IPv4到IPv6的过渡技术与6to4Tunnel的实现
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６ｔｏ４ 隧道技术解决的问题是： 孤 立 的 ＩＰｖ６ 站 点 如 何 在 没 有 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 服务提供商提供 ＩＰｖ６ 互连服务的条件下， 与其他孤立站 点以及与 ＩＰｖ６ 主干网内部各站点之间进行通信。它利用了现有 的 ＩＰｖ４ 路由体系， 从而大大改善了路由效率。
６ｔｏ４ 隧道协议定义了 ３ 种通信实体：６ｔｏ４ 主机、６ｔｏ４ 路由器、 ６ｔｏ４ 中继路由器。６ｔｏ４ 主机指孤立 ＩＰｖ６ 网络中的纯 ＩＰｖ６ 主机， ６ｔｏ４ 路由器指 ＩＰｖ６ 站点中 的 出 口 路 由 器 ， ６ｔｏ４ 中 继 路 由 器 用 于 ６ｔｏ４ 主机和一般 ＩＰｖ６ 主机之间的通信。每台路由器或中继路由 器至少有一个 ６ｔｏ４ 地址接口和一个标准的 ＩＰｖ６ 地址接口。 ３．１ ６ｔｏ４ 隧道地址格式
根据隧道的建立方式， 可分为： ２．１ 手工配置隧道
手工配置隧道是一种端到端的机制， 需要对隧道两端的接 口指定 ＩＰｖ４ 地 址 ， 对 在 此 隧 道 上 传 递 的 所 有 ＩＰｖ６ 包 进 行 ＩＰｖ４ 封 装 时 ， 都 要 从 这 一 配 置 信 息 中 提 取 源 和 目 的 ＩＰｖ４ 地 址 ， 并 设 置必要的路由信息， 用以决定哪些 ＩＰｖ６ 包要经过隧道传递。 ２．２ 自动配置隧道
如 图 ２ 所 示 ， ６ｔｏ４ 主 机 Ａ 与 ＩＰｖ６ 主 机 Ｃ 通 信 ， Ｃ 是 ＣＥＲ－ ＮＥＴ ＩＰｖ６ 内 部 的 主 机 ， 路 由 器 Ｒ２ 为 纯 ＩＰｖ６ 路 由 器 。６ｔｏ４ 中 继 路由 器 Ｒ３ 位 于 ＣＥＲＮＥＴ ＩＰｖ６ 网 络 ， 除 了 具 有 ６ｔｏ４ 路 由 器 的 功 能外， 它还负责向 ＣＥＲＮＥＴ ＩＰｖ６ 宣告它对其他 ６ｔｏ４ 网络的可达 性， 同时向其他 ６ｔｏ４ 路由器宣告它对 ＣＥＲＮＥＴ ＩＰｖ６ 内各网络的 可达性。
６ｏｖｅｒ４ 是一种自 动 建 立 隧 道 的 机 制 ， 采 用 前 提 是 ＩＰｖ４ 网 络
设施支持 ＩＰｖ４ 多播。该机制适用于 ＩＰｖ６ 路由器上无直接物理链 路连接的孤立 ＩＰｖ６ 主机， 使得他们能够将 ＩＰｖ４ 广播域作为他们 的虚拟链路， 成为功能完全的 ＩＰｖ６ 节点。采用这种 方 法 连 接 的 ＩＰｖ６ 节点不需要 ＩＰｖ４ 兼容地址和手工配置隧道。 ２．６ ＩＳ ＡＴＡＰ 隧道
【关键字】 ＩＰｖ６；过渡；隧道技术；６ｔｏ４ 隧道
１ 前言 随着 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 的迅速发展， 现在广泛使用的 ＩＰｖ４ 协议 越 来
