华为 IPv6过渡技术

理解的执行，不理解的在执行中理解。

一、IPv6 over IPv4 隧道简介

IPv6 over IPv4隧道可实现IPv6网络孤岛之间通过IPv4网络互连。由于IPv4地址的枯竭和IPv6的先进性，IPv4过渡为IPv6势在必行。因为IPv6与IPv4的不兼容性，所以需要对原有的IPv4设备进行替换。但是如果贸然将IPv4设备大量替换所需成本会非常巨大，且现网运行的业务也会中断，显然并不可行。所以，IPv4向IPv6过渡是一个渐进的过程。在过渡初期，IPv4网络已经大量部署，而IPv6网络只是散落在各地的“孤岛”，IPv6 over IPv4隧道就是通过隧道技术，使IPv6报文在IPv4网络中传输，实现IPv6网络之间的孤岛互连。

二、双协议栈

双栈技术是IPv4向IPv6过渡的一种有效的技术。网络中的节点同时支持IPv4和IPv6协议栈，源节点根据目的节点的不同选用不同的协议栈，而网络设备根据报文的协议类型选择不同的协议栈进行处理和转发。双栈可以在一个单一的设备上实现，也可以是一个双栈骨干网。对于双栈骨干网，其中的所有设备必须同时支持IPv4/IPv6协议栈，连接双栈网络的接口必须同时配置IPv4地址和IPv6地址。

双协议栈具有以下特点：

1、多种链路协议支持双协议栈多种链路协议（如以太网）支持双协议栈。图中的链路层是以太网，在以太网帧上，如果协议ID字段的值为0x0800，表示网络层收到的是IPv4报文，如果为0x86DD，表示网络层是IPv6报文。

2、多种应用支持双协议栈
多种应用（如DNS/FTP/Telnet等）支持双协议栈。上层应用（如DNS）可以选用TCP或UDP作为传输层的协议，但优先选择IPv6协议栈，而不是IPv4协议栈作为网络层协议。

三、手动隧道

根据IPv6报文封装的不同，手动隧道又可以分为IPv6 over IPv4手动隧道和IPv6 over IPv4 GRE隧道两种。

1、IPv6 over IPv4隧道

IPv6 over IPv4 手动隧道手动隧道直接把IPv6报文封装到IPv4报文中去，IPv6报文作为IPv4报文的净载荷。手动隧道的源地址和目的地址也是手工指定的，它提供了一个点到点的连接。手动隧道可以建立在两个边界路由器之间为被IPv4网络分离的IPv6网络提供稳定的连接，或建立在终端系统与边界路由器之间为终端系统访问IPv6网络提供连接。隧道的边界设备必须支持IPv6/IPv4双协议栈。其它设备只需实现单协议栈即可。因为手动隧道要求在设备上手工配置隧道的源地址和目的地址，如果一个边界设备要与多个设备建立手动隧道，就需要在设备上配置多个隧道，配置比较麻烦。所以手动隧道通常用于两个边界路由器之间，为两个IPv6网络提供连接。

IPv6 over IPv4 手动隧道封装格式

IPv4 Header	IPv6 Header	IPv6 Data

（1）过渡初期使用，用于IPv6网络穿越IPv4网络
（2）通过隧道技术，使用IPv6报文在IPv4网络中传输
（3）手动隧道包括IPv6 over IPv4手动隧道和IPv6 over IPv4 GRE隧道
（4）自动隧道包括IPv4兼容IPv6隧道，6to4隧道和ISATAP隧道

1、手动隧道

（1）简介：IPv4 over IPv4隧道是手动隧道的一种，隧道底层源地址和目的地址需要手动指定；用于边界路由器和边界路由器或者主机与边界路由器之间

拓扑

1、路由器角色

（1）双栈路由器
AR-1；AR-2；AR-3；
（2）IPv6协议栈路由器
AR-4；AR-5；AR-6；

2、地址

（1）IPv4互联地址，设备编号组合网段
例如：12.1.1.1，13.1.1.1；
(2)环回口地址，设备编号+环回口编号
例如：1.1.1.1、1.1.1.2；
（3）IPv6互联地址，20+设备编号组合前缀
例如：2012::1/64、2034::3/64
(4)IPv6环回口地址，2001+设备编号
例如：2001::5/128; 2001::6/128

