📖 从 IPv4 向 IPv6 过渡

🎯 课程摘要：因特网上使用 IPv4 的路由器数量庞大，无法一蹴而就全部改用 IPv6，只能逐步演进且保证向后兼容。本课介绍两种过渡策略：双协议栈（Dual Stack）与隧道技术（Tunneling）。

📝 详细笔记

演进必要性：英特网上使用 IPv4 的路由器数量太大，要让所有路由器都改用 IPv6 并不能一蹴而就，因此从 IPv4 转变到 IPv6 只能采用逐步演进的方法。
向后兼容：新部署的 IPv6 系统必须能够向后兼容，即 IPv6 系统必须能够接收和转发 IPv4 数据包，并能为 IPv4 数据报选择路由。
两种过渡策略：
1. 使用双协议栈（Dual Stack）
2. 使用隧道技术（Tunneling）

概念定义：在完全过渡到 IPv6 之前，使一部分主机或路由器装有 IPv4 和 IPv6 两套协议栈。
原理解析：
- 双协议栈主机或路由器既可以和 IPv6 系统通信，又可以和 IPv4 系统通信。
- 双协议栈主机或路由器标记为 IPv6/IPv4，表明它具有一个 IPv6 地址和一个 IPv4 地址。
- 与 IPv6 主机通信时采用 IPv6 地址，与 IPv4 主机通信时采用 IPv4 地址。
- 双协议栈主机通过域名系统 DNS查询目的主机采用的 IP 地址：若 DNS 返回 IPv6 地址则使用 IPv6，若返回 IPv4 地址则使用 IPv4。
首部转换方法举例：
- 主机 A、B 都使用 IPv6；路由器 R2、R3 只使用 IPv4；路由器 R1、R4 是 IPv6/IPv4 双协议栈路由器。
- 主机 A 给 B 发送 IPv6 数据报，首部中流标号字段值为 X，目的地址为 B 的 IPv6 地址。
- R1 不能向 R2 转发 IPv6 数据报（R2 只用 IPv4），于是 R1 把 IPv6 数据报首部转换为 IPv4 数据报首部，源/目的地址由 IPv6 地址转换而来。
- R2 → R3 转发转换后的 IPv4 数据包；R4 再将其恢复成原来的 IPv6 数据报发送给主机 B。
⚠️ 重点/考点：IPv6 首部中的某些字段（如流标号字段）无法转换，恢复时也无法恢复，这种信息损失是使用首部转换方法所不能避免的。

核心思想：
1. 当 IPv6 数据报要进入 IPv4 网络时，将 IPv6 数据报重新封装成 IPv4 数据包，即整个 IPv6 数据报成为 IPv4 数据包的数据载荷。
2. 封装有 IPv6 数据报的 IPv4 数据包在 IPv4 网络中传输。
3. 当 IPv4 数据包要离开 IPv4 网络时，再将其数据载荷（即原来的 IPv6 数据报）取出并转发到 IPv6 网络。
举例说明：
- 主机 A 发送给 B 的 IPv6 数据报，流标号字段值为 X，目的地址为 B 的 IPv6 地址。
- 路由器 R1 收到后，将其当作 IPv4 数据包的数据载荷，添加一个新的 IPv4 首部使之成为 IPv4 数据包，转发给 R2。
- IPv4 首部中的源地址是 R1 的 IPv4 地址，目的地址是 R4 的 IPv4 地址。
- R2 → R3 → R4 转发；R4 将数据载荷解封得到 IPv6 数据报，转发给主机 B。
- 就好像在 R1 和 R4 之间为 IPv6 数据报打通了一条专用隧道：R1 是隧道入口，R4 是隧道出口。
⚠️ 重点/考点：要使双协议栈路由器 R4 知道 IPv4 数据包的数据载荷是 IPv6 数据报，IPv4 数据包首部中协议字段的值必须设置为 41。