摘要：2011年2月2日， 國際互聯(lián)網(wǎng)名稱和編號分配公司（ICANN）宣布全球IPv4地址耗盡，網(wǎng)絡(luò)過渡到IPv6是必然的事情?，F(xiàn)在還有大量的IPv4網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和應(yīng)用，從IPv4過渡到IPv6并非一朝一夕的事情，在一段時(shí)間里IPv4與IPv6會共存，然后被IPv6取代。在過渡期需要解決IPv4網(wǎng)絡(luò)與IPv6網(wǎng)絡(luò)之間的互聯(lián)互通問題。為此，IETF提出了多種過渡技術(shù)，該文重點(diǎn)介紹IPv4與IPv6過渡中幾種常用的隧道技術(shù)，介紹它們的工作機(jī)制并給出相應(yīng)的實(shí)現(xiàn)方法。

關(guān)鍵詞：IPv4；IPv6；隧道

中圖分類號：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）35-8394-02

Tunnel Technology of Transition from IPv4 to IPv6 and Realization

WEN Rui-ying

（Jiangmen Polytechnic， Jiangmen 529000，China）

Abstract： On February 2， 2011， the Internet corporation for assigned names and Numbers （ICANN） announced the global IPv4 addresses run out， network transition to IPv6 is inevitable. There are a lot of IPv4 network equipment and application of transition from IPv4 to IPv6 is not things， over a period of time the IPv4 and IPv6 will coexist and then replaced by the IPv6. IPv4 network and IPv6 network need to be solved in the transition between the connectivity problem. Therefore， IETF proposed a variety of transition technology， this article focuses on the IPv4 and IPv6 transition of several common tunnel technology， introduce their work mechanism and the corresponding implementation method is given.

Key words： IPv4； IPv6； tunnel

IPv4在網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展過程中起到了非常重要的作用，但I(xiàn)Pv4也有很多缺點(diǎn)，其中重大缺點(diǎn)之一是地址空間數(shù)量有限，隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，支持IP的新設(shè)備激增，如，移動電話， 消費(fèi)電子產(chǎn)品等。為此，需要更多的IP地址。 2011年2月2日， 國際互聯(lián)網(wǎng)名稱和編號分配公司（ICANN）宣布全球IPv4地址耗盡，意味著以后只能分配IPv6地址了，IPv6具更大的地址空間，無需NAT，沒有廣播地址，更簡單的報(bào)頭提高了路由器的效率，支持移動性和安全性。從IPv4到IPv6是一個(gè)逐漸的過渡過程，在過渡的初期IPv4與IPv6協(xié)議共存，然后IPv6成為主流逐步替換IPv4。目前實(shí)現(xiàn)IPv4與IPv6的相互通信主要有雙棧技術(shù)、隧道技術(shù)和地址/協(xié)議轉(zhuǎn)換技術(shù)。

1 IPv4到IPv6過渡技術(shù)

IPv4到IPv6過渡技術(shù)主要有以下三種

1） 雙棧技術(shù)：雙棧是過渡到IPv6的主要技術(shù)之一，它是一種集成方法，節(jié)點(diǎn)有兩個(gè)棧協(xié)議，在主機(jī)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上同時(shí)運(yùn)行IPv4和IPv6，雙棧節(jié)點(diǎn)根據(jù)目標(biāo)地址決定使用哪個(gè)棧協(xié)議。在路由器接口上配置IPv4和IPv6后，接口將立即使用雙棧，能夠同時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)IPv4和IPv6數(shù)據(jù)流。

雙棧技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是互通性好，易于理解；缺點(diǎn)是設(shè)備必須存儲兩個(gè)路由表，兩個(gè)路由協(xié)議拓?fù)浔恚€必須獨(dú)立處理每種協(xié)議等，管理開銷更高，故障排錯(cuò)，監(jiān)視等工作更復(fù)雜。

2） 隧道技術(shù)：隧道通過IPv4基礎(chǔ)設(shè)施將分離的IPv6網(wǎng)絡(luò)連接起來，只有邊緣設(shè)備需要雙棧，如果需要創(chuàng)建很多隧道，可擴(kuò)展性是個(gè)問題，隧道可手工配置，也可自動配置， 采用哪種方法取決于對可擴(kuò)展性的要求以及能忍耐的管理開銷。對IPv6而言， 隧道化是一種集成方法，它將IPv6分組封裝到 IPv4分組中，將IPv6孤島連接起來，無需將中間網(wǎng)絡(luò)升級到 IPv6。圖1是一個(gè)隧道化示例

