IPv6的隧道技術(shù)是怎樣的一項技術(shù)

IPv6最開始設(shè)計并沒有隧道技術(shù)，但IPv4實在應用太普及了，IPv6的網(wǎng)絡(luò)改造不可能將IPv4的網(wǎng)絡(luò)棄之不用，這樣就要讓IPv4和IPv6兩種協(xié)議在同一個網(wǎng)絡(luò)中共存。使用中，有些地方IPv6和IPv6之間，或者IPv4和IPv4之間的網(wǎng)絡(luò)是隔離的，就需要將經(jīng)過IPv4網(wǎng)絡(luò)的IPv6打通，將經(jīng)過IPv6網(wǎng)絡(luò)的IPv4打通，IPv6隧道技術(shù)應運而生。隧道技術(shù)絕對是一種為了網(wǎng)絡(luò)融合設(shè)立的標準，本質(zhì)上就是報文頭的多層疊加，這樣極大地降低網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)效率，因為以太網(wǎng)報文的最大長度是固定的，報文頭長度占比越大，轉(zhuǎn)發(fā)效率越低。不管是IPv6-Over-IPv4還是IPv4-Over-IPv6，其報文內(nèi)容都要包含兩個報文頭，而且IPv6報文頭本來就長，IPv4若本身就是MPLS網(wǎng)絡(luò)，報文頭的內(nèi)容就更多了。

IPv6隧道已有不少種，比如：基于MPLS網(wǎng)絡(luò)跑IPv6的6PE技術(shù)；基于GRE的IPv6隧道技術(shù)，其可以在IPv4的GRE隧道上承載IPv6數(shù)據(jù)報文；基于UNDP的IPv6隧道技術(shù)，其解決了傳統(tǒng)NAT不能夠支持IPv6-over-IPv4數(shù)據(jù)包穿越的問題，這種技術(shù)將IPv6數(shù)據(jù)封裝在UDP載荷中穿越NAT，叫做Teredo隧道；還有用于簡化隧道配置的代理技術(shù)，提供自動的配置手段；ISATAP隧道、手工隧道、IPv4兼容IPv6自動隧道等等，IPv6隧道形式多樣，之所以這么多種，主要還是為了適配現(xiàn)有的IPv4網(wǎng)絡(luò)，IPv4網(wǎng)絡(luò)中GRE、MPLS、NAT等技術(shù)應用普遍，IPv6需要能夠穿透這些網(wǎng)絡(luò)才能真正達到與IPv4共存。IPv6隧道技術(shù)儼然已經(jīng)成為IPv6技術(shù)的重要組成部分。

如今，全網(wǎng)開啟建設(shè)IPv6網(wǎng)絡(luò)的熱潮，絕大多數(shù)是在現(xiàn)有的IPv4網(wǎng)絡(luò)上改造，即保持原有的IPv4網(wǎng)絡(luò)應用不變，再開通IPv6網(wǎng)絡(luò)以便支持IPv6用戶，兩大網(wǎng)絡(luò)技術(shù)共存到處都需要隧道技術(shù)。在這里我們不去具體講這些隧道，每種隧道的特點和實現(xiàn)方式在網(wǎng)絡(luò)上都能搜索得到，掌握起來也并不復雜，每臺網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都會提供每種隧道如何使用和配置的指導。但是，如果真正想要用起來，必須要注意一些技術(shù)坑，避免掉進去，走很多彎路。

MTU問題

隧道使用首先要考慮MTU問題，隧道的最大傳輸單元和分段：IPv6的MTU最小值為1280字節(jié)，而經(jīng)過tunnel后又增加了IPv4的包頭使得數(shù)據(jù)包的MTU由1500減少到1480字節(jié)。帶有隧道封裝報文的報文頭要比正常報文長，一個報文在加封裝之前，還沒有超過最大以太幀長，加上MTU就可能超過了，這種處于邊界值的報文要處理好分片問題，否則就會因為報文長度問題而無法通過。隧道的MTU支持靜態(tài)指定和動態(tài)協(xié)商，我們可以將隧道的MTU改大一些，這樣避免出現(xiàn)加隧道后報文超過最大以太幀，要分片的問題，這樣處理得當雖沒有問題，但轉(zhuǎn)發(fā)效率變低了。MTU加上了，也要考慮隧道鏈路上的其它設(shè)備是否支持，否則就會因為MTU的大小設(shè)置差異，導致一些處于兩者之間的報文無法通過。有時這種情況還不容易排查，比如經(jīng)過隧道的BGP鄰居建立不起來，這就可能是BGP協(xié)議發(fā)送的長度不一的報文，有的無法通過所導致，這樣的問題分析起來找到MTU的原因并不容易，如果能提前做好設(shè)計規(guī)劃，就可以避免這點。

