根據(jù)域名查詢IP地址, 反之亦然。DNS是Internet的基礎(chǔ)架構(gòu), 眾多的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)都是建立在DNS體系基礎(chǔ)之上的。因此, DNS的重要性不言而喻。

IPv4地址正向解析的資源記錄是'A'記錄。IPv6地址解析目前有兩種資源記錄, 即'AAAA' 和'A6' 記錄。'A6'記錄支持一些'AAAA'所不具備的新特性, 如地址聚合, 地址更改( Renumber) 等。

在DNS服務(wù)器中同時(shí)存在'A' 記錄和'AAAA' ( 或'A6') 記錄。由于節(jié)點(diǎn)既可以處理IPv4協(xié)議, 也可以處理IPv6協(xié)議, 因此無(wú)需DNS ALG等轉(zhuǎn)換設(shè)備。無(wú)論DNS服務(wù)器回答'A'記錄還是'AAAA'記錄, 都可以進(jìn)行通信。

2 . 基于雙協(xié)議棧的BBS服務(wù)

BBS是互聯(lián)網(wǎng)上交流的平臺(tái), 在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)中起著重要的作用, 隨著IPv4向IPv6的平滑過(guò)渡, 創(chuàng)建基于雙協(xié)議棧的

BBS服務(wù)系統(tǒng)就顯得很有必要。根據(jù)' 基本的支持IPv6的socket (套接字) 接口擴(kuò)展', 修改相關(guān)部分代碼, 就可實(shí)現(xiàn)兼容IPv6和IPv4的BBS系統(tǒng)。

( 1) IPv6套接口地址結(jié)構(gòu)

在〈sys/socket.h〉中定義了IPv6的地址族———AF_INET6和協(xié)議族———PF_INET6, 或者將新的sockaddr_in6數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)同原來(lái)的sockaddr_in數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)區(qū)分開, 后者將在創(chuàng)建socket時(shí)使用。

( 2) IPv6的幾種特殊地址在構(gòu)造支持IPv6的BBS系統(tǒng)時(shí), 要用到以下兩種IPv6的特殊地址。①IPv4地址映射的IPv6地址。②IPv6通配地址。

( 3) 如何使程序兼容IPv4/IPv6大部分現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序是為IPv4編寫的, 從上述原理可看出, 除了一些同IPv4的特性緊密相關(guān)的程序( 如使用多播、IP選項(xiàng)或原始套接口的程序) , 大部分IPv4應(yīng)用程序若要轉(zhuǎn)換成兼容IPv4/IPv6應(yīng)用程序并不是很困難的。基于這種思想, 根據(jù)Socket API對(duì)IPv4和IPv6兼容所做的支持, 對(duì)現(xiàn)有的BBS系統(tǒng)( 基于IPv4的應(yīng)用程序系統(tǒng)) 進(jìn)行一系列的修改, 構(gòu)造一個(gè)支持IPv6的BBS系統(tǒng)。采取以下主要步驟:

①構(gòu)造一個(gè)雙協(xié)議棧( Dual Stack) BBS服務(wù)器, 分別賦予IPv4和IPv6地址, 使得其上運(yùn)行的BBS服務(wù)既能處理使用IPv4的客戶, 又能處理使用IPv6的客戶。

②對(duì)原來(lái)的IPv4套接字地址部分進(jìn)行修改, 創(chuàng)建基于IPv6 套接字。

③將IPv6套接字綁定到IPv6通配地址和23號(hào)監(jiān)聽端口。

④采用兼容IPv4/IPv6的地址轉(zhuǎn)換函數(shù)代替只支持IPv4的地址轉(zhuǎn)換函數(shù)。

⑤修改程序中有關(guān)IP地址顯示格式的代碼, 以足夠長(zhǎng)度

支持IPv6地址的顯示。

3 . IPv6校園網(wǎng)過(guò)渡方案

在過(guò)渡過(guò)程中, IPv6網(wǎng)段作為孤島接入IPv4網(wǎng)絡(luò), 為實(shí)現(xiàn)IPv6網(wǎng)段之間以及IPv4、IPv6網(wǎng)段之間的互通, 必須綜合各種過(guò)渡技術(shù), 優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu), 在保證網(wǎng)絡(luò)安全可靠運(yùn)行以及逐步過(guò)渡、節(jié)約投資的前提下, 設(shè)計(jì)過(guò)渡方案。根據(jù)以上基本原則以及網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀況, 對(duì)于校園網(wǎng)絡(luò)的初期過(guò)渡方案

規(guī)劃如下:

( 1) 跨IPv4網(wǎng)絡(luò)的IPv6間通信采用隧道技術(shù)實(shí)現(xiàn);

( 2) 基于IPv4的服務(wù)器逐步升級(jí)為雙協(xié)議棧節(jié)點(diǎn)服務(wù)器;

( 3) IPv4/IPv6客戶端互通則可以采用NAT- PT技術(shù)實(shí)現(xiàn);

( 4) 本地IPv6網(wǎng)段聯(lián)出口路由器接入上級(jí)IPv6網(wǎng)絡(luò)。

在開展IPv6應(yīng)用的初期, 應(yīng)該盡量保證原有網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行, 所以對(duì)于新增的IPv6網(wǎng)段, 應(yīng)該以獨(dú)立鏈路接入上級(jí)IPv6網(wǎng)絡(luò)。選擇雙協(xié)議棧路由器作為IPv6網(wǎng)段的接入節(jié)點(diǎn), 以保證新建IPv6網(wǎng)段能同時(shí)使用本地網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。