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摘 要： 鉴于IPv6网络的逐步部署，对于计算机及相关专业学生而言，掌握IPv4/IPv6过渡技术是很重要的。介绍了I
关键词： IPv6； 过渡技术； GNS3软件； 双协议栈； 隧道
1006-8228（2013）04-04-03
Simulation of transition technologies from IPv4 to IPv6 by GNS3 software
Zhou Guojun， Cheng Yu
（School of Mathematics and Information Science， Yulin Normal University， Yulin， Guangxi 537000， China）
Abstract： With the gradual deployment of IPv6 network， it is important for university students of computer science or related majors to grasp IPv6 transition technologies. The IPv4 to IPv6 transition technologies are introduced. Application of GNS3 software to experimental teaching of IPv6 transition technologies for lack of network devices is analyzed. Two experiments are designed in detail， which simulate dual stack and tunnel technology. It can improve students' practical ability， and can achieve good effect in experiment teaching.
Key words： IPv6； transition technology； GNS3 software； dual stack； tunnel
0 引言
计算机网络课程是一门理论与实践紧密结合的课程，通过实验能加深对网络协议的理解，从而掌握网络设备的配置和基本的网络技术。此外，网络实验还能提高学生的学习兴趣、培养学生解决实际问题的动手能力和创新能力。
目前，很多高校还没有足够的网络设备用于实验教学，主要是因为网络设备昂贵，需要投入大量资金才能组建一个网络实验室。在缺乏物理设备的情况下，采用模拟软件搭建网络实验平台，保证实验课的顺利进行，是一种有效的解决办法。常见的网络模拟软件有：Packet Tracer、Bonson NetSim、GNS3等，由于GNS3使用真实的Cisco IOS操作系统，并且整合了WinPcap、Dynamips、PemuWrapper，不但能模拟真实的网络环境，而且使用图形窗口界面使得操作简单方便，能满足大多数网络实验的要求[3]。在“下一代因特网”章节的教学中，要开展的基本实验有IPv6地址结构、双协议栈和隧道技术实验[4]。本文介绍了在Windows系统下使用GNS3 0.8.3.1软件模拟IPv4向IPv6过渡的双协议栈技术和隧道技术。
⑴ 安装GNS3。在GNS3的网站（http：///download/）下载Windows系统下的安装程序（GNS3-0.8.
⑵ 配置IOS。启动GNS3，在“New Project”对话框中输入工程名和工程目录，单击“OK”按钮创建一个新工程。选择“Edit”菜单下的“IOS images and hypervisors”，在打开的对话框中单击“Image files”右边的按钮，选择IOS映像文件，单击“打开”按钮。再分别单击“se”、“close”按钮保存配置。本文的实验使用的IOS映像文件为c3640-ik9o3s-mz.124-25c.bin。
⑶ 为IOS选择一个合适的IDLE PC值，降低IOS所消耗的CPU资源。从GNS3图形窗口的Node Types区拖动1台Router c3600（命名为R1）到工作区，单击工具栏上的“Start/Resume”按钮启动路由器。右键单击R1图标，选择“Idle PC”菜单项，GNS3将自动计算IDLE PC值并列出多个可选项， 一般可以选择第1项，单击“OK”按钮保存IDLE PC值。⑷ 为主机配置NIO_udp接口。本文的实验采用VPCS软件模拟主机，VPCS软件中的虚拟PC机使用UDP端口号与GNS3的主机进行通信。其中，第1台虚拟PC机（VPCS）默认的UDP本地端口号、远程端口号分别为20000、30000，第2台虚拟PC机（VPCS）默认的UDP本地端口号、远程端口号分别为20001、30001，依此类推。以PC1为例，为PC1配置NIO_udp接口的过程如下：从GNS3图形窗口的Node Types区拖动1台Host（命名为PC1）到工作区，右键单击PC1图标，选择“Configure”
分别拖动1台Router c3600（命名为R1）、2台Ethernet switch（命名为S1、S2）、4台Host（命名为PC1-P）到工作区。其中，R1的f0/0接口与S1相连，R1的f1/0接口与S2相连。4台主机使用NIO_udp接口与S1、S2相连，网络拓扑图如图1所示。
⑵ 给路由器和主机分配IP地址
路由器R1是双协议栈路由器，PC1、PC3是IPv4主机，PC
根据表1给路由器R1的f0/0、f1/0接口分配IP地址，基本配置如下：
R1（config）#ipv6 unicast-routing
R1（config）#interface f0/0
R1（config-if）#ip address 202.1
R1（config-if）#no shutdown
R1（config-if）#exit
R1（config）#int f1/0
R1（config-if）#ip address 20