越显示出它的局限性。ＩＰ 地址枯竭、手工配置复杂、安全性不足、 服务质量不高等已经大大阻碍了 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 的快速发展。为了解决 ＩＰｖ４ 的 局 限 性，ＩＥＴＦ 推 出 了 ＩＰｖ６。ＩＰｖ６ 对 现 代 网 络 各 种 需 求 都 做 了 有 针 对 性 的 设 计 ， 包 括 简 化 ＩＰ 包 头 格 式 、支 持 主 机 地 址 自 动配置及提供 ＩＰ 报文的认证和加密等， 成为公认的下一代互联 网的核心协议。
３．３．１ 孤立的 ６ｔｏ４ 子网之间的通信 如图 １ 所 示 ， ６ｔｏ４ 主 机 Ａ 与 ６ｔｏ４ 主 机 Ｂ 通 信， 边 界 路 由 器
Ｒ１ 和 Ｒ２ 均为 ６ｔｏ４ 路由器， 它们之间通过 ６ｔｏ４ 隧道进行通信。
２０
福建电脑
２００６ 年第 ３ 期
整 个 工 作 过 程 如 下 ： 子 网 １ 的 ６ｔｏ４ 主 机 Ａ 通 过 查 询 ＤＮＳ 获得 ６ｔｏ４ 主机 Ｂ 的地址后，向其发送数据包，由于目的地 址 为 非 本地地址，该数据包会被路由至 ６ｔｏ４ 路由器 Ｒ１。Ｒ１ 查路由表，发 现 数 据 包 的 目 的 地 址 含 有 ６ｔｏ４ 前 缀 ２００２， 则 将 该 数 据 包 送 至 ６ｔｏ４ 封装接口。在那里， 从数据包的 ＩＰｖ６ 源 地 址 和 目 的 地 址 中 提出隧道两端的 ＩＰｖ４ 地址，然后用 ＩＰｖ４ 头部封装数据包，封装后 的 数 据 包 目 的 地 址 为 子 网 ２ 的 ６ｔｏ４ 路 由 器 Ｒ２ 的 ＩＰｖ４ 地 址，从 而建立一条从 Ｒ１ 到 Ｒ２ 的隧道， 并将封装后的数据包 送 入 隧 道 进行传输。Ｒ２ 收到数据包后对其进行解封装，去掉 ＩＰｖ４ 头部， 得 到 一 个 ＩＰｖ６ 数 据 包 ， 然 后 发 送 ， 直 到 数 据 包 最 后 到 达 ６ｔｏ４ 主 机 Ｂ。 ３．３．２ 孤立的 ６ｔｏ４ 子网和 ＣＥＲＮＥＴ ＩＰ ｖ６ 试验床的通信
这种隧道的建立和拆除是在隧道端点动态完成的。其端点 采用 ＩＰｖ４ 兼容的 ＩＰｖ６ 地址， 这 种 地 址 具 有 ０：：ＩＰｖ４ＡＤＤＲ／９６ 的 特殊格式， 其中 ＩＰｖ４ＡＤＤＲ 是节 点 的 全 球 唯 一 ＩＰｖ４ 地 址 。 隧 道 首 节 点 根 据 ＩＰｖ６ 数 据 报 头 部 的 ＩＰｖ６ 目 的 地 址 决 定 隧 道 的 尾 节 点 ＩＰｖ４ 地 址 ， 即：ＩＰｖ６ 地 址 去 掉 其 高 位 ９６ 位 后 剩 余 的 ＩＰｖ４ 地 址。 ２．３ 隧道代理
隧道代理是一种方便构造隧道的机制， 可以简化隧道的配 置过程， 适用于单个主机获取 ＩＰｖ６ 连接的情况。隧道代理要求 隧道的双方都支持双协议栈并有可用的 ＩＰｖ４ 连接， 主机通过隧 道代理和 ＩＰｖ６ ＩＳＰ 建立隧道， 访问外部 ＩＰｖ６ 资源。 ２．４ ６ｔｏ４ 隧道
６ｔｏ４ 要 求 采 用 自 动 从 节 点 的 ＩＰｖ４ 地 址 派 生 出 的 特 殊 ＩＰｖ６ 地址， 所以采用 ６ｔｏ４ 机制的节 点 必 须 至 少 具 有 一 个 全 球 惟 一 的 ＩＰｖ４ 地址。由于隧道端点的 ＩＰｖ４ 地址可以从 ＩＰｖ６ 地址中提取， 所以隧道是自动建立的， 这种机制适用于运行 ＩＰｖ６ 的 结 点 之 间 的互通。 ２．５ ６ｏｖｅ ｒ４ 隧道
