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1、，IPv4与IPv6业务-隧道技术介绍技术介绍IPv4/IPv6 业务目 录目 录隧道技术1隧道技术简介1IPv6 over IPv4 隧道1IPv4 over IPv4 隧道5IPv4 或IPv6 over IPv6 隧道66PE概述7i技术介绍IPv4/IPv6 业务隧道技术隧道技术隧道技术简介随着 Internet 的日益膨胀，现有的 IPv4 地址已经十分紧缺，虽然使用分配临时 IPv4 地址或 NAT（Network Address Translator，网络地址转换）等技术，在一定程度上缓解了 IPv4 地址不足的状况，但也增加了地址解析和处理方面的开销，同时导致某些高层应用失效，
2、而且仍然无法回避 IPv4 地址即将被分配殆尽这个问题。采用 128 位地址长度的 IPv6 协议，彻底解决了 IPv4 地址不足的难题，并且在地址容量、安全性、网络管理、移动性以及服务质量等方面有明显的改进，是下一代互联网络协议采用的核心标准之一。IPv6 与 IPv4 不兼容，但它同所有的 TCPIP 协议族中的其他协议兼容，即 IPv6 完全可以取代 IPv4。在 IPv6 成为主流协议之前，首先使用 IPv6 协议栈的网络希望能与当前仍被 IPv4 支撑着的 Internet 进行正常通信，因此必须开发出 IPv4 和 IPv6 互通技术以保证 IPv4 能够平稳过渡到 IPv6。此外
3、，互通技术应该对信息传递做到高效无缝。国际上 IETF 组建了专门的 NGTRANS 工作组，开展对 IPv4 和IPv6 过渡问题和高效无缝互通问题的研究。目前已经出现了多种过渡技术和互通方案，这些技术各有特点，用于解决不同过渡时期、不同环境的通信问题。目前解决过渡问题的基本技术主要有 3 种：双协议栈（RFC2893），隧道技术（RFC2893）和 NAT-PT(RFC2766)。隧道是一种封装技术，它利用一种网络协议来传输另一种网络协议，即利用一种网络传输协议，将其他协议产生的数据报文封装在它自己的报文中，然后在网络中传输。隧道（Tunnel）是一个虚拟的点对点的连接。在实际应用中仅支持
4、点对点连接的虚拟接口为 Tunnel 接口。一个 Tunnel 提供了一条使封装的数据报文能够传输的通路，并且在一个 Tunnel 的两端可以分别对数据报文进行封装及解封装。隧道技术就是指包括数据封装、传输和解封装在内的全过程。IPv6 over IPv4 隧道1. IPv6 over IPv4 隧道原理IPv6 over IPv4 隧道机制是将IPv6 数据报文前封装上IPv4 的报文头，通过隧道（Tunnel）使IPv6 报文穿越IPv4 网络，实现隔离的IPv6 网络的互通，如 图 1所示。8注意：IPv6 over IPv4 隧道两端的设备必须支持 IPv4/IPv6 双协议栈。IPv
5、4 headerIPv6 header IPv6 dataIPv6 header IPv6 dataIPv6 header IPv6 dataIPv6 networkIPv4 networkIPv6 over IPv4 tunnelIPv6 networkDual stack routerDual stack routerIPv6 hostIPv6 host图1 IPv6 over IPv4 隧道原理图IPv6 over IPv4 隧道对报文的处理过程如下： IPv6 网络中的设备发送 IPv6 报文，到达隧道的源端设备。 隧道的源端设备根据路由表判定该报文要通过隧道进行转发，将会在 IPv6
6、 报文前封装上 IPv4 的报文头，通过隧道的实际物理接口将报文转发出去。 封装报文通过隧道到达隧道目的端设备，目的端设备判断该封装报文的目的地是本设备后，将对报文进行解封装。 目的端设备根据解封装后的 IPv6 报文的目的地址将报文进行转发；如果目的地就是本设备，则将 IPv6 报文转给上层协议处理。2. 配置隧道和自动隧道IPv6 over IPv4 隧道可以建立在主机-主机、主机-设备、设备-主机、设备-设备之间。隧道的终点可能是 IPv6 报文的最终目的地，也可能需要进一步转发。根据隧道终点的 IPv4 地址的获取方式不同，隧道分为“配置隧道”及“自动隧道”。 如果 IPv6 over
7、 IPv4 隧道的终点地址不能从IPv6 报文的目的地址中自动获取， 需要进行手工配置，这样的隧道即为“配置隧道”。 如果IPv6 over IPv4 隧道的接口地址采用内嵌IPv4 地址的特殊IPv6 地址形式， 即可以从 IPv6 报文的目的地址中自动获取隧道终点的 IPv4 地址，这样的隧道即为“自动隧道”。3. IPv6 over IPv4 隧道模式根据对 IPv6 报文的封装方式的不同，IPv6 over IPv4 隧道分为以下几种模式：表1 IPv6 over IPv4 隧道模式隧道类型隧道模式配置隧道IPv6 手动隧道IPv6-over-IPv4 GRE （Generic Rou
8、ting Encapsulation，通用路由封装）隧道自动隧道IPv4 兼容IPv6 自动隧道6to4 隧道ISATAP（Intra-Site Automatic Tunnel Addressing Protocol，站点内自动隧道寻址协议）隧道下面将对各隧道模式分别做详细介绍。首先，在 表 2中对各隧道模式的关键配置参数进行了简要列举。表2 IPv6 over IPv4 隧道模式参数对比表隧道模式隧道源/目的地址隧道接口地址IPv6 手动隧道源/目的地址为手动配置的IPv4 地址IPv6 地址IPv6-over-IPv4G RE 隧道源/目的地址为手动配置的IPv4 地址IPv6 地址IP
