基于云计算的IPv6过渡机制研究

云计算是当今时代最火热的话题之一, 云服务已经不知不觉慢慢渗透到我们的生活之中, 我国大部分企业已经纷纷将云计算引入进来, 建立属于自己的私有云, 随着云计算的发展也就意味着网络的规模将成倍的增长, 这样的发展迫使我们即将面临很多挑战, 例如, 如何在上亿个节点中找到一条高效路径问题;网络层的实时数据传送服务质量问题;网络规模扩大随之而来的性能、安全问题;IP地址空间耗尽造成的网络瓶颈问题等, 网络技术发展的如此之快显然是IPv4设计者没有预料到的, IPv4已经不能满足信息化网络的高速发展, IPv6已经成为必然趋势。然而IPv4向IPv6过渡是一个漫长的过程, 在今后的一段时间内两者必将处于共存的状态, 但由于IPv4和IPv6是不兼容的, 所以在地址转换的过程中必须引入IPv6过渡机制才能够实现IPv4地址向IPv6地址的转换。通过过渡机制不仅可以减少IPv4公有地址的消耗速度, 还可以实现IPv4和IPv6地址间的互相通信, 从而使当前的业务保持连续。当前比较常见的技术有很多中, 主要包括隧道技术、双栈技术、地址翻译技术和适用于云计算环境的SDN转换技术。下面就为大家介绍一下这些技术。

一、双栈技术

双栈技术指的是在一台主机或网络设备上同时使用IPv4协议和IPv6协议栈, 在通信的过程中主机必须配置相应的IPv4和IPv6地址双地址, 数据通过相应的网络接口分别由IPv4或IPv6协议栈处理, 并发送到对应的网络中。例如两台同时安装了IPv4和IPv6协议栈的网络设备互相通信, 当设备需要发送或者接收IPv4/IPv6数据时, 都会有相应的协议栈对数据包进行处理, 不难发现使用双栈技术实现数据通信的方式非常简单, 但其网络功能的实现比较复杂, 增加了网络的负担, 影响了数据的通信效率。

二、地址翻译技术

地址翻译技术是一种实现单一的IPv4与IPv6网络报文转换的技术。这种技术需要使用专门的设备负责协议的转换, 在通信过程中使用转换设备将通信双方不同类型的网络连接起来, 数据源在发送的过程中会使用IPv4/IPv6协议封装数据包, 目标网络接收到数据后会直接翻译成对应的IPv4/IPv6数据包, 并转发到相应的网络中进而实现数据的交换, 这种技术只能实现不适用于复杂的网络环境。

三、隧道技术

隧道技术是指使用一种协议报文作为载体, 对因使用另外一种协议封装的数据报文而不能在信道中传输的数据进行封装, 从而产生一条跨协议的数据传输通路。该技术能够很好的解决IPv4网络中存在IPv6网络信息孤岛的问题。例如在IPv4网络中构建IPv6网络的通信隧道, 隧道的两端是IPv6网络, 要想实现通信必须在隧道的一端借助边界设备将IPv6报文封装在IPv4报文之中并发送到IPv4网络中进行传递, 接收端收到数据之后, 利用网络设备将报文解封装提取出IPv6报文, 并将其转发到IPv6网络中继续处理。隧道技术虽然能在现有的IPv4网络中实现IPv6网络的互通, 但是不能够实现IPv4与IPv6网络的直接互联。

四、SDN转换技术

软件定义网络 (SDN) 是一种新兴的网络体系架构, 其最大的特点是完全分离了数据平面和控制平面, 摆脱了传统架构的数据和控制平面耦合的情况, 具有可编程、自动化管理和控制能力, 赋予了网络前所未有的灵活性。如图1所示, 其架构分为三个层次, 最底层的基础转发层负责数据的处理、转发等;中间层为控制层可以对信息进行集中控制;最高层为应用层主要包括各种网络应用, 南向接口和北向接口是其三层架构中数据传递的重要接口。在SDN转换技术中控制器在控制层负责IPv4与IPv6网络通信中的路由功能, 以及实现多种类型过渡技术的转换处理。应用层则通过与控制层的交互进而实现对不同过渡技术的管理和控制。而数据的转发放在基础转发层, 这样不仅可以减少控制器的资源消耗, 还能够极大地提高网络的通信效率。

五、小结

云计算时代的到来必将推动互联网从IPv4向IPv6时代的过渡, 双栈技术、地址翻译技术、隧道技术等传统的IPv6过渡机制都需要特定的网络设备, 并且单一的过渡机制无法解决复杂的网络通信问题。SDN转换技术是云计算发展的产物, 其灵活与可编程能力必将给云计算环境下的新型网络注入新的活力。

摘要：云计算是当今社会发展的必然趋势, 已经深刻影响到了经济、社会、医疗、政务、教育等多个领域, 极大地促进了产业的发展转型、管理方式改革以及社会生产效率的提升。尤其在教育领域, 为发展云计算相关专业各高校纷纷投入大量资金组建云计算、大数据等一系列实验室。但目前的研究和教学工作仍处于IPv4阶段, 本论文针对云环境下的IPv4向IPv6过渡问题展开了分析, 仅供广大读者参考。

关键词：云计算,IPv6,过渡机制

参考文献

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