圖1 隧道示例

3） 地址/協(xié)議轉(zhuǎn)換技術(shù)：NAT-PT是一種NAT擴(kuò)展，對于不能升級到IPv6的老式設(shè)備及在有些部署中提供轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換設(shè)備在IPv6分組和IPv4分組之間轉(zhuǎn)換，讓只支持IPv6設(shè)備能夠與只支持 IPv4 的設(shè)備通信。NAT-PT 設(shè)備維護(hù)著一個(gè)全局可路由的 IPv4 地址池，穿越IPv6/IPv4邊界建立會話時(shí)，這些地址將被動態(tài)分配給IPv6節(jié)點(diǎn)。NAT-PT的優(yōu)點(diǎn)之一是，無需對IPv6節(jié)點(diǎn)A做任何修改。

3 隧道技術(shù)及實(shí)現(xiàn)方法

1） 手動隧道：IPv6手動隧道的源IP和目的IP是手工配置的，并為隧道接口配置IPv6地址，隧道的端點(diǎn)地址由配置來決定，不需要為站點(diǎn)分配特殊的IPv6地址。采用手工配置隧道站點(diǎn)必須有可用的IPv4地址，邊界路由器需要支持雙棧。隧道實(shí)現(xiàn)的主要機(jī)制是把IPv6的報(bào)文當(dāng)成IPv4的載荷進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)來連接多個(gè)IPv6孤島。

隧道配置主要代碼：

RA（config）#interface tunnel 10

RA（config-if）#no ip address

RA（config-if）#ipv6 address 2014：2014：：1/64

RA（config-if）#tunnel source loopback 0

RA（config-if）#tunnel destination 192.168.2.1

RA（config-if）#tunnel mode ipv6ip

2） GRE隧道：GRE隧道和手動隧道非常相似，其配置方法也很相似，GRE隧道可為被IPv4分隔的IPv6網(wǎng)絡(luò)提供穩(wěn)定的點(diǎn)到點(diǎn)連接。GRE隧道在協(xié)議支持方面更加靈活，GRE隧道可在路由器與路由器之間，也可在路由器和主機(jī)之間創(chuàng)建。GRE本身并不提供安全功能，它只是一個(gè)封裝協(xié)議，可以使用Ipsec等加密技術(shù)向隧道IPv6流提供保密性、完整性和認(rèn)證服務(wù)。因GRE隧道的配置與手動隧道基本相同，所以就不給出配置代碼了。

3） 6to4隧道：6to4 隧道也稱為6-to-4隧道， 是一種自動隧道方法，6to4 隧道是 point-to-multipoint， 而不是point-to-point的隧道，邊緣路由器使用其隧道接口的IPv6地址內(nèi)嵌的IPv4地址自動創(chuàng)建6to4 隧道。

通過使用6to4隧道，可在公司網(wǎng)絡(luò)中快速部署IPv6，無需向ISP或注冊機(jī)構(gòu)神奇公有IPv6地址。6to4隧道使用專用的地址范圍“2002：：/16”，而一個(gè)6to4網(wǎng)絡(luò)可以表示為“2002：IPv4地址：：/48”，例如，IPv4地址為192.168.1.1（十六進(jìn)制為C0A80101），則IPv6地址前綴為2002：C0A8：0101：：/48。

隧道配置主要代碼：

RA（config）#interface tunnel 10

RA（config-if）#no ip address

RA（config-if）#ipv6 address 2002：C0A8：0101：：/128

RA（config-if）#tunnel source loopback 0

RA（config-if）#tunnel mode ipv6ip 6to4

4）ISATAP隧道

ISATAP隧道與6to4隧道極其相似，用于通過 IPv4網(wǎng)絡(luò)將IPv6網(wǎng)絡(luò)連接起來，在 IPv6地址中內(nèi)嵌IPv4地址，ISATAP 隧道旨在讓 IPv6主機(jī)能夠通過只支持IPv4的接入網(wǎng)連接到支持IPv6的中央路由器。ISATAP 隧道使用 IPv6 地址： 64位的前綴和EUI-64格式的64位接口ID組成。例如IPv4地址為192.168.1.1（十六進(jìn)制為C0A80101），則IPv6地址為12：12：：0000：5EFE： C0A8：0101，也可寫作12：12：：5EFE： C0A8：0101。

隧道配置主要代碼：

RA（config）#interface tunnel 10

RA（config-if）#no ip address

RA（config-if）#ipv6 address 12：12：：/64 eui-64

RA（config-if）#tunnel source loopback 0

RA（config-if）#tunnel mode ipv6ip isatap

4 結(jié)束語

IPv4與IPv6還會共存一段時(shí)間，在共存期間必須解決相互之間的通信問題。該文重點(diǎn)介紹了IPv4向IPv6過渡使用的隧道技術(shù)，分別對常用的幾種隧道技術(shù)作了介紹，并給出了隧道實(shí)現(xiàn)的主要代碼。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王浩.IPv4與IPv6相互轉(zhuǎn)換技術(shù)研究[J].計(jì)算機(jī)與數(shù)字工程，2010（1）.

