1. IPv6 over IPv4隧道原理
IPv6 over IPv4隧道機制是將IPv6數據報文前封裝上IPv4的報文頭，通過隧道（Tunnel）使IPv6報文穿越IPv4網絡，實現隔離的IPv6網絡的互通，如圖1-1所示。
注意：IPv6 over IPv4隧道兩端的設備必須支持IPv4/IPv6雙協議棧。
IPv6 over IPv4隧道對報文的處理過程如下：
l IPv6網絡中的設備發送IPv6報文，到達隧道的源端設備。
l 隧道的源端設備根據路由表判定該報文要通過隧道進行轉發，將會在IPv6報文前封裝上IPv4的報文頭，通過隧道的實際物理接口將報文轉發出去。
l 封裝報文通過隧道到達隧道目的端設備，目的端設備判斷該封裝報文的目的地是本設備後，將對報文進行解封裝。
l 目的端設備根據解封裝後的IPv6報文的目的地址將報文進行轉發；如果目的地就是本設備，則將IPv6報文轉給上層協議處理。
2. 配置隧道和自動隧道
IPv6 over IPv4隧道可以建立在主機-主機、主機-設備、設備-主機、設備-設備之間。隧道的終點可能是IPv6報文的最終目的地，也可能需要進一步轉發。
根據隧道終點的IPv4地址的獲取方式不同，隧道分爲“配置隧道”及“自動隧道”。
l 如果隧道的終點不是IPv6報文的最終目的地，當IPv6報文通過隧道到達隧道終點後，隧道終點設備（通常爲路由器）會對封裝的IPv6報文進行解封裝，並轉發IPv6報文到最終目的地。在這種情況下，不能從IPv6報文的目的地址中自動獲取到隧道終點的IPv4地址，需要進行手工配置。這樣的隧道即爲“配置隧道”。
l 如果隧道的終點就是IPv6報文的最終目的地，則可以採用內嵌IPv4地址的特殊IPv6地址形式，實現從IPv6報文的目的地址中自動獲取隧道終點的IPv4地址。這樣的隧道即爲“自動隧道”。
3. IPv6 over IPv4隧道模式
根據對IPv6報文的封裝方式的不同，IPv6 over IPv4隧道分爲以下幾種模式：
l IPv6手動隧道
l IPv4兼容IPv6自動隧道
l 6to4隧道
l ISATAP（Intra-Site Automatic Tunnel Addressing Protocol，站點內自動隧道尋址協議）隧道
l IPv6-over-IPv4 GRE（Generic Routing Encapsulation，通用路由封裝）隧道（簡稱GRE隧道）
在上面列出的隧道模式中，IPv6手動隧道及GRE隧道爲配置隧道；IPv4兼容IPv6自動隧道、6to4隧道及ISATAP隧道爲自動隧道。
(1) IPv6手動隧道
手動隧道是點到點之間的鏈路，一條鏈路就是一個單獨的隧道。主要用於邊緣路由器-邊緣路由器或主機-邊緣路由器之間定期安全通信的穩定連接，可實現與遠端IPv6網絡的連接。
(2) IPv4兼容IPv6自動隧道
IPv4兼容IPv6自動隧道是點到多點的鏈路。隧道兩端採用特殊的IPv6地址：IPv4兼容IPv6地址，其格式爲：0:0:0:0:0:0:a.b.c.d/96，其中a.b.c.d是IPv4地址。通過這個嵌入的IPv4地址可以自動確定隧道的終點，使IPv6隧道的建立非常方便。但由於它必須使用IPv4兼容IPv6地址，仍依賴於IPv4地址，在使用時有一定的侷限性。
(3) 6to4隧道
l 普通6to4隧道