IPv4地址簇IS-IS 49.0001

[Huawei]sysname AR-1
[AR-1]int g0/0/0
[AR-1-GigabitEthernet0/0/0]ip address 12.1.1.1 24
[AR-1-GigabitEthernet0/0/0]int g0/0/1
[AR-1-GigabitEthernet0/0/1]ip address 13.1.1.1 24
[AR-1-GigabitEthernet0/0/1]int l0
[AR-1-LoopBack0]ip address 1.1.1.1 32
[AR-1-LoopBack0]isis 1
[AR-1-isis-1]network-entity 49.0001.0000.0000.0001.00
[AR-1-isis-1]auto-cost enable 
[AR-1-isis-1]int g0/0/0
[AR-1-GigabitEthernet0/0/0]isis enable 
[AR-1-GigabitEthernet0/0/0]int g0/0/1
[AR-1-GigabitEthernet0/0/1]isis enable 
[AR-1-GigabitEthernet0/0/1]int l0
[AR-1-LoopBack0]isis enable 

AR-2、3的配置类似

[AR-3]ping 12.1.1.2

[Huawei]sysname AR-6
[AR-6]ipv6 
[AR-6]int g0/0/1
[AR-6-GigabitEthernet0/0/1]ipv6 enable 
[AR-6-GigabitEthernet0/0/1]ipv6 address 2036::6 64
[AR-6-GigabitEthernet0/0/1]int l0
[AR-6-LoopBack0]ipv6 enable 
[AR-6-LoopBack0]ipv6 address 2001::6 128

AR-4、5的配置类似

[AR-3-GigabitEthernet0/0/1]ospfv3 1
[AR-3-ospfv3-1]router-id 3.3.3.3
[AR-3-ospfv3-1]quit
[AR-3]int g0/0/2
[AR-3-GigabitEthernet0/0/2]ipv6 enable
[AR-3-GigabitEthernet0/0/2]ipv6 address 2026::3/64 
[AR-3-GigabitEthernet0/0/2]ospfv3 1 a 0
[AR-3-GigabitEthernet0/0/2]quit

[AR-6]ospfv3 1
[AR-6-ospfv3-1]router-id 6.6.6.6
[AR-6-ospfv3-1]quit
[AR-6]int g0/0/1
[AR-6-GigabitEthernet0/0/1]ospfv3 1 a 0
[AR-6-GigabitEthernet0/0/1]int l0
[AR-6-LoopBack0]ospfv3 1 a 0
[AR-6-LoopBack0]quit

dis ospfv3 peer


AR-1和AR-4、AR-2和AR-5的配置类似

[AR-2]int Tunnel 0/0/1
[AR-2-Tunnel0/0/1]tunnel-protocol  ipv6-ipv4    //选择隧道封装模式为ipv6 to ipv4的手动模式
[AR-2-Tunnel0/0/1]ipv6 enable
[AR-2-Tunnel0/0/1]ipv6 address 2012::1:101 112  //配置隧道的IPv6逻辑地址
[AR-2-Tunnel0/0/1]source 2.2.2.2
[AR-2-Tunnel0/0/1]destination 1.1.1.1
[AR-2-Tunnel0/0/1]quit

[AR-1]int Tunnel 0/0/1
[AR-1-Tunnel0/0/1]tunnel-protocol  ipv6-ipv4
[AR-1-Tunnel0/0/1]ipv6 enable 
[AR-1-Tunnel0/0/1]ipv6 address 2012::1:100 112
[AR-1-Tunnel0/0/1]source 1.1.1.1
[AR-1-Tunnel0/0/1]destination 2.2.2.2
[AR-1-Tunnel0/0/1]quit