[2] 沈慶偉.張霖.基于隧道的IPv4/IPv6過渡技術(shù)分析[J].計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展，2007（5）.

[3] 周玲.尹霞.吳建平.實(shí)現(xiàn)IPv4向IPv6過渡的隧道技術(shù)技術(shù)6to4 [J].計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2002（18）.

[4] 王曉峰.吳建平.崔勇.互聯(lián)網(wǎng)IPv6過渡技術(shù)綜述[J].小型微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，2006（3）.

[5] 王中震.IPv4至IPv6過渡技術(shù)方案的設(shè)計(jì)與實(shí)施[D].北京郵電大學(xué)，2012.endprint

隧道配置主要代碼：

RA（config）#interface tunnel 10

RA（config-if）#no ip address

RA（config-if）#ipv6 address 2014：2014：：1/64

RA（config-if）#tunnel source loopback 0

RA（config-if）#tunnel destination 192.168.2.1

RA（config-if）#tunnel mode ipv6ip

2） GRE隧道：GRE隧道和手動隧道非常相似，其配置方法也很相似，GRE隧道可為被IPv4分隔的IPv6網(wǎng)絡(luò)提供穩(wěn)定的點(diǎn)到點(diǎn)連接。GRE隧道在協(xié)議支持方面更加靈活，GRE隧道可在路由器與路由器之間，也可在路由器和主機(jī)之間創(chuàng)建。GRE本身并不提供安全功能，它只是一個(gè)封裝協(xié)議，可以使用Ipsec等加密技術(shù)向隧道IPv6流提供保密性、完整性和認(rèn)證服務(wù)。因GRE隧道的配置與手動隧道基本相同，所以就不給出配置代碼了。

3） 6to4隧道：6to4 隧道也稱為6-to-4隧道， 是一種自動隧道方法，6to4 隧道是 point-to-multipoint， 而不是point-to-point的隧道，邊緣路由器使用其隧道接口的IPv6地址內(nèi)嵌的IPv4地址自動創(chuàng)建6to4 隧道。

通過使用6to4隧道，可在公司網(wǎng)絡(luò)中快速部署IPv6，無需向ISP或注冊機(jī)構(gòu)神奇公有IPv6地址。6to4隧道使用專用的地址范圍“2002：：/16”，而一個(gè)6to4網(wǎng)絡(luò)可以表示為“2002：IPv4地址：：/48”，例如，IPv4地址為192.168.1.1（十六進(jìn)制為C0A80101），則IPv6地址前綴為2002：C0A8：0101：：/48。

隧道配置主要代碼：

RA（config）#interface tunnel 10

RA（config-if）#no ip address

RA（config-if）#ipv6 address 2002：C0A8：0101：：/128

RA（config-if）#tunnel source loopback 0

RA（config-if）#tunnel mode ipv6ip 6to4

4）ISATAP隧道

ISATAP隧道與6to4隧道極其相似，用于通過 IPv4網(wǎng)絡(luò)將IPv6網(wǎng)絡(luò)連接起來，在 IPv6地址中內(nèi)嵌IPv4地址，ISATAP 隧道旨在讓 IPv6主機(jī)能夠通過只支持IPv4的接入網(wǎng)連接到支持IPv6的中央路由器。ISATAP 隧道使用 IPv6 地址： 64位的前綴和EUI-64格式的64位接口ID組成。例如IPv4地址為192.168.1.1（十六進(jìn)制為C0A80101），則IPv6地址為12：12：：0000：5EFE： C0A8：0101，也可寫作12：12：：5EFE： C0A8：0101。

隧道配置主要代碼：

RA（config）#interface tunnel 10

RA（config-if）#no ip address

RA（config-if）#ipv6 address 12：12：：/64 eui-64

RA（config-if）#tunnel source loopback 0

RA（config-if）#tunnel mode ipv6ip isatap

4 結(jié)束語

IPv4與IPv6還會共存一段時(shí)間，在共存期間必須解決相互之間的通信問題。該文重點(diǎn)介紹了IPv4向IPv6過渡使用的隧道技術(shù)，分別對常用的幾種隧道技術(shù)作了介紹，并給出了隧道實(shí)現(xiàn)的主要代碼。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王浩.IPv4與IPv6相互轉(zhuǎn)換技術(shù)研究[J].計(jì)算機(jī)與數(shù)字工程，2010（1）.