由 于 ＩＰｖ４ 到 ＩＰｖ６ 的 过 渡 涉 及 到 大 量 网 络 设 备 的 更 新 和 应 用 软 件 的 重 新 部 署 ， 所 以 不 可 能 在 短 时 间 内 完 成 向 ＩＰｖ６ 的 转 变。为了完成 ＩＰｖ４ 向 ＩＰｖ６ 的平稳过渡， ＩＥＴＦ 的下一代转换工作 组提出了多种过渡技术， 主要包括： 双协议栈技术， 隧道技术和 协议转换技术。
本文从我校的校园 网 实 际 出 发 ， 讨 论 了 如 何 通 过 ６ｔｏ４ 隧 道 机制进行 ＩＰｖ６ 子网之间的通信， 以及怎样接入中国 教 育 和 科 研 计算机网的 ＩＰｖ６ 试验床。 ２ 隧道技术
所谓隧道， 就是在源端将 ＩＰｖ６ 的包封装在 ＩＰｖ４ 的包里， 然 后在目的端将其解封得到 ＩＰｖ６ 包。在隧道的入口处， 将 ＩＰｖ６ 包 封装 在 ＩＰｖ４ 的 包 中 ， 通 过 现 有 的 ＩＰｖ４ 的 路 由 体 系 来 传 递 ， 包 头 的 协 议 域 设 置 为 ４１， 表 示 这 个 包 是 一 个 ＩＰｖ６ 包 ， 以 便 在 隧 道 的 出口处恢复出被封装的 ＩＰｖ６ 包并传送给目的站点。
实 验 中 使 用 ｃｉｓｃｏ２５００ 路 由 器 ， ＩＯＳ ２５００ Ｓｏｆｔｗａｒｅ （Ｃ２５００－ ＩＳ－ Ｌ）， Ｖｅｒｓｉｏｎ １２．２（１５）Ｔ９， 利 用 ｉｐｖ４ 主 干 加 ｉｐｖ６ 的 ６ｔｏ４ 隧 道 结 合 ｉｐｖ６ 静态路由，实现 ６ｔｏ４ 子网之间的互通。
６ｔｏ４ 采用特殊的 ＩＰｖ６ 地址使在 ＩＰｖ４ 网络中的 ＩＰｖ６ 主 机 能 相互连接。此时 ＩＰｖ６ 路由器与其他的 ＩＰｖ６ 网络建立隧道连接， ６ｔｏ４ 遂道自动从 ＩＰｖ６ 地址的前缀中提取一个 ＩＰｖ４ 地址， 通过这 个机制， 网络能够配置 ＩＰｖ６ 而不需要向注册机构申请 ＩＰｖ６ 地址 空间， 这同时也简化了 ＩＳＰ 提供商的管理工作。此 外 ， ６ｔｏ４ 机 制 还可采用 ６ｔｏ４ 主机和纯 ＩＰｖ６ 主 机 之 间 通 过 ６ｔｏ４ 中 继 路 由 器 进 行通信。 ３．３ ６ｔｏ４ 隧道技术的实现方案
整 个 工 作 过 程 如 下 ： ６ｔｏ４ 主 机 Ａ 通 过 查 询 ＤＮＳ 获 得 ＩＰｖ６ 主 机 Ｃ 的 地 址 ， 由 于 Ｃ 所 在 的 网 络 是 ＣＥＲＮＥＴ ＩＰｖ６ 内 部 的 主 机， 因此得到的是 Ｃ 的本地 ＩＰｖ６ 地址， 而不是 ６ｔｏ４ 地址。Ａ 向 Ｃ 发送 ＩＰｖ６ 数据包， 该数据包被路由至本网络的 ６ｔｏ４ 路由器 Ｒ１， Ｒ１ 通 过 查 找 路 由 表 得 到 下 一 跳 的 ＩＰｖ６ 地 址 为 中 继 路 由 器 Ｒ３ 的 ６ｔｏ４ 地 址 ， 从 该 地 址 中 提 取 出 Ｃ 的 ＩＰｖ４ 地 址，以 此 作 为 目 的 ＩＰｖ４ 地 址 对 数 据 包 封 装 ， 建 立 一 条 从 Ｒ１ 到 Ｒ３ 的 隧 道 ， 并 将 ＩＰｖ６ 数 据 包 封 装 后 送 入 隧 道 进 行 传 输 。Ｒ３ 收 到 数 据 包 后 解 封 装， 得 到 一 个 ＩＰｖ６ 数 据 包 并 发 往 ＣＥＲＮＥＴ ＩＰｖ６， 通 过 纯 ＩＰｖ６ 路 由器 Ｒ２， 最终到达目的主机 Ｃ。
