IPv6隧道及NAT-PT技術講解

39.1 IPv6隧道簡介
IPv6 技術相比 IPv4 技術而言具有許多優勢。然而，人們一致認爲，IPv6 部署的任何成功策略均需其
在一定持續時期內與IPv4共存。爲了管理這種從IPv4 到IPv6的長期複雜過渡，人們已制訂出許多策略。
以下部分將對若干此類策略予以闡述。
雙棧骨幹網
     在雙棧骨幹網部署中，網絡中的所有路由器均同時保持IPv4 與IPv6協議堆棧。應用程序在
使用 IPv4 或 IPv6 之間進行選擇，並由應用程序按照 IP 業務負載的類型與通信的特定需要選擇
正確的地址。
     如今，雙棧路由選擇是具有需要兩種協議的IPv4 與IPv6組合應用程序網絡基礎架構的首選
部署策略。然而，該策略卻有若干限制：網絡中的所有路由器必須升級到 IPv6；路由器還需要
雙尋址方案、 IPv4與IPv6選路協議的雙重管理以及IPv4與IPv6兩個選路表所需的足夠存儲空間。 
通過IPv4實現IPv6的隧道傳輸
通過IPv4實現IPv6的隧道傳輸方法是在IPv4 數據包內封裝IPv6業務負載，通過IPv4骨幹
網進行發送（如圖所示）。這使“孤島狀”IPv6 終端系統和路由器能夠通過現有IPv4基礎架構進行
通信。

 

如同RFC2893所定義的那樣，隧道的兩個端點需要使用適當的IPv6和IPv4地址進行配置。
坐落於端點的邊緣路由器，通常爲雙棧路由器，將按照配置轉發通過隧道的業務負載。
通用路由封裝（GenericRoutingEncapsulation，簡稱GRE）隧道
按照通過 IPv4 網絡傳輸數據的定義，GRE 通過將需要傳輸的數據包封裝在 GRE 數據包內，
從而使一個網絡協議能夠通過另一個網絡協議進行傳輸。GRE 是通過隧道傳輸 IPv6 業務負載的
一個理想機制。
兼容IPv4的隧道或6over4隧道
如同在 RFC2893 中定義的那樣，這些隧道機制在兼容 IPv4 的 IPv6 地址上自動建立隧道。
兼容 IPv4 的 IPv6 地址將最左側的 96 位定義爲零，後面跟隨着一個嵌在最後 32 位中的 IPv4 地
址。例如，0:0:0:0:0:0.64.23.45.21是一個兼容 IPv4的地址。

6to4隧道
如同 RFC3056 所定義的那樣，6to4 隧道使用嵌在 IPv6 地址中的一個 IPv4 地址來確認隧道
的端點，並自動建立隧道（如圖所示）。

 

站內自動隧道尋址協議（Intra-SiteAutomaticTunnelAddressingProtocol，簡稱ISATAP）隧道
如同在draft-ietf-ngtrans-isatap-16中定義的那樣，ISATAP隧道傳輸非常類似於6to4隧道傳
輸，但它是爲在本地站點或校園網中使用而設計的。ISATAP 地址包含 64 位網絡前綴 0000:5EFE
以及一個確認隧道端點地址的IPv4地址（如圖所示）。

 

多協議標記交換（Multi-ProtocolLabelSwitching，簡稱MPLS）隧道
使用 MPLS 技術，孤立的 IPv6 域能夠通過一個 MPLSIPv4 核心網絡在彼此間進行通信。因
爲 MPLS 轉發是基於標記的基礎之上，而非基於 IP 包頭本身，所以這種實施需要的骨幹網基礎
設施升級大大減少，核心路由器的重新配置也有所下降，從而爲部署IPv6提供了一個非常經濟
合算的方法。此外， MPLS固有的***與業務負載技術維護服務使IPv6網絡能夠通過支持IPv4***
與MPLS-TE的基礎架構併入***或外部網絡。

 

39.2 IPv6隧道配置
39.2.1雙棧隧道
我們來看如下拓撲：

 

