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随着IPv6技术的快速发展并逐步成熟和广泛被采用,IPv6网络的规模逐步扩大,IPv6骨干网已经出现。但是,目前绝大部分网络服务仍处在IPv4网络中,大量的IPv4网络通过IPv6骨干网实现互联是目前研究的热点。IPv4-over-IPv6机制就是一种能使大规模复杂的IPv4网络跨越IPv6骨干网实现互联的过渡机制。该机制仅需要在IPv4网络出口处架设IPv4-over-IPv6边界路由器,便可实现IPv4网络跨越IPv6骨干网互联,具有轻型、自适应、管理简单等优点。适用于大规模的部署。但随着IPv6技术的继续发展,纯IPv6子网(网络中只有外部可达的IPv6路由,没有IPv4路由)必定将出现在IPv6骨干网上。届时,将会有很多运行着IPv4应用程序的纯IPv6节点需要与IPv4网络通信,然而,目前所有的过渡机制都无法满足这个需求,IPv4-over-IPv6机制也不例外。在IPv4仍在主流的今天及未来,该缺陷将大大阻碍IPv6网络的推广。本文的研究得目的就在于设计一种机制解决上述问题,工作主要分以下两个方面。首先,本文在深入研究目前主流的过渡机制的基础上,详细分析了IPv4-over-IPv6机制的特性及不足之处。根据IPv4-over-IPv6机制的不足之处的根本原因,提出了一种IPv4-over-IPv6扩展机制的解决方案,并对该方案进行了详细的设计和分析。其次,为了证明本文所提机制的可行性,本文利用Vistual C++及WinDDK设计了一套基于Windows平台的IPv4-over-IPv6中间层驱动程序,以Kame的NAT-PT网关作为IPv4-over-IPv6边界路由器,组成了本文所设计的IPv4-over-IPv6扩展机制的基本原型,通过试验验证了本文所设计的IPv4-over-IPv6扩展机制模型的可行性。并且本文还利用OPNET对本文所设计的IPv4-over-IPv6扩展机制整体进行了的仿真分析,根据试验及仿真结果得出了一个结论。