毕业论文(基于GNS3的IPv6过渡协议分析)Word格式文档下载.doc

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基于GNS3的IPv6的过渡协议分析

摘要

互联网的成功发展给人民的生活带来了重大的改变，互联网的影响已然渗透到社会的各个方面。

与此同时，互联网的发展也成为国家信息化和现代化建设的重要部分，并产生了重大的经济效益和社会效益。

但由于目前的互联网是基于IPv4协议的，随着互联网的飞速发展，在实际应用中越来越多的暴露了不足之处，同时IPv6成为下一代互联网协议已经成为定局，然而从IPv4过渡到IPv6还需要很长一段时间。

本次研究的目的是，研究IPv6迁移中过渡技术，先了解迁移到IPv6的必要性和重要性，认识IPv6的优势所在，然后对几种过渡技术进行理论分析，同时对这几种技术的配置步骤进行陈列，然后在GNS3上进行模拟实验，采集数据，分析比较。

本次方案设计基于GNS3模拟器，采用C7200路由器进行模拟，通过配置后，测试连通性，并且采集结果数据，对不同技术之间的结果数据比较和分析。

关键字：

IPv6；

过渡技术；

GNS3；

双栈；

NAT-PT；

隧道技术

AnalysisoftheGNS3ofIPv6transitionprotocols

Abstract

ThesuccessfuldevelopmentoftheInternethasbroughtsignificantchangestopeople’slives,andtheimpactoftheInternethaspenetratedintoeveryaspectofseciety.Atthesametime,theInternethasbecomeanimportpartofnationaldevelopmentandmodernizationconstruction,andbroughtintoamajoreconomicandsocialbenefits.However,duetothecurrentInternetisbasedonIPv4,withtherapiddevelopmentoftheInternet,itexposuredmoreandmoreinadequateinthepracticalapplication,atthesametimeIPv6tobethenextgenerationInternetprotocolhasbecomeaforegoneconclusion.However,thereisalongprocessinthetransitionfromIPv4toIPv6.

ThepurposeofthisstudyisthatIPv6transitiontechnologyinthemigration,tounderstandthenecessityandimportanceofmigrationtoIPv6,understandtheadvantagesofIPv6,andtheoreticalanalysesofseveraltransitiontechnologies,atthesametimetodisplaytheconfigurationstepsforthesetypesoftechnology,andsimulationexperimentonGNS3,collectingdata,analysisandcomparison.

ThisstudyisbasedonGNS3simulator,utilizingC7200routersimulatortosimulate.Throughtestingconnectivityandcollectingoutcomedata,compareingtheresultdatabetweenthedifferenttechnologies,wesummarizethescopeandconditionsofthevarioustechnologies.

Keyword:

IPv6;

transition;

GNS3;

dual-stack;

NAT-PT;

