如何實現IPv4和IPv6共存？試試雙棧和隧道技術

如今，隨着IPv4地址即將用盡，IP地址缺乏已成為了全球亟待解決的問題。雖然幾年前出現了標頭更長的IPv6，可提供更多的IP地址，但其應用和普及並不容易。 “IPv4和IPv6是否可以同時使用？”、“IPv4和IPv6如何實現共存？”這些問題都是目前用戶比較關注的。本文將為您介紹兩種實現IPv4和IPv6共存方法，即雙棧和隧道技術。

為什麼需要IPv4和IPv6共存？

如今，IP網絡仍然是IPv4佔主導地位，IPv6網絡只是在小範圍內部署和商用，從IPv4過渡到IPv6需要一個循序漸進的過程，不可能一氣呵成。因此，在此期間內IPv4和IPv6必然會出現共存的場景。然而，IPv4和IPv6之間並不能相互兼容，且目前仍然存在大量的IPv4設備和用戶，因此在網絡演進的過程中勢必要解決IPv4和IPv6兼容問題，這給互聯網服務提供商（ISP）和用戶帶來了新的挑戰。

如何實現IPv4和IPv6共存？

目前來說，實現IPv4和IPv6共存的策略和過渡技術有三種。第一種，使用雙棧讓您的主機或網絡設備可以同時支持IPv4和IPv6雙協議棧；第二種，通過隧道技術將IPv6數據包封裝在IPv4數據包中；第三種，通過網絡地址轉換（NAT）技術將IPv6數據包轉換為IPv4數據包，反之亦然。由於網絡地址轉換（NAT）技術主要針對互聯網服務供應商，這裡就不做多介紹，下面主要介紹雙棧和隧道技術。

通過雙棧實現IPv4和IPv6共存

雙棧是實現IPv4和IPv6共存最基礎、最直接的策略。使用該解決方案，可為ISP網絡中的每個聯網設備（包含使用IPv4和IPv6交換機）配置可同時運行IPv4和IPv6的功能。通常，雙協議棧主機在和IPv4主機通信時會使用IPv4協議棧，而與IPv6主機通信時則會使用IPv6協議棧，其中雙協議棧主機是通過使用域名系統（DNS）來查詢目的主機採用的是哪一種協議棧。但通常在雙協議棧主機或設備上，上層應用會優先選擇IPv6協議棧，而不是IPv4協議棧。由於雙棧可允許主機或網絡設備同時訪問現有的IPv4和IPv6，因此它是一種非常靈活的共存策略。但請記住，只有當接口同時需要IPv4和IPv6時，才能對所有主機或網絡設備進行雙棧。

雙棧的優缺點

雙棧是一種相對經濟高效且配置簡單的IPv6過濾技術，可有效避免兩個協議棧之間轉換（儘管該轉換是一種有效的機制，但它的操作較複雜且性能較低）的環節，從而實現高效率且沒有信息丟失的互通效果。此外，一旦實現IPv6通信，就會中斷IPv4，未來IP網絡更容易過濾到IPv6。

但是，雙棧也不是長期的解決方案，因為它同時需要IPv4和IPv6，仍然會佔用IPv4地址資源，本質上沒有解決IPv4地址資源匱乏問題。與此同時，由於同時需要IPv4和IPv6，雙棧對站點和設備的要求較高，因此，可能會涉及到服務器和網絡設備升級，但網絡的升級或重建是一項艱巨且繁瑣的任務，需要花費較大的成本和較長的時間。

通過隧道技術實現IPv4和IPv6共存

隧道技術也是實現IPv4和IPv6共存時經常使用的典型解決方案。隧道技術通常將一種類型的協議流量封裝在另一個協議數據包中進行傳輸。目前能夠實現IPv4和IPv6共存的隧道技術有6to4、ISATAP、6PE、6VPE、Teredo、MPLS等，其中MPLS由服務提供商在其IPv4網絡中部署，以便提高轉發速率。與傳統的IP路由方式相比，MPLS在轉發數據時僅在網絡邊緣分析IP報文頭，而不用在每一跳都分析IP報文頭，從而節省了處理時間。MPLS隧道技術一般通過IPv4網絡中的標籤交換路徑（LSP）連接到IPv6網絡。與其他隧道技術相比，可提供更好的性能和優化路由。此外，6PE over MPLS是一種利用現有MPLS網絡來實現IPv4到IPv6過渡的方法，該方案允許在僅使用IPv4的MPLS核心網絡上運行IPv6，只需將PE路由器升級為支持雙棧功能的6PE路由器即可。

MPLS隧道技術的優缺點

上述提及的6PE over MPLS是一種便捷的隧道方法，其主要的優勢是對MPLS核心設備沒有影響，可充分利用現有的核心網絡，無需進行升級或重建，且配置也不會改變，可有效減少管理成本。與此同時，可將6PE設備連接到CE設備（客戶邊緣設備）的接口上，並為其配置轉發IPv6流量，IPv4流量或IPv4和IPv6流量（具體取決於客戶需求），而此時核心網絡中的PE設備並不知道它們正在交換IPv6數據包。 由於MPLS隧道技術需要封裝和解封裝，所以其轉發速率會有所降低，與此同時，在隧道的入口處會出現負載協議數據包的拆分，在隧道出口處會出現負載協議數據包的重組，從而增加了隧道出入口的複雜度，不利於大規模應用。更重要的是它也會遇到與上述雙棧技術一樣的問題——IPv4地址資源匱乏。

實現IPv4和IPv6共存的建議

即便是現在有很多實現IPv4和IPv6共存的策略和過渡技術，但您要明白這些共存策略和過渡技術只能在一定時期內使用，而IPv6的部署可能是一項長期發展的戰略。另外，IPv4在當前的IP網絡中佔主導地位，而IPv6推廣又較為困難，IPv4和IPv6共存的現象將會持續較長的一段時間。因此，目前需要選擇一種更加有效解決IPv4和IPv6兼容的方法，這將有助於您簡化網絡配置和節省成本。

總結

總而言之，雙棧和隧道技術是實現IPv4和IPv6共存的有效方法，其中，雙棧是一種實現高性能互通的直接方法，但成本可能會很高；而MPLS隧道技術雖然可充分利用原始網絡，但也帶來複雜性。因此，建議您可從可擴展性、安全性、網絡性能、成本、技術難度以及部署的便利性等方面，選擇合適您網絡特性的IPv4和IPv6共存的策略。