[AR-2] ping ipv6 2012::1:100

[AR-1]int Tunnel 0/0/1
[AR-1-Tunnel0/0/1]ospfv3 1 a 1

[AR-2]int Tunnel 0/0/1
[AR-2-Tunnel0/0/1]ospfv3 1 a 1

[AR-2]dis ospfv3 peer

[AR-5]ping ipv6 2014::4

2、GRE隧道

IPv6 over IPv4 GRE隧道使用标准的GRE隧道技术提供了点到点连接服务，需要手工指定隧道的端点地址。GRE隧道本身并不限制被封装的协议和传输协议，一个GRE隧道中被封装的协议可以是协议中允许的任意协议（可以是IPv4、IPv6、OSI、MPLS等）。

继拓扑

[AR-1]int Tunnel 0/0/2	
[AR-1-Tunnel0/0/2]tunnel-protocol gre  //隧道 封装协议选择GRE通用封装
[AR-1-Tunnel0/0/2]source 1.1.1.2
[AR-1-Tunnel0/0/2]destination 3.3.3.3
[AR-1-Tunnel0/0/2]ipv6 enable 
[AR-1-Tunnel0/0/2]ipv6 address 2013::2:131 112
[AR-1-Tunnel0/0/2]ospfv3 1 a 0
[AR-1-Tunnel0/0/2]quit

[AR-3]int Tunnel 0/0/2	
[AR-3-Tunnel0/0/2]tunnel-protocol gre 
[AR-3-Tunnel0/0/2]source 3.3.3.3
[AR-3-Tunnel0/0/2]destination 1.1.1.2
[AR-3-Tunnel0/0/2]ipv6 enable 
[AR-3-Tunnel0/0/2]ipv6 address 2013::2:133 112
[AR-3-Tunnel0/0/2]ospfv3 1 a 0
[AR-3-Tunnel0/0/2]quit

[AR-3]dis ospfv3 peer

[AR-6]ping ipv6 2025::5

已实现全网互通

四、自动隧道

自动隧道中，用户仅需要配置设备隧道的起点，隧道的终点由设备自动生成。为了使设备能够自动产生终点，隧道接口的IPv6地址采用内嵌IPv4地址的特殊IPv6地址形式。设备从IPv6报文中的目的IPv6地址中解析出IPv4地址，然后以这个IPv4地址代表的节点
作为隧道的终点。根据IPv6报文封装的不同，自动隧道又可以分为IPv4兼容IPv6自动隧道、6to4隧道和
ISATAP隧道三种。

1、自动隧道

1、IPv4兼容IPv6自动隧道

其承载的IPv6报文的目的地址（即自动隧道所使用的特殊地址）是IPv4兼容IPv6地址。IPv4兼容IPv6地址的前96位全部为0，后32位为IPv4地址。

注意：

如果IPv4兼容IPv6地址中的IPv4地址是广播地址、组播地址、网络广播地址、出接口的子网广播地址、全0地址、环回地址，则该IPv6报文被丢弃，不会进行隧道封装处理

IPv4 兼容 IPv6 地址

0	IPv4 address
-96 bit-	-32 bit-

拓扑

配置如下：

<AR-7>dis current-configuration 
#
 sysname AR-7
.....
#
isis 1
 auto-cost enable
 network-entity 49.0001.0000.0000.0007.00
#
interface GigabitEthernet0/0/0
 ip address 78.1.1.7 255.255.255.0 
 isis enable 1
#
interface GigabitEthernet0/0/1
 ip address 79.1.1.7 255.255.255.0 
 isis enable 1
#
interface GigabitEthernet0/0/2
#
interface LoopBack0
 ip address 7.7.7.7 255.255.255.255 
 isis enable 1
#
interface Tunnel0/0/3
 ipv6 enable 
 ipv6 address ::7.7.7.7/96 
 tunnel-protocol ipv6-ipv4 auto-tunnel  //选择使用IPv6 to IPv4自动隧道（将隧道源地址嵌入进隧道自身的IPv6逻辑地址中）
 source LoopBack0
#
......
<AR-7>


