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S7700, S7900, S9700 V200R012(C00&C10) 配置指南-IP业务

本文档介绍了IP业务的配置,具体包括IP地址配置、ARP配置、DHCP配置、DNS配置、mDNS网关配置、mDNS中继配置、UDP Helper配置、IP性能优化配置、IPv6基础配置、DHCPv6配置、IPv6 DNS配置、IPv6 over IPv4隧道配置和IPv4 over IPv6隧道配置。
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IPv6 over IPv4隧道

IPv6 over IPv4隧道

隧道(Tunnel)是一种封装技术。它利用一种网络协议来传输另一种网络协议,即利用一种网络传输协议,将其他协议产生的数据报文封装在自身的报文中,然后在网络中传输。隧道是一个虚拟的点对点的连接。一个Tunnel提供了一条使封装的数据报文能够传输的通路,并且在一个Tunnel的两端可以分别对数据报文进行封装及解封装。隧道技术就是指包括数据封装、传输和解封装在内的全过程。隧道技术是IPv6向IPv4过渡的一个重要手段。

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。

IPv6 over IPv4 隧道技术的基本原理如图12-3所示。

图12-3  IPv6 over IPv4 隧道原理

  1. 边界设备启动IPv4/IPv6双协议栈,并配置IPv6 over IPv4隧道。

  2. 边界设备在收到从IPv6网络侧发来的报文后,如果报文的目的地址不是自身且下一跳出接口为Tunnel接口,就要把收到的IPv6报文作为数据部分,加上IPv4报文头,封装成IPv4报文。

  3. 在IPv4网络中,封装后的报文被传递到对端的边界设备。

  4. 对端边界设备对报文解封装,去掉IPv4报文头,然后将解封装后的IPv6报文发送到IPv6网络中。

一个隧道需要有一个起点和一个终点,起点和终点确定了以后,隧道也就可以确定了。IPv6 over IPv4隧道的起点的IPv4地址必须为手工配置,而终点的确定有手工配置和自动获取两种方式。根据隧道终点的IPv4地址的获取方式不同可以将IPv6 over IPv4隧道分为手动隧道和自动隧道。
  • 手动隧道:手动隧道即边界设备不能自动获得隧道终点的IPv4地址,需要手工配置隧道终点的IPv4地址,报文才能正确发送至隧道终点。
  • 自动隧道:自动隧道即边界设备可以自动获得隧道终点的IPv4地址,所以不需要手工配置终点的IPv4地址,一般的做法是隧道的两个接口的IPv6地址采用内嵌IPv4地址的特殊IPv6地址形式,这样路由设备可以从IPv6报文中的目的IPv6地址中提取出IPv4地址。

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。

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手动隧道封装格式如图12-4所示。

图12-4  IPv6 over IPv4手动隧道封装格式

IPv6 over IPv4手动隧道转发机制为:当隧道边界设备的IPv6侧收到一个IPv6报文后, 根据IPv6报文的目的地址查找IPv6路由转发表,如果该报文是从此虚拟隧道接口转发出去,则根据隧道接口配置的隧道源端和目的端的IPv4地址进行封装。封装后的报文变成一个IPv4报文,交给IPv4协议栈处理。报文通过IPv4网络转发到隧道的终点。隧道终点收到一个隧道协议报文后,进行隧道解封装。并将解封装后的报文交给IPv6协议栈处理。

IPv6 over IPv4 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)。

IPv6 over IPv4 GRE隧道封装和传输过程如图12-5所示:

图12-5  IPv6 over IPv4 GRE隧道

IPv6 over IPv4 GRE隧道的在隧道的边界路由器的传输机制和IPv6 over IPv4手动隧道相同。GRE隧道的原理请参见S7700, S7900, S9700 V200R012(C00&C10) 配置指南-VPN》 GRE配置。

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6to4隧道和ISATAP隧道两种。

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。这是因为6to4地址是用IPv4地址做为网络标识,其地址格式如图12-6所示:

图12-6  6to4地址

  • FP:可聚合全球单播地址的格式前缀(Format Prefix),其值为001。
  • TLA:顶级聚合标识符(Top Level Aggregator),其值为0x0002。
  • SLA:站点级聚合标识符(Site Level Aggregator)。

