試論IPv6隧道技術的研究與應用

劉 宇

(山西省晉中路橋建設集團有限公司，山西 晉中 030600)

0 引言

計算機網(wǎng)絡技術的快速化發(fā)展，使得互聯(lián)網(wǎng)被廣泛應用到了社會生活的各個方面。同時隨著物聯(lián)網(wǎng)、云計算、智能網(wǎng)絡等技術概念的產(chǎn)生，對于IP地址的需求量也呈現(xiàn)出了指數(shù)級的增長趨勢。由IPv4過渡向IPv6便可有效解決網(wǎng)絡地址資源所面臨的枯竭問題、移動性較差及安全問題。但基于目前的實際現(xiàn)狀來看，要想一步跨越到IPv6也是不現(xiàn)實的，IPv4到IPv6的過渡時期至少要存在相當長的一段時間，而在此過程當中隧道技術便可發(fā)揮出重要的作用價值，對此下文將重點對IPv6隧道技術的研究與應用展開具體分析。

1 IPv6隧道技術

在開展網(wǎng)絡規(guī)劃工作時，需確定出一項基本原則，即：依據(jù)當前的網(wǎng)絡發(fā)展現(xiàn)狀，針對不同階段的具體情況選用合適的部署方式，在確保當前的業(yè)務不發(fā)生中斷的前提下完成平穩(wěn)過渡。對于IPv6部署發(fā)展可分為以下三個階段：

1)初級發(fā)展階段。

在此階段當中主要是將IPv4網(wǎng)絡作為核心網(wǎng)絡架構，IPv6則為個別單獨存在。并且各單獨存在的IPv6不一定會存在于網(wǎng)絡拓撲邊緣位置，也可能會存在于IPv4網(wǎng)絡的環(huán)繞結構內部。需引起關注的一點是，IPv6作為獨立網(wǎng)絡的一種特殊情況為：某一獨立網(wǎng)絡系統(tǒng)內僅有1臺IPv6主機。網(wǎng)絡系統(tǒng)中的主機仍是以IPv4為主。在這一階段當中針對IPv6所面臨的獨立網(wǎng)絡連通問題主要可采用隧道技術來予以解決。

2)IPv6與IPv4共存階段。

在這一階段當中關于IPv6的應用已經(jīng)取得了較為明顯的發(fā)展，相關的IPv6業(yè)務發(fā)展以及網(wǎng)絡架構部署也已初具規(guī)模，起碼在網(wǎng)絡結構系統(tǒng)中占到了1/2以上，具備完全獨立自主的網(wǎng)絡架構，可直接經(jīng)由骨干網(wǎng)絡進行交互，可達到對IPv6流量的精準控制。然而也需注意到因IPv6網(wǎng)絡有可能需要跨越IPv4網(wǎng)絡來進行連通，因而也可能會用到隧道技術。然而，大規(guī)模的IPv6以及IPv4業(yè)務的共同存在，大量的結點仍為雙棧結點，此時不但要用到棧道技術，并且還必須采用兩種網(wǎng)絡技術間的翻譯手段。

3)IPv6主導階段。

此階段IPv6將完全取代IPv4，主要應用IPv4 Over IPv6隧道技術。

2 IPv6隧道技術的研究與應用

2.1 基礎功能測試設計

開展基礎功能測試設計的主要目的即為測試設備是否可以達到滿足最基礎的配置要求，隧道兩端能否互相連通，以及是否可以進行隧道信息統(tǒng)計。另外，還需針對設備隧道協(xié)議的實現(xiàn)是否和RFC協(xié)議內所要求的內容相一致展開檢驗測試工作。隧道轉發(fā)過程為：

1)起點發(fā)送IPv6報文，查詢對應IPv6報文目標地址及路由。

2)封裝入端點報文，新增IPv4報頭，將tunnel接口源端地址判斷為原地址，終端地址判斷為目標地址。

3)把完成封裝處理后的報文由隧道源頭一側轉發(fā)給IPv4。

4)封裝報文通過IPv4內的路由進行轉發(fā)，如果其中出現(xiàn)分片現(xiàn)象則應另行處理，在抵達目標地址，經(jīng)過合法性檢測后，依據(jù)協(xié)議判定為封裝報文并通過解封后還原IPv6報文。如圖1所示為IPv6封裝入IPv4報文。

2.2 技術實現(xiàn)與應用

各隧道模塊測試套均包含有測試用例以及與之相對應的測試拓撲及腳本?？紤]到腳本數(shù)量眾多，在本次研究中就通過由點及面的方式，分析測試用例。因需測試的腳本數(shù)量較多，基礎功能選用IPv4同時兼容IPv6的自動隧道分片測試功能來舉例說明。

因IPv6轉發(fā)路由器無法分片，因而可選用鏈路MTU發(fā)現(xiàn)機制獲取路徑內的需求傳輸單元。但需注意到若源節(jié)點和目標節(jié)點傳輸路徑已位于IPv6內，則會導致在封裝IPv4報頭后長度延長。相對于IPv6隧道為透明形式，僅有端點掌握隧道形式。即IPv6鏈路MTU發(fā)現(xiàn)機制也不能夠確定IPv6隧道穿越的IPv4鏈路MTU。不論怎樣，隧道起止點路由器間的通訊應確保能夠達到較好的分片正確性。所設計出的測試用例可表述為表1的形式。

表1 IPv4兼容IPv6自動隧道IPv4分片測試用例

3 結語

與傳統(tǒng)的IPv4相對比而言IPv6技術不但在地址空間方面有了較大幅度的提升，而且同時在移動性、拓展性以及安全性等多個方面均有顯著增強。基于復雜網(wǎng)絡環(huán)境下的IPv4與IPv6難以做到有效兼容，因此也就不斷發(fā)展并產(chǎn)生出了雙棧、隧道以及翻譯三項過渡性技術，其主要的作用價值即為實現(xiàn)IPv4向IPv6過渡階段的緊密銜接。在此過程當中隧道技術有著無可替代的重要意義，網(wǎng)絡設備對于隧道技術本身所發(fā)揮出的支持效果同樣顯得至關重要，因而針對網(wǎng)絡設備隧道技術開展相關的研究將是保障質量的一項關鍵性手段。

[1] 李 洋.基于隧道技術IPv4與IPv6雙協(xié)議棧網(wǎng)絡設計與實施[J].網(wǎng)絡安全技術與應用,2017(7):50-52,75.

[2] 劉義勇.基于隧道技術的IPv4/IPv6過渡機制研究分析[J].信息通信,2016(8):225-226.

[3] 吳英姣.基于雙協(xié)議棧和隧道技術的IPv6網(wǎng)絡性能分析[J].智慧健康,2016,2(4):25-28.

[4] 曾麗君,閔 芳.基于隧道技術的IPv6企業(yè)網(wǎng)的仿真設計[J].數(shù)字技術與應用,2015(5):38-39.