R1（config-if）#no shutdown
⑷ 测试及实验结果分析
根据表1给4台主机分配IP地址，配置如下：
VPCS> ip 202.1
VPCS[3]> ip 20
在VPCS上ping 20
20
202.1
VPCS> ping 2013：1414：：2
2013：1414：：2 icmp6_seq=1 tt1=62 time=79.000 ms
2013：1414：：2 icmp6_seq=2 tt1=62 time=78.000 ms
2013：1414：：2 icmp6_seq=3 tt1=62 time=78.000 ms
2013：1414：：2 icmp6_seq=4 tt1=62 time=79.000 ms
2013：1414：：2 icmp6_seq=5 tt1=62 time=78.000 ms
实验结果分析：测试结果表明PC1与PC3、PC2与P能够正常通信，这是因为路由器R1使用IPv4与主机PC1、PC3通信，而采用IPv6与PC
分别拖动3台Router c3600（命名为R1、R2、R3）、2台Host（命名为PC1、PC2）到工作区。其中，R1的f1/0接口与PC1的NIO_udp接口相连，R1的s0/0接口与R2的s0/0接口相连，R2的s0/1接口与R3的s0/0接口相连，R3的f1/0接口与PC2的NIO_udp接口相连。网络拓扑图如图2所示。
⑵ 给路由器和主机分配IP地址
给路由器接口和主机分配的IP地址如表2所示。
⑶ 对路由器进行配置
对路由器R1、R2、R3的配置包括四个基本步骤，第一步是根据表2给路由器的接口分配IP地址，基本配置过程如下：
摘自：学年论文格式www.udooo.com
Pv4向IPv6过渡技术，探讨了在缺乏网络设备的情况下采用模拟软件GNS3开展IPv4/IPv6过渡技术实验，详细介绍了如何利用GNS3软件模拟双协议栈技术和隧道技术。该模拟实验提高了学生的实践能力，取得了很好的实验教学效果。关键词： IPv6； 过渡技术； GNS3软件； 双协议栈； 隧道
1006-8228（2013）04-04-03
Simulation of transition technologies from IPv4 to IPv6 by GNS3 software
Zhou Guojun， Cheng Yu
（School of Mathematics and Information Science， Yulin Normal University， Yulin， Guangxi 537000， China）
Abstract： With the gradual deployment of IPv6 network， it is important for university students of computer science or related majors to grasp IPv6 transition technologies. The IPv4 to IPv6 transition technologies are introduced. Application of GNS3 software to experimental teaching of IPv6 transition technologies for lack of network devices is analyzed. Two experiments are designed in detail， which simulate dual stack and tunnel technology. It can improve students' practical ability， and can achieve good effect in experiment teaching.
Key words： IPv6； transition technology； GNS3 software； dual stack； tunnel
0 引言
计算机网络课程是一门理论与实践紧密结合的课程，通过实验能加深对网络协议的理解，从而掌握网络设备的配置和基本的网络技术。此外，网络实验还能提高学生的学习兴趣、培养学生解决实际问题的动手能力和创新能力。
目前，很多高校还没有足够的网络设备用于实验教学，主要是因为网络设备昂贵，需要投入大量资金才能组建一个网络实验室。在缺乏物理设备的情况下，采用模拟软件搭建网络实验平台，保证实验课的顺利进行，是一种有效的解决办法。常见的网络模拟软件有：Packet Tracer、Bonson NetSim、GNS3等，由于GNS3使用真实的Cisco IOS操作系统，并且整合了WinPcap、Dynamips、PemuWrapper，不但能模拟真实的网络环境，而且使用图形窗口界面使得操作简单方便，能满足大多数网络实验的要求[3]。在“下一代因特网”章节的教学中，要开展的基本实验有IPv6地址结构、双协议栈和隧道技术实验[4]。本文介绍了在Windows系统下使用GNS3 0.8.3.1软件模拟IPv4向IPv6过渡的双协议栈技术和隧道技术。
1 IPv4向IPv6过渡技术简介
由于Internet上的大量设备使用IPv4协议，为了实现IPv4向IPv6的平滑过渡，目前采用的典型过渡技术有双协议栈技术、隧道技术和NAT-PT技术[5]。谢希仁编著的《计算机网络》（第5版）教材介绍了前两种过渡技术。双协议栈技术的要点是：使一部分主机（或路由器）装有两个协议，即IPv4和IPv6协议，双协议栈主机采用IPv4地址与IPv4主机通信，采用IPv6地址与IPv6主机通信。隧道技术的要点是：首先把IPv6数据报封装成IPv4数据报，然后在IPv4网络的隧道中传输，当离开隧道时再把IPv6数据报分离出来交给IPv6主机。2 实验环境搭建
以下给出在Windows系统下搭建实验环境的基本步骤。⑴ 安装GNS3。在GNS3的网站（http：///download/）下载Windows系统下的安装程序（GNS3-0.8.
