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随着IPv4网络地址空间的耗尽，IPv6取代IPv4已成为互联网发展的大势所趋。由于IPv6与IPv4的协议不兼容性，IPv6网络与IPv4网络无法直接通信，实现从IPv4向IPv6的平滑过渡成为十分重要与紧迫的课题。接入网络直接面向海量终端用户与上层应用，耗费大量地址，是IPv6过渡的核心难点。隧道技术具有保持端到端透明性、可扩展性高等优势，是实现IPv6过渡的重要方法。本文分析了接入网络IPv4-IPv6过渡与共存的问题，提出接入网隧道过渡体系结构，在协议机制、地址资源分配、路由与部署规划等各个方面给出了接入网过渡解决方案。本文的研究内容和贡献包括：1.综述IPv6过渡领域的研究现状与主流过渡技术机制。论文阐明了IPv6过渡的基本问题以及翻译和隧道技术的原理，分析了IETF提出的主流过渡机制，总结其中可用的机制及应用场景，指出了过渡技术研究的难点与趋势。2.提出接入网隧道IPv6过渡体系结构。针对端到端异构互联问题进行形式化描述，基于隧道构建双栈网络连接和端到端路径，设计终端同地址簇通信模型，提出避免跨地址簇互通，保持端到端透明性与高可扩展性的接入网隧道过渡体系结构。确立接入网单栈网络配合星型隧道的基本过渡形式，指出本文后续分析的接入网隧道机制、地址资源分配和异构路由三要素。3.设计接入网4over6隧道机制及其配套协议。分析接入网络中已有IPv4-over-IPv6隧道机制的缺陷，设计跨IPv6网络分配IPv4地址以及基于端口集共享地址的地址下发协议，进而提出接入网公有4over6与轻量级4over6隧道机制，实现了保持端到端特性、保持46编址独立与轻量级状态维护。4.提出基于端口集的高效地址资源分配算法。针对接入网异构地址资源共享与分配问题，建立端口集资源分配模型，提出端口集分配算法，通过可变端口集单元的规整化组织、分配与回收，实现地址空间的高效与充分利用。提出基于端口集时间智能的分配算法，进一步提高地址利用率。5.设计低传输代价的接入网隧道集中点置放与路由规划策略。针对星型汇聚特征下的接入网隧道规划问题，为集中点置放与路由建立优化模型，提出组合使用去变量耦合、拓扑变换星型特征消除和最小干扰路由的方案，求解集中点位置以及流量转发路径，实现低传输代价的隧道机制部署规划。