IPv6技术精要--第17章双栈和隧道

最新推荐文章于 2025-05-01 16:20:40 发布

是我，Zack

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分类专栏： # 计算机网络 # IPv6 文章标签：计算机网络网络思科双栈隧道

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17.1 双栈技术

17.1.1 基本概念

1.定义

双栈技术允许 IPv4 和 IPv6 共存于同一个网络。双栈设备可以是同时配置了 IPv4 协议栈和 IPv6 协议栈的主机、服务器或路由器。
一台设备上，同时运行 IPv4 和 IPv6 。 IPv4 包括 IPv4 地址、 ARP 、 IPv4 ICMP 和 IPv4 路由协议。对于 IPv6 来说，支持的含义不仅仅是拥有更长地址的网络报头，还包括 IPv6 全局单播地址、链路本地地址以及 ICMPv6 操作（包括 SLAAC. DAD)，IPv6 EIGRP 和 OSPFv3 路协议等。
双栈设备与 IPv4 设备进行通信时，其行为特性就像纯 IPv4 设备。与 IPv6 设备进行通信时，其行为特性又像纯 IPv6 设备。

2.应用

虽然应用同时支持 IPv4 和 IPv6 ，但是设备并不会随机选择将要使用的协议。大多数情况下，应用程序默认选择的是 IPv6 ，不过具体选择取决于操作系统。然后，设备就利用选定的 IP 协议栈连接源端。

3.以 URL 语法表示的 IPv6 地址格式：

在某些场合下如调试或通过浏览器接口配置设备 ))，需要在浏览器内输入 IP 地址，如可以输入 http:// 192.168.1.1 来连接并配置家用路由器。
如何使用 IPv6 地址来完成上述工作呢 IPv6 地址中包含了冒号 (😃(😃，不能与 URL 相兼容，浏览器会将冒号解析为端口号。例如 http 192.168.1.1:5000
 将 IPv6 地址放置在括号中

17.1.2 配置双栈网络

路由器配置 IPv4 地址和 OSPFv2,IP v6 地址和 OSPFv3

17.2 隧道技术

17.2.1 基本概念

另一种 IPv4 到 IPv6 的过渡机制是隧道技术。与其他过渡技术相似，隧道技术是全面部署纯 IPv6 之前的一种临时解决方案。隧道技术的本质就是将 IP 包封装到其他包中，将 IPv6 包封装到 IPv4 包中，并通过 IPv4 网络进行传输。

2.两类协议

利用隧道技术，孤立的 IPv6 网络之间可以通过 IPv4 网络发送 IPv6 包。隧道包含两类协议传输协议和乘客协议。

传输协议 :IPv4 是传输协议，隧道是在 IPv4 中创建的。 IPv4 报头中的协议字段值 41 表示所封装的数据部分是一个 IPv6 包。
乘客协议 :IPv6 是乘客协议， IPv6 被封装在隧道中并通过隧道进行传送。

3.三个组件

隧道包含两类设备，分别是隧道端点和管理隧道的管理协议，隧道的这三个组件

隧道入口点：隧道入口点是将 IPv6 包乘客协议封装到 IPv4 包传输协议的位置。必须是双栈设备，负责接收 IPv6 包并将其封装到 IPv4 包中，并通过 IPv4 网络进行传输。
隧道出口点：隧道出口点是另一台双栈设备，接收 IPv4 包并将解封装出来的 IPv6 通过 IPv6 网络传输。
隧道管理：隧道管理是由隧道入口点和隧道出口点完成的，负责处理隧道封装解封装、编址、 MTU 、分段和差错处理。

4. 三种应用场景

隧道可能存在的三种应用场景：

主机到主机 (Host to host ): 孤立的双栈主机被纯 IPv4 网络所隔离，主机充当隧道端点负责创建在两台主机之间传输 IPv6 包的隧道。
主机到路由器 (Host to router ): 隧道端点是由纯 IPv4 网络互连的主机和路由器。一端是双栈主机，另一端是双栈路由器。路由器通过 IPv6 网络发送和接收纯 IPv6 包，将 IPv6 包封装到 IPv4 包中并通过隧道进行传输，主机则接收并处理 IPv6 包。
路由器到路由器 (Router to router ): 隧道端点都是双栈路由器，之间可以创建隧道来互连 IPv6 主机孤岛。

5.IPv6 两种隧道类型

手工隧道手工隧道等同于点到点链路，主要用于需要在两台边界路由器或一个端系统和一台边界路由器之间构建常规安全通信能力的稳定连接，或者用于连接远程 IPv6 网络。
6to4 隧道 :6to4 隧道或自动 6to4 隧道的关键差区别就在于这类隧道是点到多点隧道，而不是点到点隧道。隧道的目的 IPv4 地址决定于数据包的目的 IPv6 地址 6to4 隧道需要 IPv6 前缀或网络地址与 IPv4 隧道地址之间的关系， IPv6 地址是从 IPv4 隧道地址以反向工程方式得到的，地址格式为 2002: tunnel IPv4 address ::/48

17.2.2 手工隧道

手工隧道是双向点到点隧道，并且其 IPv4 端点地址由配置文件来决定，通常这是一种最简单的隧道实现方式。手工隧道的优点在于配置很直观缺点在于扩展性较差。
手工隧道是点到点隧道，如果应用环境需要在多台路由器之间建立多条隧道，那么就需要在每两台端点路由器之间都建立一条独立的隧道，即所需的隧道数量为 ( 端点数隧道数量 =n(n 1)/2
虽然在路由器数量有限的情况下，手工隧道能够很好地满足隧道互连的需求，但是随着连接数的增加，隧道数量将快速增加。

17.2.3 6to4 隧道

6to4 隧道属于点到多点连接，单个 6to4 隧道可以连接任意数量的 IPv6 网络，也就是说单个 6to4 隧道可以有任意数量的隧道目的端如图 10 8 所示。路由器 R1 可以配置一个能够到达路由器 R2 到 R6 所在 IPv6 网络的 6to4 隧道。

6to4 隧道或称为自动 6to4 隧道与手工隧道的区别主要是，手工隧道必须静态配置隧道对端隧道 IPv4 目的地址 ))，而对于 6to4 隧道来说，隧道 IPv4 目的地址是从数据包的 IPv6 地址自动衍生而来的。也就是这两类地址之间必然存在某种联系，即 IPv6 地址是可达的 IPv4 地址加上一个被保留用作该隧道的特殊前缀。 IANA 将前缀 2002::/16 永久分配为使用 6to4 隧道自动访问 IPv6 网络。

与手工隧道比较，有两点区别 

一个是命令 tunnel mode ipv6ip 6to4
另一个是没有命令 tunnel destination 。

命令 tunnel mode ipv6ip 6to4 的作用是告诉路由器使用 IPv6 目的地址来确定隧道目的 IPv4 地址。由于隧道目的地址是自动从 IPv6 包得到的，因而不需要通过 tunnel destination 配置一个预设的目的地址由于隧道目的端是由 IPv6 包的目的地址自动确定的，因而只要 IPv6 网络的地址格式是 2002:ipv4 address ::/48 ，那么就可以通过 6to4 隧道可达。