3.1-all-
in-one.exe），采用默认的安装方式，把WinPcap、Wireshark、Dynamips、Pemu、VPCS、GNS3等组件安装到计算机中。⑵ 配置IOS。启动GNS3，在“New Project”对话框中输入工程名和工程目录，单击“OK”按钮创建一个新工程。选择“Edit”菜单下的“IOS images and hypervisors”，在打开的对话框中单击“Image files”右边的按钮，选择IOS映像文件，单击“打开”按钮。再分别单击“se”、“close”按钮保存配置。本文的实验使用的IOS映像文件为c3640-ik9o3s-mz.124-25c.bin。
⑶ 为IOS选择一个合适的IDLE PC值，降低IOS所消耗的CPU资源。从GNS3图形窗口的Node Types区拖动1台Router c3600（命名为R1）到工作区，单击工具栏上的“Start/Resume”按钮启动路由器。右键单击R1图标，选择“Idle PC”菜单项，GNS3将自动计算IDLE PC值并列出多个可选项， 一般可以选择第1项，单击“OK”按钮保存IDLE PC值。⑷ 为主机配置NIO_udp接口。本文的实验采用VPCS软件模拟主机，VPCS软件中的虚拟PC机使用UDP端口号与GNS3的主机进行通信。其中，第1台虚拟PC机（VPCS）默认的UDP本地端口号、远程端口号分别为20000、30000，第2台虚拟PC机（VPCS）默认的UDP本地端口号、远程端口号分别为20001、30001，依此类推。以PC1为例，为PC1配置NIO_udp接口的过程如下：从GNS3图形窗口的Node Types区拖动1台Host（命名为PC1）到工作区，右键单击PC1图标，选择“Configure”
源于：毕业论文致谢词www.udooo.com
菜单项，在打开的对话框中单击左边的“PC1”结点，再单击“NIO UDP”选项卡，在Local port栏输入30000，在Remote port栏输入20000，分别单击“Add”、“OK”按钮为PC1上添加一个NIO_udp接口。3 实验设计与测试
3.1 双协议栈实验设计与测试
⑴ 建立实验的拓扑图分别拖动1台Router c3600（命名为R1）、2台Ethernet switch（命名为S1、S2）、4台Host（命名为PC1-P）到工作区。其中，R1的f0/0接口与S1相连，R1的f1/0接口与S2相连。4台主机使用NIO_udp接口与S1、S2相连，网络拓扑图如图1所示。
⑵ 给路由器和主机分配IP地址
路由器R1是双协议栈路由器，PC1、PC3是IPv4主机，PC
2、P是IPv6主机，给路由器和主机分配的IP地址如表1所示。
⑶ 对路由器进行配置根据表1给路由器R1的f0/0、f1/0接口分配IP地址，基本配置如下：
R1（config）#ipv6 unicast-routing
R1（config）#interface f0/0
R1（config-if）#ip address 202.1
1.11 255.255.255.0
R1（config-if）#ipv6 address 2013：1212：：1/64R1（config-if）#no shutdown
R1（config-if）#exit
R1（config）#int f1/0
R1（config-if）#ip address 20
2.13.13.1 255.255.255.0
R1（config-if）#ipv6 address 2013：1414：：1/64R1（config-if）#no shutdown
⑷ 测试及实验结果分析
根据表1给4台主机分配IP地址，配置如下：
VPCS> ip 202.1
1.12 202.111 24
VPCS> ip 2013：1212：：2/64VPCS[3]> ip 20
2.13.13.2 2013.13.1 24
VPCS[4]> ip 2013：1414：：2/64在VPCS上ping 20
2.13.13.2，结果如下：
VPCS> ping 202.13.13.2
202.13.13.2 icmp_seq=1 tt1=63 time=78.000 ms20
2.13.13.2 icmp_seq=2 tt1=63 time=6000 ms
202.13.13.2 icmp_seq=3 tt1=63 time=6000 ms
202.13.13.2 icmp_seq=4 tt1=63 time=78.000 ms202.1
3.12 icmp_seq=5 tt1=63 time=6000 ms
在VPCS上ping 2013：1414：：2，结果如下：VPCS> ping 2013：1414：：2
2013：1414：：2 icmp6_seq=1 tt1=62 time=79.000 ms
2013：1414：：2 icmp6_seq=2 tt1=62 time=78.000 ms
2013：1414：：2 icmp6_seq=3 tt1=62 time=78.000 ms
2013：1414：：2 icmp6_seq=4 tt1=62 time=79.000 ms
2013：1414：：2 icmp6_seq=5 tt1=62 time=78.000 ms
实验结果分析：测试结果表明PC1与PC3、PC2与P能够正常通信，这是因为路由器R1使用IPv4与主机PC1、PC3通信，而采用IPv6与PC
2、P通信。可见，该实验能很好地模拟双协议栈技术。
3.2 隧道实验设计与测试
⑴ 建立实验的拓扑图分别拖动3台Router c3600（命名为R1、R2、R3）、2台Host（命名为PC1、PC2）到工作区。其中，R1的f1/0接口与PC1的NIO_udp接口相连，R1的s0/0接口与R2的s0/0接口相连，R2的s0/1接口与R3的s0/0接口相连，R3的f1/0接口与PC2的NIO_udp接口相连。网络拓扑图如图2所示。
⑵ 给路由器和主机分配IP地址
给路由器接口和主机分配的IP地址如表2所示。
⑶ 对路由器进行配置
对路由器R1、R2、R3的配置包括四个基本步骤，第一步是根据表2给路由器的接口分配IP地址，基本配置过程如下：
摘自：毕业论文评语www.udooo.com