<AR-9>dis current-configuration 
#
 sysname AR-9
......
#
isis 1
 auto-cost enable
 network-entity 49.0001.0000.0000.0009.00
#
interface GigabitEthernet0/0/2
 ip address 79.1.1.9 255.255.255.0 
 isis enable 1
#
interface LoopBack0
 ipv6 enable 
 ipv6 address 2001::9/128 
#
interface LoopBack10
 ip address 9.9.9.9 255.255.255.255 
 isis enable 1
#
interface Tunnel0/0/5
 ipv6 enable 
 ipv6 address ::9.9.9.9/96 
 tunnel-protocol ipv6-ipv4 auto-tunnel
 source LoopBack10
#
......
<AR-9>

AR-8、10的配置类似

[AR-10]ping ipv6 ::9.9.9.9

2、6to4隧道

6to4隧道也属于一种自动隧道，隧道也是使用内嵌在IPv6地址中的IPv4地址建立的。与IPv4兼容自动隧道不同，6to4自动隧道支持Router到Router、Host到Router、Router到Host、 Host到Host。

6to4 地址

6to4地址是用IPv4地址做为网络标识

（1）6to4地址可以表示为2001::/64，网络号为2002:IPv4地址::/64
（2）6to4的网络前缀长度为64bit，其中64bit：2002：a.b.c.d，有路由器的ipv4地址决定，用户不能变更，后16位（SLA）用户自己定义。用以一个源对应多个目的地址时需要建立多条隧道时的区分

注意：
（1）数据转发时路由器会基于IPv6地址中嵌入的IPv4地址的进行下一跳解析和封装
（2）配置基于6to4隧道网段数数据和基于此6to4网络转发的数据的隧道发出接口

例如：IPv6路由查表解析的下一跳为2002:201:102:1 双栈路由器会基于 6to4的规则提取此IPv6地址中的2.1.1.2此IPv4地址为穿越IPv4网络的下一跳和隧道底层目的地址的的封装地址

拓扑

配置如下：

[AR-1]dis current-configuration 
#
 sysname AR-1
......
#
ipv6 
#
......
interface GigabitEthernet0/0/1
 ip address 2.1.1.1 255.255.255.0 
#
interface GigabitEthernet0/0/2
 ipv6 enable 
 ipv6 address 2002:201:101:1::1/64 
#
interface Tunnel0/0/1
 ipv6 enable 
 ipv6 address 2002:201:101::1/64 
 tunnel-protocol ipv6-ipv4 6to4
 source GigabitEthernet0/0/1
#
ipv6 route-static :: 0 2002:201:102::1 
......

[AR-2]dis current-configuration 
#
 sysname AR-2
......
#
ipv6 
#
......
interface GigabitEthernet0/0/1
 ip address 2.1.1.2 255.255.255.0 
#
interface GigabitEthernet0/0/2
 ipv6 enable 
 ipv6 address 2001::1/64 
#
interface Tunnel0/0/1
 ipv6 enable 
 ipv6 address 2002:201:102::1/64 
 tunnel-protocol ipv6-ipv4 6to4
 source GigabitEthernet0/0/1
#
ipv6 route-static 2002:: 16 Tunnel0/0/1 
#
......

ping ipv6 2001::1

AR-2接口g0/0/1抓包

五、IPv6 over IPv4 隧道的应用场景

隧道类型	隧道源/ 目的地址	隧道接口地址	应用场景
IPv6 over IPv4手动隧道	源/目的地址为手动配置的IPv4地址	IPv6地址	简单的IPv6网络或主机之间的点到点连接，隧道仅可以承载IPv6报文。
IPv6 over IPv4 GRE隧道	源/目的地址为手动配置的IPv4地址	IPv6地址	简单的IPv6网络或主机之间的点到点连接，隧道可以承载包括IPv6协议在内的多种上层协议。
IPv6 over IPv4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/96	多用于IPv6主机之间的点到多点的连接
6to4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::/48	多用于IPv6网络之间的点到多点的连接。
ISATAP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	多用于在IPv4网络之内的IPv6节点之间的互联

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