Ｃ 向 Ａ 发送 ＩＰｖ６ 数据包 时 ， 由 于 Ｒ３ 向 ＣＥＲＮＥＴ ＩＰｖ６ 内 部 宣告其对目的网络 ２００２：：／１６ 的 ６ｔｏ４ 主机的可达性， 该数据包在 ＣＥＲＮＥＴ ＩＰｖ６ 内会被路由至 Ｒ３， 并被送至 ６ｔｏ４ 接口。从 ＩＰｖ６ 数
据 包 的 目 的 地 址 中 提 取 出 Ａ 的 ＩＰｖ４ 地 址 ， 以 此 作 为 目 的 ＩＰｖ４ 地址对 数 据 包 封 装 ， 建 立 一 条 从 Ｒ３ 到 Ｒ１ 的 隧 道 ， 并 将 ＩＰｖ６ 数 据包封装后送入隧道进行传输。当 Ｒ１ 收到封装后的 ＩＰｖ４ 数据 包 解 封 装 ， 得 到 一 个 ＩＰｖ６ 数 据 包 并 在 子 网 内 继 续 转 发 ， 最 终 到 达目的主机 Ａ。 ３．４ 实验环境的配置 ３．４．１ 使用 ｃｉｓ ｃｏ 路由器实现 ＩＰ ｖ６ 隧道
ＩＳＡＴＡＰ 技术将 ＩＰｖ４ 地址夹入 ＩＰｖ６ 地址中， 当两台 ＩＳＡＴＡＰ 主 机 通 信 时 ， 可 自 动 抽 取 出 ＩＰｖ４ 地 址 建 立 隧 道 即 可 通 讯 ， 不 需 透过其它特殊网络设备。ＩＳＡＴＡＰ 技术不要求隧道端节点必须具 有 全 球 惟 一 的 ＩＰｖ４ 地 址 ， 只 要 双 栈 主 机 具 有 ＩＰｖ４ 单 播 地 址 即 可。 ３ ６ｔｏ４ 隧道技术分析与实现
ＲＦＣ３０５６ 描述了 ６ｔｏ４ 隧道的 基 本 原 理 和 构 成 框 架 ， 具 体 实 现时一般需要对细节重新设计。结合校园网的实际情况， 运用 ６ｔｏ４ 隧道技术， 我们设计了两种切实可行的过渡方案， 并建立了 局域网试验环境进行验证和实现。第一种方案是孤立的 ６ｔｏ４ 子 网之间的通信， 第二种是孤立的 ６ｔｏ４ 子网和 ＣＥＲＮＥＴ ＩＰｖ６ 试验 床的通信。前者只需要 ６ｔｏ４ 路由器， 而后者还要借助于 ６ｔｏ４ 中 继路由器进行中继。
６ｔｏ４ 主 机 使 用 全 球 地 址 前 缀 ２００２：ＡＡＢＢ：ＣＣＤＤ：：／４８， 其 中 ＡＡＢＢ：ＣＣＤＤ 是出口路由器的 ＩＰｖ４ 地址的十六进制表示，其中格 式 前 缀 ＦＰ 占 ３ 位 ， 值 为 ００１， 表 示 该 地 址 为 可 集 聚 全 球 单 播 地 址 ， 顶 级 集 聚 标 识 符 ＴＬＡ 占 １３ 位 ， 由 ＩＡＮＡ 分 配 的 数 值 是 ０ｘ０００２， 前缀中剩下的 ３２ 位是节点的 ＩＰｖ４ 地址。 ３．２ ６ｔｏ４ 的工作原理
２００６年第 ３ 期
福建电脑
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ＩＰ ｖ４ 到 ＩＰ ｖ６ 的过渡技术与 ６ｔｏ４ Ｔｕｎｎｅ ｌ 的实现
Hale Waihona Puke 郝海涛， 党小超（ 西北师范大学数信学院 甘肃 兰州 ７３００７０）
