三种IPv6 中的隧道技术

隧道模式直接利用现有IPv4网络实现与IPv6网络的通信。

1、6PE

在核心网络是IPv4网络的情况下，如果要构建一个IPv6网络，可以通过在支持IPv6协议的边界路由器之间建立IPv6隧道，由这些隧道充当支持IPv6协议的点到点的连接。在这些边界路由器之间交换的IPv6分组可以封装在IPv4分组中，透明地在骨干网上传输。但这种方案在网络伸缩性方面不是太理想。为解决这个问题，可采用MPLS技术。在启动MPLS的IPv4骨干网上传输IPv6数据包。这个解决方案称为IPv6提供商边界路由器（6PE），它提供了一种可伸缩的IPv6早期部署的解决方方法。它有以下一些特点。

IPv6协议仅在特定PE路由器上实施。PE路由器使用多协议BGP（MP-BGP）会话在骨干网上交换IPv6路由信息。MPLS标签被PE路由器赋给IPv6路由，并直接在PE路由器之间交换，类似于VPN路由。另外，使用两层MPLS标签在MPLS骨干网上传输IPv6数据包。标签栈中的第一个标签是出口PE路由器的指定LDP标签。标签栈中的第二个标签是指定PE IPv6标签。

ISP可以利用现有的IPv4骨干网为其用户的IPv6网络提供接入能力。主要思想是：用户的IPv6路由信息转换为带有标签的IPv6路由信息，并且通过IBGP会话扩散到ISP的IPv4骨干网中。在转发IPv6报文时，当流量进入骨干网的隧道时，首先会被打上标签。当ISP想利用自己原有的IPv4/MPLS网络具备IPv6流量交换能力时，仅升级PE路由器就可以实现。对运营商而言，使用6PE特性作为IPv6过渡技术是一个高效的解决方案，实施风险比较低。

2、6VPE

6VPE的技术原理来源于IPv4中的BGP+MPLS+VNP，虽然叫作“IPv6VPN Provider Edge”，但并不是专门用来为IPv6用户提供VPN服务的一种技术。在6VPE技术中，用户网络（CE）采用的地址族既可以是IPv4也可以是IPv6，骨干网同样既可以是IPv4网络也可以是IPv6网络，因此，可以说6VPE是对IPv4BGP+MPLS+VPN的一种扩展。

6VPE的路由分发过程与6PE类似，也分为6个步骤：

1. 由IPv4/IPv6 IGP（如OSPF/OSPFv3、ISIS/ISISv6等）建立路由器之间的路由关系，将6VPE路由器的回环地址通知全网IP及其他6VPE路由器。
2. 通过IPv4/IPv6的标签分发协议（如LDP、RSVP-TE等）建立6VPE路由器之间的LSP，即建立6VPE路由器之间的MPLS隧道。
3. 6VPE路由器与IPv4/IPv6网络的CE路由器之间交换路由信息（通过IPv4/IPv6路由协议或配置静态路由）。
4. 6VPE路由器之间通过MP-BGP的扩展属性为各个VPN中的地址前缀发布路由可达性信息，并分配标签。如果6VPE路由器连接的用户网络使用IPv4协议，则路由可达性信息使用VPN-IPv4地址族；如果6VPE路由器连接的用户网络使用IPv6协议，则路由可达性信息使用新定义的VNP-IPv6地址族。
5. 6VPE路由器根据从CE及远端6VPE路由器发来的IPv6地址前缀可达性信息形成与不同VPN相关的IPv4/IPv6 VRF。
6. 6VPE路由器将IPv4/IPv6路由可达信息通过IPv4/IPv6路由协议分发给IPv4/IPv6 CE节点。

综上所述，6VPE定义了新的VPN-IPv6地址族，可以说6VPE的路由、标签信息的发布以及数据的转发过程与IPv4 MPLS VPN基本相同，这样也实现了从IPv4 VPN到IPv6 VPN的平滑过渡——只需要PE路由器支持VPN-IPv6地址族，并在建立BGP连接时使用上面所述的AFI/SAFI编码值进行BGP协商。

3、6over4

6over4的主要目的是让没有通过物理链路直接连接到IPv6路由器的IPv6主机能拥有IPv6主机的所有功能。它需要IPv4网络具有组播功能，以模拟虚拟的本地链路。如需要到其他链路的IPv6路由，则至少需要一个连接到相同IPv4网络的IPv6路由器具有6over4功能。

6over4可以实现在同一个IPv4网络内的所有主机能通过ND协议自动发现，同时，还可以通过路由协议自动学习到其他链路的路由信息。

6over4技术定义了将IPv6组播地址映射成IPv4组播地址的方法。这样，ND协议、路由协议便可以通过6over4隧道穿越IPv4网络进行传输，实现IPv6路由协议、邻居发现、自动配置等功能。

6over4是一种自动建立隧道的机制，在IPv4的多播域上承载IPv6的链路本地地址。与6to4不同的是，6over4利用IPv4的多播机制来实现虚拟链路，这种机制要求节点必须支持组播，并且要求节点内采用这种机制的主机和路由器都支持6over4。将IPv6的链路本地地址映射到IPv4的多播域，并且支持邻居发现，相当于IPv4的多播机制模拟IPv6的邻居发现功能。一旦发现IPv6的邻居，IPv6的主机就自动建立隧道通过IPv4网络。一台6over4的路由器在站点内广播它的IPv6网络前缀，这种机制不需要IPv4兼容的地址或手工配置的隧道，适用于一个站点的内部。当采用6over4的站点通过一台支持6over4的路由器与外界相连时，站点内的主机可以和外部IPv6站点进行通信。

具体的操作中需要注意如下两个问题。

• MTU：在IPv4域内的IPv6数据报的缺省MTU大小是1480B。因为IPv4的最小报头是20B，加上1480B正好是1500B，达到网络层数据报的最大值。当然，也可以通过路由通知消息来改变MTU的大小，或者进行手动配置，以更适合当前节点和链路的情况。有时，IPv6数据报的MTU对于一些中间的IPv4网络来说可能太大，这种情况下需要对IPv4数据报进行分片。由于中间节点的情况较难控制，因此在封装IPv6数据报的IPv4报文中不能设置为不分片。
• 数据报封装格式：6over4隧道的封装和一般隧道的数据报的封装一样，也是把IPv6数据报作为IPv4报文的载荷进行封装的，并加上IPv4的20B的最小报头，或者带有可选项的IPv4报头。

6over4隧道适用于IPv4网络中的IPv6孤立主机之间的通信，由于缺少支持IPv4多播功能的网络，6over4很少使用。