隧道鄰居建立問題

IPv6隧道有很多種，但是基本在一個網(wǎng)絡(luò)中只采用一種方式，而且一臺網(wǎng)絡(luò)設(shè)備也不支持同時配置兩種以上的隧道，至少兩個隧道之間的流量是無法互通的。所以，在隧道的類型選擇上，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)需求最先要確定下來。隧道的建立非常簡單，只要隧道兩端的IP地址可達，就可以建立起隧道。IPv6的隧道還不像VXLAN隧道那么豐富，不支持水平分割，所以多見的都是只有一個隧道，將處于獨立的兩部分網(wǎng)絡(luò)打通。既然只要可達就行，隧道兩端的IP地址可以二層互通，也可以三層互通，還可以在隧道經(jīng)過的鏈路上做各種的QoS。隧道類問題無外乎有無法建立、隧道震蕩、不通這三種問題，原因可能千奇百怪，因設(shè)備而異。表面上看隧道實現(xiàn)比較復雜，其實問題并不多，就將隧道外部轉(zhuǎn)發(fā)時，不看內(nèi)層即可，而看內(nèi)層轉(zhuǎn)發(fā)時，不關(guān)心外層就行，與IPv6其它技術(shù)相比，隧道技術(shù)表面上看起來嚇人，實際掌握起來并不復雜。

隧道安全

隧道要比普通的網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)不安全，這是一定的，為何這樣講？是因為隧道要面臨內(nèi)外層兩方面疊加的安全威脅。如果IPv4地址被欺騙，任何人都可以向隧道內(nèi)想注入多少流量就注入多少流量，6over4還有可能受到地址欺騙攻擊，外部偽造的6over4包有可能侵入6over4域內(nèi)。由于隧道技術(shù)會在優(yōu)化過程中屏蔽掉有效載荷以及很多語音電話和FTP客戶端經(jīng)常使用的臨時端口，這將導致無法建立起有效的安全策略等問題。并且還可能導致網(wǎng)絡(luò)在連接時出現(xiàn)其它類型的潛在錯誤，按照邁克?莫里斯在《回歸思科子網(wǎng)》一文中所說的：“。..。..次優(yōu)路由，最大傳輸單元的問題，以及硬件和軟件可擴展性方面的風險”都屬于可能出現(xiàn)的情況。總之，隧道技術(shù)的安全問題將更加突出，對于那些特別關(guān)注網(wǎng)絡(luò)安全的數(shù)據(jù)中心，如何建立一條安全的隧道是一個長期研究的課題，現(xiàn)在還缺少專門針對隧道方面的安全防護技術(shù)。

IPv6隧道是打通IPv4網(wǎng)絡(luò)中的IPv6孤島，IPv6網(wǎng)絡(luò)中的IPv4孤島的必要技術(shù)，經(jīng)過2018年全網(wǎng)大張旗鼓地建設(shè)以來，涉及IPv6隧道的應用極小，絕大多數(shù)還是以開啟IPv4/IPv6雙棧為主要方式，隨著IPv6部署的深入化，有些局域網(wǎng)絡(luò)就可能涉及到隧道的應用，到時就要認真考慮本文所提到的問題。IPv6隧道雖然理論比較健全，但實際應用案例卻很少，在實踐中也可能會遇到新的問題。在IPv6全網(wǎng)改造進行的過程中，IPv6隧道作為一種應用特性，必將在網(wǎng)絡(luò)改造中發(fā)揮重要作用。

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