【摘 要】 在 ＩＰｖ４ 向 ＩＰｖ６ 过渡的初期，如何实现 ＩＰｖ６ 和 ＩＰｖ４ 的相互通信成为一个实际问题。本文对 ＩＰｖ４ 到 ＩＰｖ６ 的几种隧道技术进行了讨论， 并详细地研究了 ６ｔｏ４ 隧道技术的工作原理及实现方案。
６ｔｏ４ 隧道协议定义了 ３ 种通信实体：６ｔｏ４ 主机、６ｔｏ４ 路由器、 ６ｔｏ４ 中继路由器。６ｔｏ４ 主机指孤立 ＩＰｖ６ 网络中的纯 ＩＰｖ６ 主机， ６ｔｏ４ 路由器指 ＩＰｖ６ 站点中 的 出 口 路 由 器 ， ６ｔｏ４ 中 继 路 由 器 用 于 ６ｔｏ４ 主机和一般 ＩＰｖ６ 主机之间的通信。每台路由器或中继路由 器至少有一个 ６ｔｏ４ 地址接口和一个标准的 ＩＰｖ６ 地址接口。 ３．１ ６ｔｏ４ 隧道地址格式
根据隧道的建立方式， 可分为： ２．１ 手工配置隧道
手工配置隧道是一种端到端的机制， 需要对隧道两端的接 口指定 ＩＰｖ４ 地 址 ， 对 在 此 隧 道 上 传 递 的 所 有 ＩＰｖ６ 包 进 行 ＩＰｖ４ 封 装 时 ， 都 要 从 这 一 配 置 信 息 中 提 取 源 和 目 的 ＩＰｖ４ 地 址 ， 并 设 置必要的路由信息， 用以决定哪些 ＩＰｖ６ 包要经过隧道传递。 ２．２ 自动配置隧道
如 图 ２ 所 示 ， ６ｔｏ４ 主 机 Ａ 与 ＩＰｖ６ 主 机 Ｃ 通 信 ， Ｃ 是 ＣＥＲ－ ＮＥＴ ＩＰｖ６ 内 部 的 主 机 ， 路 由 器 Ｒ２ 为 纯 ＩＰｖ６ 路 由 器 。６ｔｏ４ 中 继 路由 器 Ｒ３ 位 于 ＣＥＲＮＥＴ ＩＰｖ６ 网 络 ， 除 了 具 有 ６ｔｏ４ 路 由 器 的 功 能外， 它还负责向 ＣＥＲＮＥＴ ＩＰｖ６ 宣告它对其他 ６ｔｏ４ 网络的可达 性， 同时向其他 ６ｔｏ４ 路由器宣告它对 ＣＥＲＮＥＴ ＩＰｖ６ 内各网络的 可达性。
６ｏｖｅｒ４ 是一种自 动 建 立 隧 道 的 机 制 ， 采 用 前 提 是 ＩＰｖ４ 网 络
设施支持 ＩＰｖ４ 多播。该机制适用于 ＩＰｖ６ 路由器上无直接物理链 路连接的孤立 ＩＰｖ６ 主机， 使得他们能够将 ＩＰｖ４ 广播域作为他们 的虚拟链路， 成为功能完全的 ＩＰｖ６ 节点。采用这种 方 法 连 接 的 ＩＰｖ６ 节点不需要 ＩＰｖ４ 兼容地址和手工配置隧道。 ２．６ ＩＳ ＡＴＡＰ 隧道
【关键字】 ＩＰｖ６；过渡；隧道技术；６ｔｏ４ 隧道
１ 前言 随着 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 的迅速发展， 现在广泛使用的 ＩＰｖ４ 协议 越 来
越显示出它的局限性。ＩＰ 地址枯竭、手工配置复杂、安全性不足、 服务质量不高等已经大大阻碍了 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 的快速发展。为了解决 ＩＰｖ４ 的 局 限 性，ＩＥＴＦ 推 出 了 ＩＰｖ６。ＩＰｖ６ 对 现 代 网 络 各 种 需 求 都 做 了 有 针 对 性 的 设 计 ， 包 括 简 化 ＩＰ 包 头 格 式 、支 持 主 机 地 址 自 动配置及提供 ＩＰ 报文的认证和加密等， 成为公认的下一代互联 网的核心协议。
