IPv4/IPv6隧道可分为两大类,分别是IPv6 over IPv4隧道和IPv4 over Pv6隧道。
(1)IPv6 over IPv4隧道
在IPv6网络彻底代替IPv4网络之前,首先具有IPv6协议栈的接入设备(包括RG和接入节点设备)就成为IPv4海洋中的IPv6“孤岛”。IPv6 over IPv4隧道技术的目的是利用现有的IPv4设施来为IPv6主机服务,使得各个分散的IPv6“孤岛”可以跨越IPv4网络相互通信。在IPv6报文通过IPv4网络时,无论哪种隧道机制都需要进行“封包——拆包”过程,即处于发送端的隧道端点将该IPv6报文封装在IPv4包中,将此IPv6包视为IPv4的负载数据,并将该IPv4包头的协议字段设置为41,以表示该IPv4封包的负载是一个IPv6封装包,然后在IPv4网络上传送该封装包。当协议字段标为41的IPv4封装包到达处于接收端的隧道端点时,该端点拆掉封装包的IPv4包头,取出IPv6封装包继续处理。
IPv6 over IPv4隧道技术包括GRE隧道技术、手工配置隧道技术、利用IPv4兼容地址的自动隧道技术,6over4技术,6to4技术,ISATAP技术,Teredo技术和6RD技术等。
与IPv6 over IPv4隧道技术相反,IPv4 over IPv6隧道技术是解决具有IPv4协议栈的接入设备成为IPv6网络中的孤岛通信问题,这种问题会在IPv6技术发展后期出现。
DS-Lite是一种典型的IPv4 over IPv6隧道技术,是“隧道技术(IPv4-in-IPv6隧道)”与“改进的NAT技术(以Tunnel-id/IPv6地址为NAT表索引)”的结合。DS-Lite隧道技术的工作原理是:用户侧设备将IPv4流量封装在IPv6隧道内,通过运营商的IPv6接入网络到达“网关”设备后终结IPv6隧道封装,再进行集中式NAT转换,最终转发至IPv4 Internet。
DS-Lite方案中有B4和AFTR两个基本功能模块,DS-Lite数据转发过程示意如图4所示。
图4 DS-Lite数据转发过程
(1)B4(Basic Bridging Broad Band Element)模块可集成部署在双栈家庭网关上或者通过软件部署在双栈主机接口功能上,其主要作用是在建立与AFTR模块之间的IPv6隧道之后,将IPv4报文封装进入隧道并转发出去。
(2)AFTR(Address Family Transition Router Element)模块可集成部署在运营商网络侧的BNG/SR,或PE路由器等设备上,其主要作用是在网络侧终结IPv6隧道后,对其中的IPv4报文作地址及端口号翻译,并转发至IPv4 Internet。