大话IPv6的隧道技术

IPv6最开始设计并没有隧道技术，但IPv4实在应用太普及了，IPv6的网络改造不可能将IPv4的网络弃之不用，这样就要让IPv4和IPv6两种协议在同一个网络中共存。使用中，有些地方IPv6和IPv6之间，或者IPv4和IPv4之间的网络是隔离的，就需要将经过IPv4网络的IPv6打通，将经过IPv6网络的IPv4打通，IPv6隧道技术应运而生。隧道技术绝对是一种为了网络融合设立的标准，本质上就是报文头的多层叠加，这样极大地降低网络转发效率，因为以太网报文的最大长度是固定的，报文头长度占比越大，转发效率越低。不管是IPv6-Over-IPv4还是IPv4-Over-IPv6，其报文内容都要包含两个报文头，而且IPv6报文头本来就长，IPv4若本身就是MPLS网络，报文头的内容就更多了。

IPv6隧道已有不少种，比如：基于MPLS网络跑IPv6的6PE技术；基于GRE的IPv6隧道技术，其可以在IPv4的GRE隧道上承载IPv6数据报文；基于UNDP的IPv6隧道技术，其解决了传统NAT不能够支持IPv6-over-IPv4数据包穿越的问题，这种技术将IPv6数据封装在UDP载荷中穿越NAT，叫做Teredo隧道；还有用于简化隧道配置的代理技术，提供自动的配置手段；ISATAP隧道、手工隧道、IPv4兼容IPv6自动隧道等等，IPv6隧道形式多样，之所以这么多种，主要还是为了适配现有的IPv4网络，IPv4网络中GRE、MPLS、NAT等技术应用普遍，IPv6需要能够穿透这些网络才能真正达到与IPv4共存。IPv6隧道技术俨然已经成为IPv6技术的重要组成部分。

如今，全网开启建设IPv6网络的热潮，绝大多数是在现有的IPv4网络上改造，即保持原有的IPv4网络应用不变，再开通IPv6网络以便支持IPv6用户，两大网络技术共存到处都需要隧道技术。在这里我们不去具体讲这些隧道，每种隧道的特点和实现方式在网络上都能搜索得到，掌握起来也并不复杂，每台网络设备都会提供每种隧道如何使用和配置的指导。但是，如果真正想要用起来，必须要注意一些技术坑，避免掉进去，走很多弯路。

MTU问题

隧道使用首先要考虑MTU问题，隧道的最大传输单元和分段：IPv6的MTU最小值为1280字节，而经过tunnel后又增加了IPv4的包头使得数据包的MTU由1500减少到1480字节。带有隧道封装报文的报文头要比正常报文长，一个报文在加封装之前，还没有超过最大以太帧长，加上MTU就可能超过了，这种处于边界值的报文要处理好分片问题，否则就会因为报文长度问题而无法通过。隧道的MTU支持静态指定和动态协商，我们可以将隧道的MTU改大一些，这样避免出现加隧道后报文超过最大以太帧，要分片的问题，这样处理得当虽没有问题，但转发效率变低了。MTU加上了，也要考虑隧道链路上的其它设备是否支持，否则就会因为MTU的大小设置差异，导致一些处于两者之间的报文无法通过。有时这种情况还不容易排查，比如经过隧道的BGP邻居建立不起来，这就可能是BGP协议发送的长度不一的报文，有的无法通过所导致，这样的问题分析起来找到MTU的原因并不容易，如果能提前做好设计规划，就可以避免这点。

隧道邻居建立问题

IPv6隧道有很多种，但是基本在一个网络中只采用一种方式，而且一台网络设备也不支持同时配置两种以上的隧道，至少两个隧道之间的流量是无法互通的。所以，在隧道的类型选择上，根据网络需求最先要确定下来。隧道的建立非常简单，只要隧道两端的IP地址可达，就可以建立起隧道。IPv6的隧道还不像VXLAN隧道那么丰富，不支持水平分割，所以多见的都是只有一个隧道，将处于独立的两部分网络打通。既然只要可达就行，隧道两端的IP地址可以二层互通，也可以三层互通，还可以在隧道经过的链路上做各种的QoS。隧道类问题无外乎有无法建立、隧道震荡、不通这三种问题，原因可能千奇百怪，因设备而异。表面上看隧道实现比较复杂，其实问题并不多，就将隧道外部转发时，不看内层即可，而看内层转发时，不关心外层就行，与IPv6其它技术相比，隧道技术表面上看起来吓人，实际掌握起来并不复杂。

隧道安全

隧道要比普通的网络转发不安全，这是一定的，为何这样讲？是因为隧道要面临内外层两方面叠加的安全威胁。如果IPv4地址被欺骗，任何人都可以向隧道内想注入多少流量就注入多少流量，6over4还有可能受到地址欺骗攻击，外部伪造的6over4包有可能侵入6over4域内。由于隧道技术会在优化过程中屏蔽掉有效载荷以及很多语音电话和FTP客户端经常使用的临时端口，这将导致无法建立起有效的安全策略等问题。并且还可能导致网络在连接时出现其它类型的潜在错误，按照迈克•莫里斯在《回归思科子网》一文中所说的：“......次优路由，最大传输单元的问题，以及硬件和软件可扩展性方面的风险”都属于可能出现的情况。总之，隧道技术的安全问题将更加突出，对于那些特别关注网络安全的数据中心，如何建立一条安全的隧道是一个长期研究的课题，现在还缺少专门针对隧道方面的安全防护技术。

IPv6隧道是打通IPv4网络中的IPv6孤岛，IPv6网络中的IPv4孤岛的必要技术，经过2018年全网大张旗鼓地建设以来，涉及IPv6隧道的应用极小，绝大多数还是以开启IPv4/IPv6双栈为主要方式，随着IPv6部署的深入化，有些局域网络就可能涉及到隧道的应用，到时就要认真考虑本文所提到的问题。IPv6隧道虽然理论比较健全，但实际应用案例却很少，在实践中也可能会遇到新的问题。在IPv6全网改造进行的过程中，IPv6隧道作为一种应用特性，必将在网络改造中发挥重要作用。