３．３．１ 孤立的 ６ｔｏ４ 子网之间的通信 如图 １ 所 示 ， ６ｔｏ４ 主 机 Ａ 与 ６ｔｏ４ 主 机 Ｂ 通 信， 边 界 路 由 器
Ｒ１ 和 Ｒ２ 均为 ６ｔｏ４ 路由器， 它们之间通过 ６ｔｏ４ 隧道进行通信。
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２００６ 年第 ３ 期
整 个 工 作 过 程 如 下 ： 子 网 １ 的 ６ｔｏ４ 主 机 Ａ 通 过 查 询 ＤＮＳ 获得 ６ｔｏ４ 主机 Ｂ 的地址后，向其发送数据包，由于目的地 址 为 非 本地地址，该数据包会被路由至 ６ｔｏ４ 路由器 Ｒ１。Ｒ１ 查路由表，发 现 数 据 包 的 目 的 地 址 含 有 ６ｔｏ４ 前 缀 ２００２， 则 将 该 数 据 包 送 至 ６ｔｏ４ 封装接口。在那里， 从数据包的 ＩＰｖ６ 源 地 址 和 目 的 地 址 中 提出隧道两端的 ＩＰｖ４ 地址，然后用 ＩＰｖ４ 头部封装数据包，封装后 的 数 据 包 目 的 地 址 为 子 网 ２ 的 ６ｔｏ４ 路 由 器 Ｒ２ 的 ＩＰｖ４ 地 址，从 而建立一条从 Ｒ１ 到 Ｒ２ 的隧道， 并将封装后的数据包 送 入 隧 道 进行传输。Ｒ２ 收到数据包后对其进行解封装，去掉 ＩＰｖ４ 头部， 得 到 一 个 ＩＰｖ６ 数 据 包 ， 然 后 发 送 ， 直 到 数 据 包 最 后 到 达 ６ｔｏ４ 主 机 Ｂ。 ３．３．２ 孤立的 ６ｔｏ４ 子网和 ＣＥＲＮＥＴ ＩＰ ｖ６ 试验床的通信
这种隧道的建立和拆除是在隧道端点动态完成的。其端点 采用 ＩＰｖ４ 兼容的 ＩＰｖ６ 地址， 这 种 地 址 具 有 ０：：ＩＰｖ４ＡＤＤＲ／９６ 的 特殊格式， 其中 ＩＰｖ４ＡＤＤＲ 是节 点 的 全 球 唯 一 ＩＰｖ４ 地 址 。 隧 道 首 节 点 根 据 ＩＰｖ６ 数 据 报 头 部 的 ＩＰｖ６ 目 的 地 址 决 定 隧 道 的 尾 节 点 ＩＰｖ４ 地 址 ， 即：ＩＰｖ６ 地 址 去 掉 其 高 位 ９６ 位 后 剩 余 的 ＩＰｖ４ 地 址。 ２．３ 隧道代理
隧道代理是一种方便构造隧道的机制， 可以简化隧道的配 置过程， 适用于单个主机获取 ＩＰｖ６ 连接的情况。隧道代理要求 隧道的双方都支持双协议栈并有可用的 ＩＰｖ４ 连接， 主机通过隧 道代理和 ＩＰｖ６ ＩＳＰ 建立隧道， 访问外部 ＩＰｖ６ 资源。 ２．４ ６ｔｏ４ 隧道
６ｔｏ４ 要 求 采 用 自 动 从 节 点 的 ＩＰｖ４ 地 址 派 生 出 的 特 殊 ＩＰｖ６ 地址， 所以采用 ６ｔｏ４ 机制的节 点 必 须 至 少 具 有 一 个 全 球 惟 一 的 ＩＰｖ４ 地址。由于隧道端点的 ＩＰｖ４ 地址可以从 ＩＰｖ６ 地址中提取， 所以隧道是自动建立的， 这种机制适用于运行 ＩＰｖ６ 的 结 点 之 间 的互通。 ２．５ ６ｏｖｅ ｒ４ 隧道
