如今，随着可用的 IPv4（Internet 协议版本 4）地址即将耗尽，IP 地址的缺乏已成为一个全球性的紧迫问题。虽然几年前出现了头更长的IPv6（Internet Protocol Version 6），它允许更多的IP地址供未来使用，但是它的应用和推广并不容易，可能还有很长的路要走。“可以同时使用 IPv4 和 IPv6 吗？” 为了回答这些问题，我们将介绍一些 IPv4 和 IPv6 共存的方法，即双栈和 MPLS（多协议标签交换）隧道。
为什么需要 IPv4 和 IPv6 共存？
一般来说，同时使用 IPv4 和 IPv6 的主要原因是兼容性问题。实际上，IPv4 和 IPv6 互不兼容，这意味着设备无法直接通信。今天，IPv4在IP网络中仍占主导地位，而IPv6网络只有小范围的部署和商用。因此，缺乏与 IPv4 的真正向后兼容性可能是 IPv6 广泛应用的一个严重失败，完全转换到 IPv6 是一个路要走。互联网服务提供商 (ISP) 需要为其客户提供 IPv4 和 IPv6 服务，这也给用户带来了困难。
如何实现 IPv4 和 IPv6 共存？
IPv4-IPv6共存主要通过三种技术实现。一种是双栈，您的网络硬件同时运行 IPv4 和 IPv6。第二个是隧道，意味着将 IPv6 数据包封装在 IPv4 数据包中。最后一种方法称为网络地址转换 (NAT)，设备通过该方法将 IPv6 数据包转换为 IPv4 数据包，反之亦然。由于 NAT 主要由 ISP 使用，这里介绍前两种技术。
通过双栈实现 IPv4 和 IPv6 共存
双栈是实现IPv4和IPv6共存的最基本、最直接的策略。使用此解决方案，每个网络设备，包括使用IPv4 或 IPv6 交换机，在 ISP 的网络中将配置同时运行 IPv4 和 IPv6 的功能。通常，IPv4 通信使用 IPv4 协议栈，而 IPv6 通信使用 IPv6 协议栈。使用 IPv4 还是 IPv6 取决于对域名系统 (DNS) 请求的响应，但通常情况下，IPv6 协议栈将优先于 IPv4。由于双栈允许主机同时访问现有的 IPv4 和 IPv6 内容，因此它是一种非常灵活的共存策略。但请记住，如果您要对所有网络设备进行双堆栈，前提条件是接口需要 IPv6 和 IPv4 地址。这意味着 IPv6 需要一直可用于您的设备，并且需要足够的 IPv4 地址空间。
图 1：通过双栈实现 IPv4 和 IPv6 共存。
双栈的优缺点
双栈是一种比较经济和简单的IPv6过渡技术。它避免了在两个协议栈之间进行转换的需要，从而实现了高处理效率和无信息丢失。虽然翻译是一种有效的机制，但它也引入了操作复杂性和较低的性能。另一个优点是一旦服务在 IPv6 上，IPv4 可以简单地停止，这使得 IP 网络将来更容易完全转换为 IPv6。然而，双栈并不是一个长期的解决方案，因为它需要 IPv4 和 IPv6，而可用的 IPv4 地址是有限的。这可能是最大的困难。更重要的是，双栈对相关设备的要求也更高，因为同时需要IPv4和IPv6。因此，内部网络升级和重建是一项繁重的任务，需要更长的时间。
通过 MPLS 隧道实现 IPv4 和 IPv6 共存
隧道也是IPv4/IPv6过渡中常用的一种典型机制，即把一种协议流量封装在另一种协议包中进行传输。并且有许多不同的隧道技术，包括 6to4（IPv6 over IPv4 隧道）、ISATAP（Intra Sita 自动隧道寻址协议）、Teredo、6PE（IPv6 Provider Edge）、6VPE（IPv6 VPN Provider Edge）和 MPLS。服务提供商在其 IPv4 网络中部署 MPLS 以提高转发速度。与传统的IP路由方法相比，MPLS在转发数据时只分析网络边缘的IP包头而不是每一跳，从而节省了处理时间。MPLS 隧道通过 IPv4 网络中的标签交换路径 (LSP) 连接 IPv6 网络。与其他隧道方法相比，它提供了更好的性能和优化的路由。MPLS隧道有多种实现方式，其中6PE over MPLS是一种常用的方式。6PE 允许在我们使用双栈 PE 路由器的纯 IPv4 MPLS 核心上运行 IPv6。
图 2：通过 MPLS 隧道实现 IPv4 和 IPv6 共存。
MPLS隧道的优缺点
6PE over MPLS 可以是一种方便的隧道方法。其主要优点是对MPLS核心设备无影响，无需升级改造即可充分利用现有核心网络，节省成本和配置。6PE设备上连接CE（Customer Edge）设备的接口可以根据客户要求配置转发IPv6流量、IPv4流量或两者都转发，而核心网中的这些PE设备不知道它们是交换 IPv6 数据包。但是，MPLS隧道需要封装和解封装，降低了转发效率。增加了出入口的计算复杂度，不利于大规模应用。更重要的是，由于双栈中也提到的IPv4地址即将耗尽，
IPv4和IPv6共存建议
尽管实现 IPv4 和 IPv6 共存的策略有很多，但您应该始终牢记，这种共存只是某个特定时期的过渡，部署 IPv6 可能是一个长期策略。另一方面，IPv4目前在IP网络中占主导地位，由于IPv6推广困难，这种局面可能会持续较长时间。因此，您最好选择合适的方法，更容易处理兼容性问题，这有助于简化网络配置，节省成本。
结论
双堆栈是一种实现高性能的直接方法，但成本可能很高。MPLS隧道在充分利用原有网络的同时，也引入了计算复杂度。我们建议根据可扩展性、安全性、网络性能、成本、技术难度和部署便利性等因素，选择适合自己网络特点的IPv4和IPv6共存策略。
