通信工程師互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)考試雙協(xié)議棧

　　4.8.3.2 雙協(xié)議棧
雙棧方式(Dualstack)是過渡階段的一種主要的方式。雙棧方式是指主機同時運行IPv4和IPv6兩套協(xié)議棧，同時支持兩個版本的網(wǎng)絡(luò)層1P協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。因為IPv4和IPv6在形式、功能等方面都較相似，IPv6不過是IPv4的改進(jìn)、完善，二者同屬于網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，都基于相同的物理平臺，而且加載于其上的傳輸層協(xié)議TCP和UDP也沒有太大的區(qū)別（最多是針對IPv4的改進(jìn)版本〉，所以在理論和實踐上，支持雙協(xié)議棧的節(jié)點既能與支持IPv4協(xié)議的節(jié)點通信.又能與支持IPv6協(xié)議的節(jié)點通信。主機和路由器都可以通過雙棧方式來獲得和IPv4及IPv6結(jié)點的通信能力。
雙協(xié)議棧方式的實現(xiàn)可參見以下的概念模型，如圖4-46所示。

如圖4-46(8)所示，雙協(xié)議節(jié)點（包括主機和路由器）同時實現(xiàn)了IPv4和IPv6協(xié)議，可以和IPv4或IPv6主機建立通信。主機根據(jù)目的IP來決定采用IPv4還是IPv6協(xié)議發(fā)送或接收數(shù)據(jù)包。在理想的網(wǎng)絡(luò)分層模S中，傳輸層和網(wǎng)絡(luò)層是獨立的，IP層的改變并不會影響傳輸層協(xié)議的運行，但實際上,TCP和UDP協(xié)議在校驗碼計算中都采用包含了源和目的IP地址的偽頭部?所以在LinUx、Window3等操作系統(tǒng)的IPv6協(xié)議實現(xiàn)中，作為IPv6上層協(xié)議的TCP/UDP代碼是獨立于IPv4上的TCP/UDP而實現(xiàn)的，如圖4-46(b)所示，因此稱之為雙棧節(jié)點更合適。
目前雙棧是運行最廣泛的遷移機制。不過雙棧只允許相同IP版本之間的通信，即IPv4和IPv4之間的通信，或IPv6和IPv6之間的通信。不同版本IP之間的通信需要通過協(xié)議翮譯來完成。
在IPv4向IPv6的過渡初期?絕大多數(shù)終端或路由器都是純IPv4節(jié)點（只實現(xiàn)了IPv4協(xié)議棧的節(jié)點）或雙棧節(jié)點，在過渡中期，雙棧節(jié)點或純IPv6節(jié)點將是主要的通佶實體，到過渡后期，所有接人互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備基本上都是純IPv6節(jié)點（只實現(xiàn)了IPv6協(xié)議棧的節(jié)點〉。
雙棧工作方式可以描述如下：
如果應(yīng)用程序使用的目的地址是IPv4地址，則使用IPv4協(xié)議棧。
如果應(yīng)用程序使用的目的地址是兼容IPv4地址的IPv6地址，則IPv6就封裝到IPv4中。
如果目的地址是不為IPv4兼容的IPv6地址，則使用IPv6地址，且極可能通過隧道等技術(shù)來尋找路由和傳送，或者封裝在默認(rèn)配置的隧道中。
如果應(yīng)用程序使用域名來作為目的地址傳送，那么節(jié)點首先必須提供一個能夠處理IPv4A記錄和IPv6AAAA或A6記錄（IETF的IPng工作組提倡以IPv6A6記錄來代替AAAA記錄）的地址解析器數(shù)據(jù)庫。啟用程序必須訪問具有上述解析能力的DNS服務(wù)器，從中得到相應(yīng)的IPv4/IPv6地址,再根據(jù)所得地址的具體情況做出反應(yīng)。
當(dāng)DNS中同時存在A、AAAA和A6記錄時，可能會有3種不同的操作：
只返回其中的IPv6地址；
只返回其中的IPv4地址；
同時返回IPv4和IPv6地址。
選擇不同的地址類型及不同類型地址的返回次序都會對最終確定的某種類型的IP流量產(chǎn)生影響。
雙協(xié)議棧的缺省IP包發(fā)送算法為：
①如果IP包的目的地址是IPv4地址：
如果目的站點在可達(dá)鏈路上，直接發(fā)送；如果目的站點不可達(dá),要么送往在線路由器，要么不可達(dá)。
②如果IP包的目的地址是與IPv4兼容的IPv6地址：
如果目的站點在可達(dá)鏈路上，直接發(fā)送IPv6包；如果目的站點處于off-link,則有三種情況：（a)如果有可達(dá)IPv4路由器，則封裝在IPv4包中發(fā)往IPv4路由器；（b)如果有可達(dá)IPv6路由器，則不封裝，直接發(fā)送；（c)如果沒有可達(dá)路由器，則不可達(dá)。
③如果IP包的目的地址是純IPv6地址：
如果目的站點在可達(dá)鏈路上，直接發(fā)送IPv6包；如果目的站點處于off-link,則有三種情況：（a)如果有可達(dá)IPv6路由器，則直接發(fā)送到路由器；（b)如果目的地通過手動隧道可達(dá)，并且鏈路上有可達(dá)IPv4路由器，則封裝成IPv4包，目的IP地址為隧道終點地址，鏈路地址為可達(dá)路由器的鏈路地址。（c)否則為不可達(dá)。
④在線/離線的確定：
IPv4使用子網(wǎng)掩碼確定,IPv6使用鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議確定。兩者共同使用的是：如果目的地址是IPv4地址，則使用RFC1122比較兩者的掩碼；如果目的地址是與IPv4兼容的IPv6地址，則使用低32位目的地址的子網(wǎng)掩碼比較；如果是IPv6純地址，則使用鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議比較。
這種協(xié)議棧方式的實現(xiàn)重點在于對網(wǎng)絡(luò)路由器的升級改造。
對一個同時支持IPv4和IPv6的路由器來說，需要維護(hù)兩種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，也就是說，在一個路由器平臺運行了兩套類似的路由器軟件,勢必將增加系統(tǒng)運行的復(fù)雜性和系統(tǒng)維護(hù)的工作量。所以，在目前狀況下，大多數(shù)IPv6實驗并不刻意去實現(xiàn)兩個完全不同的TCP/IP棧分別為IPv4和IPv6提供服務(wù)，而是努力探索只提供一個混合的協(xié)議棧，IPv4和IPv6兩套協(xié)議棧中共享其中大部分代碼；此外，兩者本身只額外保留少量標(biāo)示其特性的代碼。于是，在某種意義上，這種模式已不算典型的“雙?！绷恕＿@樣，就可以大大提高系統(tǒng)的效率。只是這方面還沒有相關(guān)統(tǒng)一的協(xié)議規(guī)范。
另外，就雙協(xié)議方式本身而言，并不保證具有創(chuàng)建隧道來進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送的功能。只是一般來說，隧道技術(shù)往往要求具有雙協(xié)議棧方式。兩且，這種雙協(xié)議棧方式在實踐中的普遍運用，很多時候也需要隧道技術(shù)的支持。

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