IPv4由于地址不足等固有缺陷,越来越不能满足网络发展的需要。新的互联网协议IPv6在继承IPv4优点的基础上解决了IPv4存在的问题。在广泛力量的推动下,IPv6即将取代IPv4已是不争的事实。但从IPv4到IPv6的过渡不可能一蹴而就,它需要一个渐进的过程。在相当长的时间里,两者将相互共存。研究如何实现从IPv4到IPv6的平滑过渡,对加快整个过渡进程、推动IPv6的部署和运营具有十分重要的现实意义。NAT是用来解决地址不足或保护内网的一种有效技术,在企业、学校、政府部门等机构的网络建设中被广泛地采用。特别是在我国,由于IP地址严重短缺,NAT的应用非常普遍。因此,过渡时期实现NAT用户和IPv6网络的互连,显得格外的重要。隧道是一种主流的过渡技术,然而,现有的隧道机制或者不支持NAT用户,或者支持却并不十分有效。本论文围绕隧道技术存在的这些问题进行了深入研究。论文的主要工作和创新点如下:1.提出了一种新的面向NAT用户的IPv6隧道技术,称之为Silkroad。目前已有的隧道机制中,只有微软公司提出的Teredo协议在一定程度上支持NAT。然而,Teredo实际上不能为NAT用户提供双向的端到端IPv6连接,不支持对称类型的NAT,并且存在安全隐患。Silkroad采用客户端-服务器模式的系统结构,利用隧道服务器的有状态特性,解决了Teredo存在的问题。Silkroad可以为所有类型的NAT用户提供双向的端到端IPv6连接,同时具有更高的安全性,是过渡时期一种简捷有效的IPv6接入方法。2.针对客户端-服务器隧道模式下NAT用户之间的通信存在三角路由的问题,提出了一种自适应通信优化方法。该方法根据用户之间的会话长度来确定优化策略。如果会话长度大于预先定义的一个阈值,用户选择通信优化,在正式通信之前启动交互过程来获得对方的隧道参数,然后直接建立隧道进行通信;不然,用户之间通过隧道服务器来完成通信。建立时间开销模型用于数值分析,分析结果表明该方法可以尽可能的减少NAT用户之间的通信开销,使不同类型的网络应用都能获得较好的服务质量。3.多服务器结构的隧道接入系统中,需要对用户的接入请求进行调度,以实现服务器负载均衡。论文在分析隧道服务器特征的基础上,提出了一