由 于 ＩＰｖ４ 到 ＩＰｖ６ 的 过 渡 涉 及 到 大 量 网 络 设 备 的 更 新 和 应 用 软 件 的 重 新 部 署 ， 所 以 不 可 能 在 短 时 间 内 完 成 向 ＩＰｖ６ 的 转 变。为了完成 ＩＰｖ４ 向 ＩＰｖ６ 的平稳过渡， ＩＥＴＦ 的下一代转换工作 组提出了多种过渡技术， 主要包括： 双协议栈技术， 隧道技术和 协议转换技术。
本文从我校的校园 网 实 际 出 发 ， 讨 论 了 如 何 通 过 ６ｔｏ４ 隧 道 机制进行 ＩＰｖ６ 子网之间的通信， 以及怎样接入中国 教 育 和 科 研 计算机网的 ＩＰｖ６ 试验床。 ２ 隧道技术
所谓隧道， 就是在源端将 ＩＰｖ６ 的包封装在 ＩＰｖ４ 的包里， 然 后在目的端将其解封得到 ＩＰｖ６ 包。在隧道的入口处， 将 ＩＰｖ６ 包 封装 在 ＩＰｖ４ 的 包 中 ， 通 过 现 有 的 ＩＰｖ４ 的 路 由 体 系 来 传 递 ， 包 头 的 协 议 域 设 置 为 ４１， 表 示 这 个 包 是 一 个 ＩＰｖ６ 包 ， 以 便 在 隧 道 的 出口处恢复出被封装的 ＩＰｖ６ 包并传送给目的站点。
实 验 中 使 用 ｃｉｓｃｏ２５００ 路 由 器 ， ＩＯＳ ２５００ Ｓｏｆｔｗａｒｅ （Ｃ２５００－ ＩＳ－ Ｌ）， Ｖｅｒｓｉｏｎ １２．２（１５）Ｔ９， 利 用 ｉｐｖ４ 主 干 加 ｉｐｖ６ 的 ６ｔｏ４ 隧 道 结 合 ｉｐｖ６ 静态路由，实现 ６ｔｏ４ 子网之间的互通。
６ｔｏ４ 采用特殊的 ＩＰｖ６ 地址使在 ＩＰｖ４ 网络中的 ＩＰｖ６ 主 机 能 相互连接。此时 ＩＰｖ６ 路由器与其他的 ＩＰｖ６ 网络建立隧道连接， ６ｔｏ４ 遂道自动从 ＩＰｖ６ 地址的前缀中提取一个 ＩＰｖ４ 地址， 通过这 个机制， 网络能够配置 ＩＰｖ６ 而不需要向注册机构申请 ＩＰｖ６ 地址 空间， 这同时也简化了 ＩＳＰ 提供商的管理工作。此 外 ， ６ｔｏ４ 机 制 还可采用 ６ｔｏ４ 主机和纯 ＩＰｖ６ 主 机 之 间 通 过 ６ｔｏ４ 中 继 路 由 器 进 行通信。 ３．３ ６ｔｏ４ 隧道技术的实现方案
整 个 工 作 过 程 如 下 ： ６ｔｏ４ 主 机 Ａ 通 过 查 询 ＤＮＳ 获 得 ＩＰｖ６ 主 机 Ｃ 的 地 址 ， 由 于 Ｃ 所 在 的 网 络 是 ＣＥＲＮＥＴ ＩＰｖ６ 内 部 的 主 机， 因此得到的是 Ｃ 的本地 ＩＰｖ６ 地址， 而不是 ６ｔｏ４ 地址。Ａ 向 Ｃ 发送 ＩＰｖ６ 数据包， 该数据包被路由至本网络的 ６ｔｏ４ 路由器 Ｒ１， Ｒ１ 通 过 查 找 路 由 表 得 到 下 一 跳 的 ＩＰｖ６ 地 址 为 中 继 路 由 器 Ｒ３ 的 ６ｔｏ４ 地 址 ， 从 该 地 址 中 提 取 出 Ｃ 的 ＩＰｖ４ 地 址，以 此 作 为 目 的 ＩＰｖ４ 地 址 对 数 据 包 封 装 ， 建 立 一 条 从 Ｒ１ 到 Ｒ３ 的 隧 道 ， 并 将 ＩＰｖ６ 数 据 包 封 装 后 送 入 隧 道 进 行 传 输 。Ｒ３ 收 到 数 据 包 后 解 封 装， 得 到 一 个 ＩＰｖ６ 数 据 包 并 发 往 ＣＥＲＮＥＴ ＩＰｖ６， 通 过 纯 ＩＰｖ６ 路 由器 Ｒ２， 最终到达目的主机 Ｃ。