tunneling

目录

1．概论 1

1.1．研究背景和内容 1

2．IPv6简介 2

2.1．IPv6优势 2

2.2．IPv6编址 5

2.3．IPv6现状和未来 8

3．IPv6过渡技术 9

3.1．IPv4/IPv6双栈和NAT-PT 9

3.2．隧道 9

4．IPv6过渡详解及配置步骤 10

4.1．IPv4/IPv6双栈 10

4.2．NAT-PT 11

4.3．静态隧道 12

4.3.1．MCT隧道 12

4.3.2．GRE隧道 13

4.4．动态隧道 14

4.4.1．6to4隧道 14

4.4.2．ISATAP隧道 15

5．IPv6过渡技术方案配置 17

5.1．IPv4/IPv6双栈配置 17

5.2．NAT-PT配置 19

5.3．静态隧道配置（MCT和GRE） 21

5.4．动态隧道配置 25

5.4.1．6to4隧道 25

5.4.2．ISATAP隧道 29

6．总结分析 33

参考文献 37

致谢 38

基于GNS3的IPv6过渡迁移分析

1概论

1.1研究背景和内容

互联网的成功发展给人民的生活带来了重大的变化，互联网的影响已经渗透到社会的各个方面。

但由于目前的互联网是基于IPv4，随着互联网应用的飞速增长，当前的互联网协议IPv4的缺点已经越来越突出。

IPv6作为IETF确定的下一代互联网协议，有望彻底解决IPv4存在的问题，因此受到人们的关注。

IETF从1992年就开始着手研究IPv6。

目前IPv6的相关标准和产品已经逐渐成熟。

随着3G、NGN等潜在业务需求的增长，IPv6的市场前景日趋看好。

2003年，我国启动了基于IPv6的“下一代互联网示范网CNGI工程”，更使得IPv6成为了国内业界关注的焦点。

IPv6成为下一代互联网协议已经成为定局，然而从IPv4过渡到IPv6还有很长的一段过程。

　尽管目前我国已经开始了较大规模的IPv6网络建设，但IPv6业务的发展还将是个漫长的过程，IPv4向IPv6的过渡需要相当长的时间才能完成。

在IPv6完全取代IPv4之前，两种协议不可避免地有很长一段共存期。

因此，有必要制定相应的方案保证IPv4和IPv6的互操作性和平滑过渡。

在这方面，IETF的IPv6过渡工作组已经提出了许多建议方案，并定义了多种IPv4/IPv6过渡技术，以实现IPv4向IPv6的过渡。

这些技术各有不同的特点和适用场合。

本次主要是研究ipv4过渡到ipv6时，主要的三种过渡协议进行理论分析，然后对其中的隧道技术进行深入分析和研究，实验方面采用GNS3模拟器，导入C7200路由器进行模拟各种过渡情况，并且着重对ipv6过渡技术中的隧道技术进行重点分析和实验，采集结果数据，并对不同技术之间的结果进行数据比较。

2IPv6简介

2.1IPv6优势

（1）巨大的地址空间

IPv6的源地址和目标地址都是128位的（16字节）,几乎可以不受限制地提供IP地址，128位可以表达超过3.4×

1038种可能的组合,也就是说整个地球的每平方米面积上可以分配6.65×

1023个IP地址,设计这种巨大的地址空间的目的是为了能更好的把路由器域名划分出层次结构,并更好地反映出现代Internet的拓扑结构,使寻址和路由层次的设计更具灵活性,允许使用多级的子网划分和地址分配,涵盖范围从Internet骨干直到机构组织内部的各个子网,这些正是基于IPv4的Internet所缺乏的，即便是算上目前已为主机分配的所有IP地址,IPv6网络协议仍然还有充足的地址可供今后使用，由于有绝对更多地可用地址,就不再需要一些节约地址的技术,比如NAT转换,这样就可以全面建立端到端的连接了[1]。

IPv4和IPv6地址空间比较如图2.1.1所示。

图2.1.1IPv4和IPv6地址空间比较

（2）新的协议头格式

IPv6协议的头采用一种新的格式,可最大程度地减少协议头开销。

IPv6的报头有一个基本包头和多个扩展包头构成,基本包头具有40字节的固定长度,放置所有路由器都需要处理的信息。

由于Internet上的绝大部分包都只是被路由器简单地转发,因此固定的包头长度有助于加快路由速度。

为实现这个目标,IPv6包头中字段的数量从IPv4中的12（包括选项）个,降到了8个;

中间路由器必须处理的字段从6个降到了4个,这样网络中的中间路由器在处理这种简化的IPv6协议头时,效率就更高;

很少使用的字段,如支持拆分的字段,以及IPv4包头中的选项,被移到了IPv6包头的扩展包头中。

IPv6定义了多种扩展包头,能提供对多种应用的强力支持,同时又为以后支持新的应用提供了可能。

IPv4头和IPv6头不具有互操作性。

IPv6从功能上说,并不是IPv4的超集,也就是说它并不向下兼容IPv4。

因此每台主机或路由器都必须既实现IPv4,又实现IPv6协议,以便识别和处理两种不同的协议头。

虽然新IPv6中的地址位数是IPv4地址位数的4倍,但是,新IPv6网络协议头的长度仅是IPv4协议头的2倍[3]。

IPv4和IPv6包头比较如图2.1.2所示。

图2.1.2IPv4和IPv6包头比较

（3）有效地、分级的寻址和路由结构

与IPv4地址空间的划分准则相似,IPv6网络协议的地址空间也是基于地址中高位的值来进行划分的。

高位和它们的固定值称为格式前缀（FP）。

根据格式前缀位的多少划分IPv6地址空间,目前已分配的有为网络服务接入点（NSAP）、可集聚全球单播地址、链路本地单播地址、站点本地单播地址和多播地址,当前可被IPv6节点使用的单播地址集合由可集聚全球单播地址、链路本地单播地址和站点本地地址组成。

IPv6中的全球地址中的字段创建了一个3层的拓扑结构。

IPv6使用全球地址的设计意图是创建一个有效地、分层次的并且可以概括的路由结构,这种路由结构是基于当前存在的多级ISP体系而设计的。

公共拓扑是提供接人服务的大大小小的ISP的集合。

站点拓扑是一个机构站点的内部子网的集合。

接口标识符惟一地标识了一个机构站点的内部子网上的一个接口。

在采用IPv6的Internet中,骨干路由器具有更小的路由表,这种路由表对应着全球ISP的路由结构[2]。

IPv6路由结构如图2.1.3所示。

图2.1.3IPv6路由结构

（4）提高服务质量

IPv6数据包的格式包含业务流类别（Class）