背景介绍

在多年处理IPv4网络之后，地址短缺的危机给了人们一个重新审视IPv4的机会，新的用来替代IPv4的协议有哪些我们可以期待的东西。然而IPv4以往的成功和现实的经济利益最终成为了人们推动IPv6发展的巨大惰性和障碍，除非Internet出现颠覆性的应用，否则未来Internet的实现都将是如下的图景：少量运行 IPv6协议设备的小网络“孤岛”，以及大量运行 IPv4协议的设备组成的“海洋”。

IPv6发展遇到的问题

现阶段的情况IPv4使用还是主导地位，在推广的时候就会遇到IPv4和IPv6共存的情况，当存在两种不同的协议就会出现一些问题，主要有以下两个问题：

1.   IPv6报文不能在IPv4环境中传输。

2.   配置IPv6的地址设备不能直接和配置IPv4地址的设备通信。

相关协议介绍

1.1    双协议栈

双协议栈是指在终端设备和网络设备上同时安装IPv4和IPv6的协议栈，支持双协议栈的设备可以同时处理IPv4的数据和IPv6的数据。

协议栈，是指某一组协议的关系以及该组协议的层次结构，一般有清晰的依赖关系和上下行消息交互。比如IPv4就是一个协议栈，包含了数据交互七层模型中的所有协议，其形象的反映了一个网络中文件传输的过程：由上层协议到底层协议，再由底层协议到上层协议。

一个典型的IPv4/IPv6双协议栈结构如图所示。在以太网中，数据报头的协议字段使用0x86dd和0x0800来区分所采用的上层协议是IPv6还是IPv4。

 

双协议栈的工作机制大致过程如下：

1.   链路层解析出接收到的数据包的数据段，拆开并检查报头。

2.   如果IP包的版本号是4，该包就由IPv4的协议栈来处理；如果版本是6，则由IPv6的协议栈处理。

数据传输的方式如下图：

 

对于IPv6网络设备与IPv4网络设备之间的互通，双协议栈机制是最直接和最简单的方式。但是双协议栈的使用增加了设备的内存消耗，提高了CPU使用率，会导致设备性能的下降。由于需要同时部署IPv4和IPv6的路由基础设施，使用双协议栈的过渡方式也会为网络增加复杂度。

1.2    为什么要使用双协议栈

在IPv4网络向IPv6网络过渡过程中，肯定会遇到IPv4和IPv6共存的场景，这个时候就需要设备有能力同时处理IPv4和IPv6的数据。因为两类数据的报文格式不一样，一套协议无法同时处理两类数据，所有必须要让设备安装双协议栈。

我们已经知道双协议栈能同时处理IPv4和IPv6的数据，当设备支持双协议栈就能将IPv6和IPv4连接起来，形成一座桥，通过这座桥我们就能实现IPv4和IPv6通信。接下来我们介绍这种桥---隧道技术。