IPv6隧道及NAT-PT技术讲解

39.1 IPv6隧道简介
IPv6 技术相比 IPv4 技术而言具有许多优势。然而，人们一致认为，IPv6 部署的任何成功策略均需其
在一定持续时期内与IPv4共存。为了管理这种从IPv4 到IPv6的长期复杂过渡，人们已制订出许多策略。
以下部分将对若干此类策略予以阐述。
双栈骨干网
     在双栈骨干网部署中，网络中的所有路由器均同时保持IPv4 与IPv6协议堆栈。应用程序在
使用 IPv4 或 IPv6 之间进行选择，并由应用程序按照 IP 业务负载的类型与通信的特定需要选择
正确的地址。
     如今，双栈路由选择是具有需要两种协议的IPv4 与IPv6组合应用程序网络基础架构的首选
部署策略。然而，该策略却有若干限制：网络中的所有路由器必须升级到 IPv6；路由器还需要
双寻址方案、 IPv4与IPv6选路协议的双重管理以及IPv4与IPv6两个选路表所需的足够存储空间。 
通过IPv4实现IPv6的隧道传输
通过IPv4实现IPv6的隧道传输方法是在IPv4 数据包内封装IPv6业务负载，通过IPv4骨干
网进行发送（如图所示）。这使“孤岛状”IPv6 终端系统和路由器能够通过现有IPv4基础架构进行
通信。

 

如同RFC2893所定义的那样，隧道的两个端点需要使用适当的IPv6和IPv4地址进行配置。
坐落于端点的边缘路由器，通常为双栈路由器，将按照配置转发通过隧道的业务负载。
通用路由封装（GenericRoutingEncapsulation，简称GRE）隧道
按照通过 IPv4 网络传输数据的定义，GRE 通过将需要传输的数据包封装在 GRE 数据包内，
从而使一个网络协议能够通过另一个网络协议进行传输。GRE 是通过隧道传输 IPv6 业务负载的
一个理想机制。
兼容IPv4的隧道或6over4隧道
如同在 RFC2893 中定义的那样，这些隧道机制在兼容 IPv4 的 IPv6 地址上自动建立隧道。
兼容 IPv4 的 IPv6 地址将最左侧的 96 位定义为零，后面跟随着一个嵌在最后 32 位中的 IPv4 地
址。例如，0:0:0:0:0:0.64.23.45.21是一个兼容 IPv4的地址。

6to4隧道
如同 RFC3056 所定义的那样，6to4 隧道使用嵌在 IPv6 地址中的一个 IPv4 地址来确认隧道
的端点，并自动建立隧道（如图所示）。

 

站内自动隧道寻址协议（Intra-SiteAutomaticTunnelAddressingProtocol，简称ISATAP）隧道
如同在draft-ietf-ngtrans-isatap-16中定义的那样，ISATAP隧道传输非常类似于6to4隧道传
输，但它是为在本地站点或校园网中使用而设计的。ISATAP 地址包含 64 位网络前缀 0000:5EFE
以及一个确认隧道端点地址的IPv4地址（如图所示）。

 

多协议标记交换（Multi-ProtocolLabelSwitching，简称MPLS）隧道
使用 MPLS 技术，孤立的 IPv6 域能够通过一个 MPLSIPv4 核心网络在彼此间进行通信。因
为 MPLS 转发是基于标记的基础之上，而非基于 IP 包头本身，所以这种实施需要的骨干网基础
设施升级大大减少，核心路由器的重新配置也有所下降，从而为部署IPv6提供了一个非常经济
合算的方法。此外， MPLS固有的***与业务负载技术维护服务使IPv6网络能够通过支持IPv4***
与MPLS-TE的基础架构并入***或外部网络。

 

39.2 IPv6隧道配置
39.2.1双栈隧道
我们来看如下拓扑：

 

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是一种通过对IPv6报文进行 2次封装使其在IPv4网络中传输的技术，

 

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方式封装IPv6报文如下：
 

 

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
站内自动隧道寻址协议(ISATAP:  IntraSite Automatic Tunnel Addressing Protocol)  过渡技术就是采用了
双栈和隧道技术，并基于企业网和主机的一种过渡技术。  
ISATAP隧道不仅完成隧道功能，还可以通过IPv4网络承载IPv6网络的 ND协议，从而使跨IPv4网络
的设备仍然可以进行IPv6设备的自动配置。分散在IPv4网络中的各个IPv6孤岛主机通过ISATAP技术自
动获得地址并连接起来。 它使用特殊的地址格式： ::0:5efe:a.b.c.d  前64bit通过向ISATAP 发送请求获得，
后64比特中5efe为固定，a.b.c.d为接口的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自动IPv4兼容隧道
自动隧道的特点是能够完成点到多点的连接，手动隧道仅仅是点到点的连接。IPv4 兼容IPv6技术能
够使隧道自动生成。IPv4 兼容 IPv6 隧道只需要告诉设备隧道的起点，终点由设备自动生成——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 是一种纯 IPv6 节点和 IPv4 节点间的互通方式，所有包括地址、协议在内的转换工作都由网
络设备来完成。支持 NAT-PT 的网关路由器应具有 IPv4 地址池，在从 IPv6 向 IPv4 域中转发包时使用,地
址池中的地址是用来转换 IPv6 报文中的源地址的。此外网关路由器需要 DNS-ALG 和 FTP-ALG 这两种常
用的应用层网关的支持，在 IPv6 节点访问 IPv4 节点时发挥作用。如果没有 DNS-ALG 的支持，只能实现
由 IPv6 节点发起的与 IPv4 节点之间的通信，反之则不行。如果没有 FTP-ALG 的支持，IPv4 网络中的主
机将不能用FTP软件从IPv6 网络中的服务器上下载文件或者上传文件，反之亦然。

39.3.1 NAT-PT分类
NAT-PT一共有 3种模式：
1． 静态NAT-PT，
它使用了一种静态的ipv6 和ipv4地址一一对应的处理方式。类似于IPv4 中的静态NAT
2． 动态NAT-PT
它使用一个IPv4地址池，然后再IPv6网络中动态的将预定义的NAT-PT前缀加到目前的IPv4地
址。这种模式需要一个IPv4 地址池来执行，类似于IPv4 的动态NAT
3．  NAPT-PT
它使用多个有NAT-PT前缀的IPv6地址和一个源IPv4地址之间多对一的动态映射，   转换同时在
3层和UDP/TCP层上进行。它和IPv4中的PAT类似。

39.3.2  静态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  动态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