基于華為USG6000v防火墻的IPv6隧道技術仿真實現

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2025）12-0012-05

Simulation Implementation of IPv6 Tunnel Technology Based on Huawei USG6000vFirewall

XU Dan， LI Qingping （Zhejiang Yuying College of Vocational Technology， Hangzhou 31oo18， China）

Abstract： With the rapid growth of the number of Intermet users and the continuous emergence of emerging technologies， IPv4 address resources arebecoming increasinglydepleted，which willead to new devices andservices beingunable toaccess theInternet.BydeployingGREtunneltechnologyand6over4tunneltechnology，IPv6packetsareencapsulatedinI4packets， which can seamlessly connect IPv6 devices on IPv4 infrastructurewithoutchangingtheexistingnetwork architecture，thereby alleviating the problem of IPv4 address shortage and achieving a smooth transition from IPv4 to IPv6.A simulation environment is builtntheUSG6oovfrewallplatfortotestthestabilityndsecurityofthetwotueltechnologies，soatoprovideaway to realize the smooth transition of the Internet in the future.

Keywords： USG6ooov firewall; IPv6; GRE tunnel technology; 6over4 tunnel technology

0 引言

1 IPv6隧道技術

自互聯網誕生以來，IPv4作為其核心技術，為全球數十億設備提供了網絡連接的可能。然而，隨著設備數量的激增和物聯網的興起，IPv4地址的局限性日益凸顯，地址空間枯竭的問題已成為制約互聯網發展的關鍵因素[1]。為解決這一問題，IPv6作為新一代互聯網協議應運而生。IPv6不僅提供了幾乎無限的地址空間，還改進了網絡結構設計，為未來互聯網發展奠定了堅實基礎。但由于IPv4和IPv6之間的兼容性問題，以及現有網絡設備和軟件升級至IPv6的巨大成本，IPv6的全面部署面臨諸多挑戰。隧道技術成為一種過渡方案，能夠在不同的IPv4和IPv6網絡之間架起橋梁，實現兩種協議的兼容[。基于華為USG6000v防火墻的IPv6隧道技術利用GRE隧道和6over4隧道，不僅實現數據傳輸的透明性，同時也保障數據傳輸的安全性。

IPv6隧道技術是指在IPv4網絡中通過封裝IPv6數據包，實現IPv6節點間通信的機制，該技術使IPv6數據能夠在不直接支持IPv6的IPv4基礎設施上傳輸，從而在IPv4互聯網中創建虛擬的IPv6網絡[3]。

通用路由封裝（GenericRoutingEncapsulationGRE）隧道是一種網絡隧道協議，用于在網絡間傳輸數據包，能夠封裝多種網絡協議。在GRE隧道中，IPv6數據包作為負載封裝在IPv4GRE包內，并通過網絡傳輸至對端。對端接收封裝的數據包后，將其解封裝還原為IPv6數據包，然后在IPv6網絡中傳遞，具有不受物理拓撲限制的靈活性，以及為數據提供加密和認證服務的安全性等特點。

6to4隧道是專為IPv6設計的自動隧道技術，通過將IPv6地址嵌入IPv4地址的方法建立隧道，實現方式為將IPv6地址封裝在IPv4地址中，其中IPv4地址的一部分來自IPv6地址的格式。當啟用6to4的IPv6節點發送數據包時，會將其封裝在IPv4頭部中并通過IPv4網絡傳輸。該技術具有適用于同時擁有IPv4和IPv6連接的環境、隧道可自動建立（無須預先定義隧道終點）、配置和維護成本相對較低等特點[5]。

2華為USG6000v防火墻特性

華為 USG6000v 防火墻是一款基于虛擬化技術設計的網絡安全產品，通過軟件定義的方式提供高靈活性、高性能的網絡防護功能。作為華為推出的網絡安全防護解決方案， USG6000v 防火墻能夠滿足企業對網絡安全性、可擴展性和易管理性的需求[。其核心特性如下[7]：