9、v4 兼容IPv6 自动隧道源地址为手动配置的IPv4 地址，目的地址不需配置IPv4 兼容IPv6 地址，其格式为:IPv4-source-address/966to4 隧道源地址为手动配置的IPv4 地址，目的地址不需配置6to4 地址，其格式为2002:IPv4-source-address:/48ISATAP 隧道源地址为手动配置的IPv4 地址，目的地址不需配置ISATAP 地址，其格式为Prefix:0:5EFE:IPv4-source-addr ess/64(1) IPv6 手动隧道手动隧道是点到点之间的链路，一条链路就是一个单独的隧道。主要用于边缘路由器-边缘路由器或主机-边缘
10、路由器之间定期安全通信的稳定连接，可实现与远端IPv6 网络的连接。(2) GRE 隧道使用标准的 GRE 协议可对 IPv6 报文进行封装，使 IPv6 报文能通过隧道穿越 IPv4 网络。与 IPv6 手动隧道相同，GRE 隧道也是点到点之间的链路，每条链路都是一条单独的隧道。GRE 隧道主要用于边缘路由器-边缘路由器、主机-边缘路由器定期安全通信的稳定连接。(3) IPv4 兼容 IPv6 自动隧道IPv4 兼容 IPv6 自动隧道是点到多点的链路。隧道两端采用特殊的 IPv6 地址：IPv4 兼容 IPv6 地址，其格式为：0:0:0:0:0:0:a.b.c.d/96，其中 a.b.c
11、.d 是 IPv4 地址。通过这个嵌入的 IPv4 地址可以自动确定隧道的终点，使 IPv6 隧道的建立非常方便。但由于它必须使用 IPv4 兼容 IPv6 地址，仍依赖于 IPv4 地址，在使用时有一定的局限性。(4) 6to4 隧道 普通 6to4 隧道6to4 隧道是点到多点的自动隧道，主要用于将多个 IPv6 孤岛通过 IPv4 网络连接到IPv6 网络。6to4 隧道通过在 IPv6 报文的目的地址中嵌入 IPv4 地址，来实现自动获取隧道终点的 IPv4 地址。6to4 隧道采用特殊的 6to4 地址，其格式为：2002:abcd:efgh:子网号:接口 ID/64， 其中 200
12、2 表示固定的 IPv6 地址前缀，abcd:efgh 表示该 6to4 隧道对应的 32 位全球唯一的 IPv4 源地址，用 16 进制表示（如 1.1.1.1 可以表示为 0101:0101）。2002:abcd:efgh 之后的部分唯一标识了一个主机在 6to4 网络内的位置。通过这个嵌入的 IPv4 地址可以自动确定隧道的终点，使隧道的建立非常方便。由于 6to4 地址的 64 位地址前缀中的 16 位子网号可以由用户自定义，前缀中的前48 位已由固定数值、隧道起点或终点设备的 IPv4 地址确定，使 IPv6 报文通过隧道进行转发成为可能。6to4 隧道可以实现利用 IPv4 网络完
13、成 IPv6 网络的互连，克服了 IPv4 兼容IPv6 自动隧道使用的局限性。 6to4 中继6to4 隧道只能用于前缀为 2002:/16 的 6to4 网络之间的通信，但在 IPv6 网络中也会使用像 2001:/16 这样的 IPv6 网络地址。为了实现 6to4 网络和其它 IPv6 网络的通信，必须有一台 6to4 路由器作为网关转发到 IPv6 网络的报文，这台路由器就叫做 6to4 中继（6to4 relay）路由器。6to4 router6to4 network Site 26to4 routerRouter BIPv4 networkRouter A6to4 relayIP
14、v6 network Site 3如下图所示，6to4 网络的边缘路由器 Router A 需配置一条静态路由，下一跳地址指向 6to4 中继路由器 Router C 的 6to4 地址，这样，所有去往 IPv6 网络的报文都会被转发到 6to4 中继路由器，之后再由 6to4 中继路由器转发到 IPv6 网络中，从而实现 6to4 网络（地址前缀以 2002 开始）与 IPv6 网络的互通。图2 6to4 隧道和 6to4 中继原理图6to4 network Site 1Router C(5) ISATAP 隧道随着 IPv6 技术的推广，现有的 IPv4 网络中将会出现越来越多的 IPv6
15、 主机，ISATAP 隧道技术为这种应用提供了一个较好的解决方案。ISATAP 隧道是点到点的自动隧道技术，通过在 IPv6 报文的目的地址中嵌入的 IPv4 地址，可以自动获取隧道的终点。使用 ISATAP 隧道时，IPv6 报文的目的地址和隧道接口的 IPv6 地址都要采用特殊的 ISATAP 地址。ISATAP 地址格式为：Prefix(64bit):0:5EFE:ip-address。其中， 64 位的 Prefix 为任何合法的 IPv6 单播地址前缀，ip-address 为 32 位 IPv4 源地址， 形式为a.b.c.d 或者abcd:efgh，且该IPv4 地址不要求全球唯一。通过这个嵌入的IPv4地址就可以自动建立隧道，完成 IPv6 报文的传送。图3 ISATAP 隧道原理图ISATAP 隧道主要用于在 IPv4 网络中 IPv6 路由器-IPv6 路由器、IPv6 主机-IPv6 路由器的