在R1上的配置示例如下：
r1(config)#interface    tunnel 0
r1(config-if)#ipv6    address 3ffe:b00:fff:2::1/64
r1(config-if)#tunnel source 132.214.1.1
r1(config-if)#tunnel destination 132.214.1.2
r1(config-if)#tunnel mode ipv6ip
r1(config-if)#exit
r1(config)#ipv6 route ::/0 tunnel 0
r1(config)#do show ipv6 interface tunnel0
Tunnel0 is up, line protocol is up
   IPv6 is enabled, link-local address is FE80::84D6:101 [TEN]
   No Virtual link-local address(es):
   Global unicast address(es):
     3FFE:B00:FFF:2::1, subnet is 3FFE:B00:FFF:2::/64 [TEN]
   Joined group address(es):
     FF02::1
     FF02::2
    FF02::1:FF00:1
    FF02::1:FFA8:7
   MTU is 1476 bytes
   ICMP error messages limited to one every 100 milliseconds
   ICMP redirects are enabled
   ICMP unreachables are sent
   ND DAD is enabled, number of DAD attempts: 1
   ND reachable time is 30000 milliseconds
   Hosts use stateless autoconfig for addresses.

39.2.2 6to4隧道
6to4 Tunnel是一種通過對IPv6報文進行 2次封裝使其在IPv4網絡中傳輸的技術，

 

其配置方法如下：
r1(config)#int loopback 0
r1(config-if)#ip addr 13
r1(config-if)#ip addr 132.214.1.10 255.255.255.0

r1(config-if)#int fa0/0
r1(config-if)#ipv6 address 2002::1/64
r1(config-if)#int tunnel1
r1(config-if)#no ip address
r1(config-if)#ipv6 unnumbered fastEthernet 0/0
r1(config-if)#tunnel source loopback 0
r1(config-if)#tunnel mode ipv6ip 6to4  
r1(config-if)#
r1(config)#ipv6 route 2002::/16 tunnel1
 
39.2.3 GRE ipv6隧道
GRE方式封裝IPv6報文如下：
 

 

配置方法如下：
r1(config)#int tunnel 2
r1(config-if)#ipv6 address 3ffe:b00:ffff:2::1/64
r1(config-if)#tunnel source 206.123.31.200
r1(config-if)#tunnel destination 132.214.1.10
r1(config-if)#tunnel mode gre ipv6
 
39.2.4 ISATAPipv6隧道
站內自動隧道尋址協議(ISATAP:  IntraSite Automatic Tunnel Addressing Protocol)  過渡技術就是採用了
雙棧和隧道技術，並基於企業網和主機的一種過渡技術。  
ISATAP隧道不僅完成隧道功能，還可以通過IPv4網絡承載IPv6網絡的 ND協議，從而使跨IPv4網絡
的設備仍然可以進行IPv6設備的自動配置。分散在IPv4網絡中的各個IPv6孤島主機通過ISATAP技術自
動獲得地址並連接起來。 它使用特殊的地址格式： ::0:5efe:a.b.c.d  前64bit通過向ISATAP 發送請求獲得，
後64比特中5efe爲固定，a.b.c.d爲接口的IPv4地址。

 

ISATAP在路由器上的配置如下：
Router(config)#int fa0/0
Router(config-if)#ip address 206.123.31.200 255.255.255.0
Router(config)#int tunnel0
Router(config-if)#tunnel source fastEthernet 0/0
Router(config-if)#tunen
Router(config-if)#tunn  
Router(config-if)#tunnel mode ipv6ip isatap
Router(config-if)#no ipv6 nd suppress-ra
Router(config-if)#ipv6 address 3ffe:b00:ffff:2::/64 eui-64

39.2.5自動IPv4兼容隧道
自動隧道的特點是能夠完成點到多點的連接，手動隧道僅僅是點到點的連接。IPv4 兼容IPv6技術能
夠使隧道自動生成。IPv4 兼容 IPv6 隧道只需要告訴設備隧道的起點，終點由設備自動生成——隧道的
端口使用IPv4 兼容IPv6地址。格式如下：

000…000(96bit)  IPv4 地址
 
 
配置方式如下：
Router(config)#interface tunnel 0
Router(config-if)# tunnel source    fa 0/0
Router(config-if)# tunnel mode ipv6ip auto-tunnel
 