1）高性能與可擴展性。USG6000v能夠提供高性能的網絡安全防護，支持線性擴展，隨著企業規模的增長，可輕松增加處理能力。

2）虛擬化部署。 USG6000v 可部署在多種虛擬化平臺上，帶來靈活的服務部署和管理。

3）全面的安全防護。集成多種安全功能，包括入侵防御系統、反病毒、反垃圾郵件及URL過濾等。

4）IPv6支持。支持IPv6及其相關隧道技術（如GRE隧道和6to4隧道），助力平滑過渡到IPv6網絡。

5）易于管理。通過統一的管理界面可輕松配置和監控防火墻狀態，同時支持VPN和遠程訪問功能。

3華為USG6000v防火墻處理IPv6數據包流程

USG6000v防火墻通過6over4隧道處理數據包的流程如圖1所示。

圖1USG6000v防火墻通過6over4隧道處理數據包的流程具體介紹如下：

1）源主機（IPv6）生成IPv6數據包并發送至本地路由器。

2）本地路由器檢查路由表，發現目標地址需通過6over4隧道傳輸，遂將IPv6數據包封裝在IPv4數據包中。

3）封裝過程：本地路由器創建IPv4頭部，將IPv6數據包作為負載添加至IPv4數據包，其中IPv4頭部包含隧道的源IPv4地址和目的IPv4地址。

4）傳輸IPv4數據包：封裝后的IPv4數據包通過IPv4網絡傳輸至目的路由器。

5）目的路由器接收并處理IPv4數據包：支持6over4的目的路由器接收到IPv4數據包后，檢查內部是否包含IPv6數據包，若是6over4數據包，則解封IPv6數據包。

6）解封過程：目的路由器移除IPv4頭部，提取內部的IPv6數據包，由目的主機接收該IPv6數據包。

4 仿真平臺

eNSP（EnterpriseNetworkSimulationPlatform）是華為提供的網絡仿真平臺，主要用于學習、實踐和測試企業網絡場景，可完美呈現真實設備部署實景，支持大型網絡模擬及IPv6隧道技術[8]。

高度仿真是eNSP最顯著的特點之一。它能夠模擬華為AR路由器、x7系列交換機的大部分特性，涵蓋PC終端、Hub、云、幀中繼交換機等設備。這一功能使用戶在缺乏真實設備的情況下，也能進行貼近實際的網絡操作和實驗。平臺還支持通過真實網卡與真實網絡設備對接，以更真實地模擬網絡環境。此外，平臺提供模擬接口抓包功能，可直觀展示協議交互過程。

5場景部署與IP地址規劃

5.1仿真場景及拓撲圖

仿真場景由企業IPv6內網、企業IPv4內網、企業DMZ區域、外網IPv6區域四部分構成，如圖2所示。企業IPv6內網劃為Trust區，通過GRE隧道技術與其他網絡區域通信；企業IPv4內網自定義優先級priority為20，其服務器通過NAT64技術與其他網絡區域通信；企業DMZ區域劃為DMZ區；外網IPv6區域劃為Untrust區，通過6over4隧道技術與其他網絡區域通信。最終實現的目標為：內網能ping通外網、DMZ和IPv4區域，外網能ping通DMZ和IPv4區域，但不能ping通內網。

5.2 IP地址規劃及分配

IPv6地址規劃：一個IPv6地址可表示為128比特的二進制數，分成8個16位的塊，每個塊用冒號分隔，可用雙冒號代替多組連續的零，但雙冒號在一個地址中只能出現一次，如1001：1：：254。IPv6還包含一些附加信息，如擴展頭用于在IPv6數據包中添加額外信息等[。

圖2基于華為USG6000v防火墻的IPv6隧道技術拓撲圖

支持IPv6的動態主機配置協議（DynamicHostConfigurationProtocolforIPv6，DHCPv6）是用于IPv6網絡中為IPv6主機分配IP地址、IP前綴和其他網絡配置參數的有狀態協議，適用于需要集中管理大量設備的環境。其交互過程為：客戶端發送Solicit消息，定位服務器或中繼，確定當前環境是否存在服務器；服務器收到Solicit后，發送Advertise表明可提供DHCP服務；客戶端收到Advertise后，根據條件選擇服務器，發送Request請求相關配置和IPv6地址；服務器以Reply回應客戶端的Solicit、Request等消息，完成配置分配[10]。

企業IPv6內網通過AR1路由器自動分配IPv6地址，外網IPv6區域由AR5路由器以中繼（Relay）方式自動分配IPv6地址，企業IPv4內網、企業DMZ區域均通過手動方式配置IP地址，如表1所示。

表1IP地址規劃及配置

（續表）

6主要配置命令及解析

6.1 GRE隧道配置

在AR2和AR3上配置隧道Tunnel0/O/O，配置IPv6單播地址，開啟GRE隧道協議，同時指明源IP地址和目的IP地址，主要配置命令和相關解析如下：

interfaceTunnel0/O/0//定義隧道接口ipv6enable//開啟IPv6功能ipv6address1002：1：：1/64//配置IPv6地址tunnel-protocolgre//配置GRE隧道協議source10.0.0.1//指明源IP地址destination10.0.0.2//指明目的IP地址