Ｃ 向 Ａ 发送 ＩＰｖ６ 数据包 时 ， 由 于 Ｒ３ 向 ＣＥＲＮＥＴ ＩＰｖ６ 内 部 宣告其对目的网络 ２００２：：／１６ 的 ６ｔｏ４ 主机的可达性， 该数据包在 ＣＥＲＮＥＴ ＩＰｖ６ 内会被路由至 Ｒ３， 并被送至 ６ｔｏ４ 接口。从 ＩＰｖ６ 数
据 包 的 目 的 地 址 中 提 取 出 Ａ 的 ＩＰｖ４ 地 址 ， 以 此 作 为 目 的 ＩＰｖ４ 地址对 数 据 包 封 装 ， 建 立 一 条 从 Ｒ３ 到 Ｒ１ 的 隧 道 ， 并 将 ＩＰｖ６ 数 据包封装后送入隧道进行传输。当 Ｒ１ 收到封装后的 ＩＰｖ４ 数据 包 解 封 装 ， 得 到 一 个 ＩＰｖ６ 数 据 包 并 在 子 网 内 继 续 转 发 ， 最 终 到 达目的主机 Ａ。 ３．４ 实验环境的配置 ３．４．１ 使用 ｃｉｓ ｃｏ 路由器实现 ＩＰ ｖ６ 隧道
ＩＳＡＴＡＰ 技术将 ＩＰｖ４ 地址夹入 ＩＰｖ６ 地址中， 当两台 ＩＳＡＴＡＰ 主 机 通 信 时 ， 可 自 动 抽 取 出 ＩＰｖ４ 地 址 建 立 隧 道 即 可 通 讯 ， 不 需 透过其它特殊网络设备。ＩＳＡＴＡＰ 技术不要求隧道端节点必须具 有 全 球 惟 一 的 ＩＰｖ４ 地 址 ， 只 要 双 栈 主 机 具 有 ＩＰｖ４ 单 播 地 址 即 可。 ３ ６ｔｏ４ 隧道技术分析与实现
ＲＦＣ３０５６ 描述了 ６ｔｏ４ 隧道的 基 本 原 理 和 构 成 框 架 ， 具 体 实 现时一般需要对细节重新设计。结合校园网的实际情况， 运用 ６ｔｏ４ 隧道技术， 我们设计了两种切实可行的过渡方案， 并建立了 局域网试验环境进行验证和实现。第一种方案是孤立的 ６ｔｏ４ 子 网之间的通信， 第二种是孤立的 ６ｔｏ４ 子网和 ＣＥＲＮＥＴ ＩＰｖ６ 试验 床的通信。前者只需要 ６ｔｏ４ 路由器， 而后者还要借助于 ６ｔｏ４ 中 继路由器进行中继。
６ｔｏ４ 主 机 使 用 全 球 地 址 前 缀 ２００２：ＡＡＢＢ：ＣＣＤＤ：：／４８， 其 中 ＡＡＢＢ：ＣＣＤＤ 是出口路由器的 ＩＰｖ４ 地址的十六进制表示，其中格 式 前 缀 ＦＰ 占 ３ 位 ， 值 为 ００１， 表 示 该 地 址 为 可 集 聚 全 球 单 播 地 址 ， 顶 级 集 聚 标 识 符 ＴＬＡ 占 １３ 位 ， 由 ＩＡＮＡ 分 配 的 数 值 是 ０ｘ０００２， 前缀中剩下的 ３２ 位是节点的 ＩＰｖ４ 地址。 ３．２ ６ｔｏ４ 的工作原理
２００６年第 ３ 期
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ＩＰ ｖ４ 到 ＩＰ ｖ６ 的过渡技术与 ６ｔｏ４ Ｔｕｎｎｅ ｌ 的实现
Hale Waihona Puke 郝海涛， 党小超（ 西北师范大学数信学院 甘肃 兰州 ７３００７０）
【摘 要】 在 ＩＰｖ４ 向 ＩＰｖ６ 过渡的初期，如何实现 ＩＰｖ６ 和 ＩＰｖ４ 的相互通信成为一个实际问题。本文对 ＩＰｖ４ 到 ＩＰｖ６ 的几种隧道技术进行了讨论， 并详细地研究了 ６ｔｏ４ 隧道技术的工作原理及实现方案。