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[3] 周玲.尹霞.吳建平.實(shí)現(xiàn)IPv4向IPv6過渡的隧道技術(shù)技術(shù)6to4 [J].計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2002（18）.

[4] 王曉峰.吳建平.崔勇.互聯(lián)網(wǎng)IPv6過渡技術(shù)綜述[J].小型微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，2006（3）.

[5] 王中震.IPv4至IPv6過渡技術(shù)方案的設(shè)計(jì)與實(shí)施[D].北京郵電大學(xué)，2012.endprint

隧道配置主要代碼：

RA（config）#interface tunnel 10

RA（config-if）#no ip address

RA（config-if）#ipv6 address 2014：2014：：1/64

RA（config-if）#tunnel source loopback 0

RA（config-if）#tunnel destination 192.168.2.1

RA（config-if）#tunnel mode ipv6ip

2） GRE隧道：GRE隧道和手動隧道非常相似，其配置方法也很相似，GRE隧道可為被IPv4分隔的IPv6網(wǎng)絡(luò)提供穩(wěn)定的點(diǎn)到點(diǎn)連接。GRE隧道在協(xié)議支持方面更加靈活，GRE隧道可在路由器與路由器之間，也可在路由器和主機(jī)之間創(chuàng)建。GRE本身并不提供安全功能，它只是一個(gè)封裝協(xié)議，可以使用Ipsec等加密技術(shù)向隧道IPv6流提供保密性、完整性和認(rèn)證服務(wù)。因GRE隧道的配置與手動隧道基本相同，所以就不給出配置代碼了。

3） 6to4隧道：6to4 隧道也稱為6-to-4隧道， 是一種自動隧道方法，6to4 隧道是 point-to-multipoint， 而不是point-to-point的隧道，邊緣路由器使用其隧道接口的IPv6地址內(nèi)嵌的IPv4地址自動創(chuàng)建6to4 隧道。

通過使用6to4隧道，可在公司網(wǎng)絡(luò)中快速部署IPv6，無需向ISP或注冊機(jī)構(gòu)神奇公有IPv6地址。6to4隧道使用專用的地址范圍“2002：：/16”，而一個(gè)6to4網(wǎng)絡(luò)可以表示為“2002：IPv4地址：：/48”，例如，IPv4地址為192.168.1.1（十六進(jìn)制為C0A80101），則IPv6地址前綴為2002：C0A8：0101：：/48。

隧道配置主要代碼：

RA（config）#interface tunnel 10

RA（config-if）#no ip address

RA（config-if）#ipv6 address 2002：C0A8：0101：：/128

RA（config-if）#tunnel source loopback 0

RA（config-if）#tunnel mode ipv6ip 6to4

4）ISATAP隧道

ISATAP隧道與6to4隧道極其相似，用于通過 IPv4網(wǎng)絡(luò)將IPv6網(wǎng)絡(luò)連接起來，在 IPv6地址中內(nèi)嵌IPv4地址，ISATAP 隧道旨在讓 IPv6主機(jī)能夠通過只支持IPv4的接入網(wǎng)連接到支持IPv6的中央路由器。ISATAP 隧道使用 IPv6 地址： 64位的前綴和EUI-64格式的64位接口ID組成。例如IPv4地址為192.168.1.1（十六進(jìn)制為C0A80101），則IPv6地址為12：12：：0000：5EFE： C0A8：0101，也可寫作12：12：：5EFE： C0A8：0101。

隧道配置主要代碼：

RA（config）#interface tunnel 10

RA（config-if）#no ip address

RA（config-if）#ipv6 address 12：12：：/64 eui-64

RA（config-if）#tunnel source loopback 0

RA（config-if）#tunnel mode ipv6ip isatap

4 結(jié)束語

IPv4與IPv6還會共存一段時(shí)間，在共存期間必須解決相互之間的通信問題。該文重點(diǎn)介紹了IPv4向IPv6過渡使用的隧道技術(shù)，分別對常用的幾種隧道技術(shù)作了介紹，并給出了隧道實(shí)現(xiàn)的主要代碼。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王浩.IPv4與IPv6相互轉(zhuǎn)換技術(shù)研究[J].計(jì)算機(jī)與數(shù)字工程，2010（1）.

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[3] 周玲.尹霞.吳建平.實(shí)現(xiàn)IPv4向IPv6過渡的隧道技術(shù)技術(shù)6to4 [J].計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2002（18）.

[4] 王曉峰.吳建平.崔勇.互聯(lián)網(wǎng)IPv6過渡技術(shù)綜述[J].小型微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，2006（3）.

[5] 王中震.IPv4至IPv6過渡技術(shù)方案的設(shè)計(jì)與實(shí)施[D].北京郵電大學(xué)，2012.endprint