6.2 6over4隧道配置

在AR2和AR3上配置隧道Tunnel0/O/0，配置IPv6單播地址，開啟6over4隧道協議，同時指明源IP地址和目的IP地址，主要配置命令和相關解析如下：interfaceTunnel0/0/0ipv6 enableipv6 address 3002：1：：1/64tunnel-protocolipv6-ipv4 //配置6over4隧道source 20.0.0.1destination 20.0.0.2

6.3 USG防火墻 6000v 配置

在防火墻中開啟IPv6功能和NAT64功能，配置NAT64的前綴，將端口分別加入防火墻的Trust、Untrust、DMZ和自定義區域，分別設置安全策略和NAT策略并配置和調用NAT地址池；另外，需在防火墻的連接端口配置nat64enable以開啟64轉換功能，主要配置命令和相關解析如下：

6.4其他相關配置

其他相關配置包括vlan劃分、路由配置以及DHCPv6動態地址池配置等，不再贅述。

7 結果驗證

7.1 動態IPv6地址的獲取情況

經測試，PC1和PC3能動態獲取IPv6地址，以PC3為例予以說明，如圖3所示。

7.2 網絡通信情況

構建GRE隧道和6over4隧道后，IPv6網段和IPv4網段之間能夠彼此通信，企業IPv6內網能ping通外網IPv6區域和DMZ區域，且收包率均為100% ，無丟包現象，分別如圖4、圖5、圖6所示。但外網IPv6區域不能ping通企業IPv6內網，如圖7所示。

8結論

通過華為 USG6000v 防火墻的IPv6隧道技術，實現GRE和6over4協議的有效結合，不僅解決IPv4地址空間枯竭的問題，還為IPv6的廣泛應用提供有力技術支持。研究表明，利用GRE隧道和6over4隧道技術可在不同網絡技術間建立安全、穩定的通信通道，使IPv6數據包能在IPv4網絡基礎設施中有效傳輸，為當前及未來網絡環境實施類似技術提供實際參考，尤其在促進網絡地址轉換和提高數據傳輸效率方面。

隨著IPv6網絡的逐漸普及，網絡安全問題將日益突出，未來研究可關注通過更先進的加密技術和隧道優化策略，提升數據傳輸過程中的安全性與效率。同時，面對物聯網設備的快速增長，如何有效管理大量IPv6地址亦是值得關注的問題。

參考文獻：

[1]李清平.基于ISATAP隧道技術的IPv4/IPv6物聯網智能家居仿真實現[J].廣東水利電力職業技術學院學報，2024，22（2）：44-48+58.

[2]李冬，于俊清，文瑞彬，等.基于IPv6的容器云內生安全機制[J].信息網絡安全，2023，23（12）：21-28.

[3]周凱.高校IPv6網絡部署的關鍵性技術研究[J].無線互聯科技，2019，16（15）：149-151.

[4]淡武強.基于IPv6overIPv4GRE隧道的網絡連通性實驗[J].網絡安全和信息化，2021（3）：78-80.

[5]黃琳，黃，蔣平.支持IPv4/IPv6雙棧的5G通信網絡可靠性組網部署研究[J].現代電子技術，2025，48（1）：102-106.

[6]張科學，呂鑫淼，鄭慶學，等.基于eNSP的智慧礦山網絡防火墻技術研究[J].中國煤炭，2024，50（8）：94-103.

[7]李清平，吳薇薇.IPv4/IPv6園區網隧道技術部署及性能分析[J].廣東農工商職業技術學院學報，2023，39（1）：13-17.

[8]張振鋒，吳南，王贊森.基于eNSP仿真平臺的中小型企業組網實驗與設計[J].網絡安全技術與應用，2023（12）：11-14.

[9]李振宇，丁勇，袁方，等.基于IPv6網絡的移動目標防御與訪問控制融合防護方法[J].計算機研究與發展，2022，59（5）：1105-1119.

[10]張博文，李冬，趙貽竹，等.IPv6地址驅動的云網絡內生安全機制研究[J].信息網絡安全，2024，24（1）：113-120.

作者簡介：徐丹（1986一），女，漢族，浙江嘉興人，講師，本科，研究方向：軟件開發；李清平（1969—），男，漢族，江西萍鄉人，教授，本科，研究方向：計算機網絡技術。