6to4隧道是點到多點的自動隧道，主要用於將多個IPv6孤島通過IPv4網絡連接到IPv6網絡。6to4隧道通過IPv6報文的目的地址中嵌入的IPv4地址，可以自動獲取隧道的終點。6to4隧道採用特殊的地址：6to4地址，其格式爲：2002:abcd:efgh:子網號::接口ID/64，其中2002表示固定的IPv6地址前綴，abcd:efgh表示該6to4隧道對應的32位IPv4源地址，用16進製表示（如1.1.1.1可以表示爲0101:0101）。通過這個嵌入的IPv4地址可以自動確定隧道的終點，使隧道的建立非常方便。
由於6to4地址的64位地址前綴中的16位子網號可以由用戶自定義，前綴中的前48位已由固定數值、隧道起點或終點設備的IPv4地址確定，使IPv6報文通過隧道進行轉發成爲可能。6to4隧道可以實現IPv6網絡的互連，克服了IPv4兼容IPv6自動隧道使用的侷限性。
l 6to4中繼
6to4隧道只能將前綴爲2002::/16的網絡連接起來，但在IPv6網絡中也會使用像2001::/16這樣的IPv6網絡地址。爲了使這些地址可達，必須有一臺6to4路由器作爲網關轉發到IPv6網絡的報文，這臺路由器就叫做6to4中繼（6to4 relay）路由器。如下圖所示，6to4網絡的邊緣路由器Router A需配置一條靜態路由，下一跳地址指向6to4中繼路由器Router C的6to4地址，這樣，所有去往IPv6網絡的報文都會被轉發到6to4中繼路由器，之後再由6to4中繼路由器轉發到IPv6網絡中，從而實現6to4網絡（地址前綴以2002開始）與IPv6網絡的互通。
(4) ISATAP隧道
隨着IPv6技術的推廣，現有的IPv4網絡中將會出現越來越多的IPv6主機，ISATAP隧道技術爲這種應用提供了一個較好的解決方案。ISATAP隧道是點到點的自動隧道技術，通過在IPv6報文的目的地址中嵌入的IPv4地址，可以自動獲取隧道的終點。使用ISATAP隧道時，IPv6報文的目的地址和隧道接口的IPv6地址都要採用特殊的地址：ISATAP地址。ISATAP地址格式爲：Prefix(64bit):0:5EFE:ip-address。ip-address形式爲a.b.c.d 或者abcd:efgh，其中abcd:efgh表示32位IPv4源地址。通過這個嵌入的IPv4地址就可以自動建立隧道，完成IPv6報文的傳送。ISATAP隧道主要用於在IPv4網絡中IPv6路由器－IPv6路由器、IPv6主機－IPv6路由器的連接。
(5) GRE隧道
使用標準的GRE協議可對IPv6報文進行封裝，使IPv6報文能通過隧道穿越IPv4網絡。與IPv6手動隧道相同，GRE隧道也是點到點之間的鏈路，每條鏈路都是一條單獨的隧道。GRE隧道主要用於邊緣路由器－邊緣路由器、主機－邊緣路由器定期安全通信的穩定連接。相關配置請參見“×××分冊”中的“GRE配置”。
4. 快速終結
對於到達本機的隧道報文，如果報文的源IP地址與快速終結子網地址匹配，則將此隧道報文送到IPv6引擎進行轉發或者上送CPU的處理。
如果是需要轉發的報文，則由IPv6引擎去掉隧道報文的IP封裝，取得原始入隧道IPv6報文後直接進行轉發。
快速終結功能支持的隧道類型爲IPv6 over IPv4隧道，分爲以下兩種情況：
l 對於配置隧道（如GRE over IPv4隧道、IPv6手動隧道），當使能快速終結後，系統自動將隧道目的地址作爲快速終結子網地址，掩碼爲255.255.255.255，因此沒有用於指定快速終結子網和掩碼的命令expediting subnet。
l 對於自動隧道（如IPv4兼容IPv6自動隧道、6to4隧道、ISATAP隧道），在配置了expediting enable命令後，需要配置expediting subnet命令指定快速終結子網和掩碼。