1. 研究目的与意义
目前全球互联网主要基于IPv4构建，产业链上下游如设备厂商、运营商、CP/SP、终端厂商等均围绕着IPv4提供相应的互联网产品或服务。但随着全球IP网络的不断扩展、IP用户数和业务的飞速增长以及IP网络上应用的不断增加，基于IPv4的互联网逐渐显现出不足，其在地址容量、安全性、网络管理、移动性以及服务质量等方面越来越显得力不从心；尤其是在移动互联网、物联网等IP应用类业务快速增长的趋势下，IPv4地 址短缺的问题进一步凸显。此时，考虑由IPv4演进到以IPv6为代表的下一代互联网成为了各大运营商关注的热点。在当前的网络环境下，由于IPv4和IPv6协议之间基本不兼容，因而IPv4和IPv6路由结构之间需要有一系列的机制支持两者无缝地共存。共存期间的过渡一般应满足一些过渡原则，例如将现有IPv4节点可以随时升级到IPv6节点而不会影响其它主机和路由器，单独使用IPv6协议的新节点可以随时加入网络等等。IPv6的一些特点：1)IPv6地址长度为128比特，地址空间增大了2^96倍；2)灵活的IP报文头部格式。使用一系列固定格式的扩展头部取代了IPv4中可变长度的选项字段。IPv6中选项部分的出现方式也有所变化，使路由器可以简单路过选项而不做任何处理，加快了报文处理速度；3)IPv6简化了报文头部格式，字段只有7个，加快报文转发，提高了吞吐量；4)提高安全性。身份认证和隐私权是IPv6的关键特性；5)支持更多的服务类型；6)允许协议继续演变，增加新的功能，使之适应未来技术的发展。IPv6相对于IPv4的一些优势：1)IPv6具有更大的地址空间。IPv4中规定IP地址长度为32，即有2^32-1个地址；而IPv6中IP地址的长度为128，即有2^128-1个地址。2)IPv6使用更小的路由表。IPv6的地址分配一开始就遵循聚类（Aggregation）的原则，这使得路由器能在路由表中用一条记录（Entry）表示一片子网，大大减小了路由器中路由表的长度，提高了路由器转发数据包的速度。3)IPv6增加了增强的组播（Multicast）支持以及对流的支持（FlowControl），用有了长足发展的机会，为服务质量（QoS，QualityofService）控制提供了良好的网络平台。4)IPv6加入了对自动配置（AutoConfiguration）的支持。这是对DHCP协议的改进和扩展，使得网络（尤其是局域网）的管理更加方便和快捷。5)IPv6具有更高的安全性。在使用IPv6网络中用户可以对网络层的数据进行加密并对IP报文进行校验，极大的增强了网络的安全性。下一代互联网的核心IPV6协议， 彻底解决了IPV4地址不足的难题，并且在地址容量、安全性、网络管理、移动性以及服务质量等方面有明显的改进。显然，IPV4会被IPV6所代替。但IPV4与IPV6共存将是一个长期的过程。目前IPV4的网络上还有大量IPV4设备和各种应用系统，隧道技术是最佳解决方案，ISATAP就是其中主要的过渡技术。ISATAP目前比较流行的自动建立隧道的过渡技术，通过将IPv4地址嵌入到IPv6地址当中，将IPv6包封装在IPv4中传送，在主机相互通信中抽出IPv4地址建立隧道，从而实现被IPv4隔离的IPv6孤岛之间的连接。ISATAP 站内自动隧道寻址协议（ISATAP：Intra-Site Automatic Tunnel Addressing Protocol）过渡技术采用了双栈和隧道技术。ISATAP将IPv4地址嵌入到IPv6地址中，当两台ISATAP主机通信时，自动抽取出IPv4地址建立隧道，不需要通过其它特殊网络设备，只要彼此间IPv4网络保持通畅即可实现。这种技术不要求隧道端节点必须具有全球唯一的IPv4地址，只要双栈具有IPv4单播地址即可（公有地址和私有地址都允许）。任何有效的IPv6单播地址的64位前缀都可以和ISATAP接口标识符相结合，它们包括链路本地地址前缀(FE80::/64)、全球前缀(包括6to4前缀)和站点本地前缀。 ISATAP地址中也包含了一个内嵌的IPv4地址，这一点与IPv4映射地址、6over4地址和6to4地址类似。内嵌的IPv4地址的作用是:在发往ISATAP地址的IPv6通信流通过隧道跨越了IPv4网络后，可用它来确定IPv4报头中的源IPv4地址或目标IPv4地址。
2. 课题关键问题和重难点
ISATAP技术基本原理(一) 双栈主机在与其他主机或路由器通信之前，首先要获得一个ISATAP地址。
双栈主机先向ISATAP服务器发送路由请求，得到一个64位的IPv6地址前缀，然后再加上64位的接口标识符∷0：5EFE：X.X.X.X(这里的X.X.X.X是双栈主机的IPv4单播地址)，这样就构成一个ISATAP地址。
双栈主机配置了ISATAP地址后，就成了一个ISATAP客户机，进而就可以在IPv4域内和其他的ISATAP客户机进行通信了。
3. 国内外研究现状（文献综述）
[1]（美）特南鲍姆，（美）韦瑟罗尔 《计算机网络》（第5版）2012.03[2]（美）奥本海默，《自顶向下网络设计》（第3版）2011.08[3]（美）多伊尔，（美）卡罗尔《TCP/IP路由技术》（第1卷）（第2版）2007.01[4] （美）Shannon McFarland 《IPv6在企业网络中的部署》2011.05《IPv6在企业网络中的部署》包含了在企业网内部署IPv6的所有知识，包含的主要内容有：启用IPv6的市场驱动力、IPv6企业网络设计的层次化模型、企业网各区块内的IPv6部署方案、IPv6网络管理，以及IPv6实验、试点网络环境的搭建等。
[5] 张莉 《IPV6/IPV4 Tunnel技术的研究与实现》 北京邮电大学2006对IPv6/IPv4 Tunnel技术的实现进行了研究。
文章围绕IPv4到IPv6的过渡技术进行了探讨，在万林克公司的路由器系统上开发实现了IPv6协议栈，并进一步实现了隧道技术。
4. 研究方案
主要研究内容及目标：研究IPV4/IPV6混合组网的模式，分别研究不同的过渡策略与网络过渡工具的技术特点及使用范围；混合组网时的路由技术、域名问题、IPV4/IPV6地址转换技术、隧道技术、应用层网关技术，开展IPV4/IPV6综合组网的实验等。
5. 工作计划
2022年2月19日-2022年3月4日:理解毕业设计任务书，包括课题背景、工作内容及等要求，搜集相关资料素材，参考文献完成开题报告和外文翻译；2022年3月4日-2022年3月15日:进行网络需求分析、功能模块设计，完成题目要求，对论文的研究目标、意义和国内外研究现状及发展趋势进行撰写；2022年3月4日-2022年3月15日:进行中期检查，请教师长挖出其不足，并对其优缺点、性能等行进分析比较，对论文整体布局进行合理调整 ；2022年4月3日-2022年5月12日:完成网络系统的核心架构，进行最后检查；准备答辩（文档，ppt等），提交报告论文终稿以及合格的检测报告。
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