39.3 IPv6 NAT-PT
NAT-PT 是一種純 IPv6 節點和 IPv4 節點間的互通方式，所有包括地址、協議在內的轉換工作都由網
絡設備來完成。支持 NAT-PT 的網關路由器應具有 IPv4 地址池，在從 IPv6 向 IPv4 域中轉發包時使用,地
址池中的地址是用來轉換 IPv6 報文中的源地址的。此外網關路由器需要 DNS-ALG 和 FTP-ALG 這兩種常
用的應用層網關的支持，在 IPv6 節點訪問 IPv4 節點時發揮作用。如果沒有 DNS-ALG 的支持，只能實現
由 IPv6 節點發起的與 IPv4 節點之間的通信，反之則不行。如果沒有 FTP-ALG 的支持，IPv4 網絡中的主
機將不能用FTP軟件從IPv6 網絡中的服務器上下載文件或者上傳文件，反之亦然。

39.3.1 NAT-PT分類
NAT-PT一共有 3種模式：
1． 靜態NAT-PT，
它使用了一種靜態的ipv6 和ipv4地址一一對應的處理方式。類似於IPv4 中的靜態NAT
2． 動態NAT-PT
它使用一個IPv4地址池，然後再IPv6網絡中動態的將預定義的NAT-PT前綴加到目前的IPv4地
址。這種模式需要一個IPv4 地址池來執行，類似於IPv4 的動態NAT
3．  NAPT-PT
它使用多個有NAT-PT前綴的IPv6地址和一個源IPv4地址之間多對一的動態映射，   轉換同時在
3層和UDP/TCP層上進行。它和IPv4中的PAT類似。

39.3.2  靜態NAT-PT
配置方式如下：
Router(config)#int fa0/0
Router(config-if)#ip address 1.1.1.1 255.255.255.0
Router(config-if)#ipv6 nat
Router(config-if)#int fa0/1
Router(config-if)#ipv6 address 2001:aaaa::1/64
Router(config-if)#ipv6 nat
Router(config-if)#exit                        
Router(config)#ipv6 nat prefix 2001:aaaa:ffff::/96
Router(config)#ipv6 nat v6v4 source 2001:aaaa::1 1.1.1.1
Router(config)#ipv6 nat v4v6 source 1.1.1.1 2001:aaaa::1
 

Router(config)#do show ipv6 nat translation
Prot    IPv4 source                            IPv6 source
        IPv4 destination                  IPv6 destination
------    ------------------------              ------------------------
          1.1.1.1                                2001:AAAA::1
Tcp        1.1.1.1,80               2001:AAAA::1,80
            1.1.1.1,22               2001:AAAA::1,22

39.3.3  動態NAT-PT
Router(config)#int fa0/0
Router(config-if)#ip address 1.1.1.1 255.255.255.0
Router(config-if)#ipv6 nat
Router(config-if)#int fa0/1
Router(config-if)#ipv6 address 2001:aaaa::1/64
Router(config-if)#ipv6 nat
Router(config-if)#exit                        
Router(config)#ipv6 nat prefix 2001:aaaa:ffff::/96
Router(config)#ipv6 access-list ipv6 permit 2001:aaaa::/48 any
Router(config)#ipv6 nat v6v4 pool ipv4-pool 1.1.1.1 1.1.1.30 prefix-length 24
Router(config)#ipv6 nat v6v4 source list ipv6 pool ipv4-pool
 

39.3.4    NAPT-PT
 
Router(config)#int fa0/0
Router(config-if)#ip address 1.1.1.1 255.255.255.0
Router(config-if)#ipv6 nat
Router(config-if)#int fa0/1
Router(config-if)#ipv6 address 2001:aaaa::1/64
Router(config-if)#ipv6 nat
Router(config-if)#exit                        
Router(config)#ipv6 nat prefix 2001:aaaa:ffff::/96
Router(config)#ipv6 access-list ipv6 permit 2001:aaaa::/48 any
Router(config)#ipv6 nat v6v4 pool ipv4-pool 1.1.1.1 1.1.1.30 prefix-length 24
Router(config)#ipv6 nat v6v4 source list ipv6 pool ipv4-pool overload