6to4地址可以表示为2002::/16,而一个6to4网络可以表示为2002:IPv4地址::/48。6to4地址的网络前缀长度为64bit,其中前48bit(2002: a.b.c.d)被分配给路由器上的IPv4地址决定了,用户不能改变,而后16位(SLA)是由用户自己定义的。6to4隧道的封装和转发过程如图12-7所示。

图12-7  6to4隧道示例一

一个IPv4地址只能用于一个6to4隧道的源地址,如果一个边界设备连接了多个6to4网络使用同样的IPv4地址做为隧道的源地址,则使用6to4地址中的SLA ID来区分,但他们共用一个隧道。如图12-8即上述情况:

图12-8  6to4隧道示例二

ISATAP隧道

ISATAP(Intra-Site Automatic Tunnel Addressing Protocol)是另外一种自动隧道技术。ISATAP隧道同样使用了内嵌IPv4地址的特殊IPv6地址形式,只是和6to4不同的是,6to4是使用IPv4地址做为网络前缀,而ISATAP用IPv4地址做为接口标识。其接口标识符格式如图12-9所示:

图12-9  ISATAP地址接口标识格式

如果IPv4地址是全局唯一的,则u位为1,否则u位为0。g位是IEEE群体/个体标志。由于ISATAP是通过接口标识来表现的,所以,ISATAP地址有全局单播地址、链路本地地址、ULA地址、组播地址等形式。ISATAP地址的前64位是通过向ISATAP路由器发送请求来得到的,它可以进行地址自动配置。在ISATAP隧道的两端设备之间可以运行ND协议。ISATAP隧道将IPv4网络看作一个非广播的点到多点的链路(NBMA)。

ISATAP过渡机制允许在现有的IPv4网络内部署IPv6,该技术简单而且扩展性很好,可以用于本地站点的过渡。ISATAP支持IPv6站点本地路由和全局IPv6路由域,以及自动IPv6隧道。ISATAP同时还可以与NAT结合,从而可以使用站点内部非全局唯一的IPv4地址。典型的ISATAP隧道应用是在站点内部,所以,其内嵌的IPv4地址不需要是全局唯一的。

图12-10为ISATAP隧道一个典型应用场景:

图12-10  ISATAP隧道示例

如上图所示,在IPv4网络内部有两个双栈主机Host B和Host C,它们分别有一个私网IPv4地址。要使其具有ISATAP功能,需要进行如下操作:

  1. 首先配置ISATAP隧道接口,这时会根据IPv4地址生成ISATAP类型的接口ID。
  2. 根据接口ID生成一个ISATAP链路本地IPv6地址,生成链路本地地址以后,主机就有了在本地链路上进行IPv6通信的能力。
  3. 进行自动配置,主机获得IPv6全球单播地址、ULA地址等。
  4. 当主机与其它IPv6主机进行通讯时,从隧道接口转发,将从报文的下一跳IPv6地址中取出IPv4地址作为IPv4封装的目的地址。如果目的主机在本站点内,则下一跳就是目的主机本身,如果目的主机不在本站点内,则下一跳为ISATAP路由器的地址。

6PE

6PE是一种IPv4到IPv6的过渡技术,ISP可以利用已有的IPv4骨干网为分散用户的IPv6网络提供接入能力。6PE的主要思想是:IPv6供应商边缘6PE(IPv6 Provider Edge)设备将用户的IPv6路由信息转换为带有标签的IPv6路由信息,并且通过内部边界网关协议IBGP(Internal Border Gateway Protocol)会话扩散到ISP的IPv4骨干网中。6PE设备转发IPv6报文时,首先会将进入骨干网隧道的数据流打上标签。隧道可以是GRE隧道或者MPLS LSP等。当ISP想利用自己原有的IPv4或MPLS网络,使其通过MPLS具有IPv6能力时,只需要升级PE设备。所以对于运营商来说,使用6PE技术作为IPv6过渡机制是一个高效的解决方案。

6PE的典型组网图如图12-11所示:

图12-11  6PE示例

6PE的原理请参见《S7700, S7900, S9700 V200R012(C00&C10) 配置指南-MPLS》。

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更新时间:2018-09-03

文档编号:EDOC1100038451

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