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1 隧道

1.1 隧道概述

1.1.1 IPv6 over IPv4隧道

1.1.2 IPv4 over IPv4 隧道

1.1.3 协议规范

1.2 隧道配置任务简介

1.3 配置Tunnel接口

1.4 配置IPv6 over IPv4隧道

1.4.1 配置步骤

1.4.2 配置举例

1.5 配置IPv4 over IPv4隧道

1.5.1 配置步骤

1.5.2 配置举例

1.6 隧道显示和维护

1.7 常见错误配置举例

1.7.1 故障现象

1.7.2 故障分析

1.7.3 处理过程

1 隧道

1.1  隧道概述

隧道技术是一种封装技术，即一种网络协议将其他网络协议的数据报文封装在自己的报文中，然后在网络中传输。封装后的数据报文在网络中传输的路径，称为隧道。隧道是一条虚拟的点对点连接，隧道的两端需要对数据报文进行封装及解封装。隧道技术就是指包括数据封装、传输和解封装在内的全过程。

隧道技术具有以下用途：

·     作为过渡技术，实现IPv4和IPv6网络互通，如IPv6 over IPv4隧道技术。

·     创建VPN（Virtual Private Network，虚拟专用网络），如IPv4 over IPv4隧道、IPv4/IPv6 over IPv6隧道、GRE（Generic Routing Encapsulation，通用路由封装）、DVPN（Dynamic Virtual Private Network，动态虚拟专用网络）和IPsec隧道技术。

·     实现流量工程，避免由于负载不均衡导致网络拥塞，如MPLS TE（Multiprotocol Label Switching Traffic Engineering，多协议标记交换流量工程）。

本文只介绍IPv6 over IPv4隧道和IPv4 over IPv4隧道。如无特殊说明，下文中的隧道技术均指此类隧道。

1.1.1  IPv6 over IPv4隧道

1. IPv6 over IPv4隧道原理

如图1-1所示，IPv6 over IPv4隧道是在IPv6数据报文前封装上IPv4的报文头，通过隧道使IPv6报文穿越IPv4网络，实现隔离的IPv6网络互通。IPv6 over IPv4隧道两端的设备必须支持IPv4/IPv6双协议栈，即同时支持IPv4协议和IPv6协议。

图1-1 IPv6 over IPv4隧道原理图

IPv6 over IPv4隧道对报文的处理过程如下：

(1)     IPv6网络中的主机发送IPv6报文，该报文到达隧道的源端设备Device A。

(2)     Device A根据路由表判定该报文要通过隧道进行转发后，在IPv6报文前封装上IPv4的报文头，通过隧道的实际物理接口将报文转发出去。IPv4报文头中的源IP地址为隧道的源端地址，目的IP地址为隧道的目的端地址。

(3)     封装报文通过隧道到达隧道目的端设备（或称隧道终点）Device B，Device B判断该封装报文的目的地是本设备后，将对报文进行解封装。

(4)     Device B根据解封装后的IPv6报文的目的地址处理该IPv6报文。如果目的地就是本设备，则将IPv6报文转给上层协议处理；否则，查找路由表转发该IPv6报文。

1.1.2  IPv4 over IPv4 隧道

IPv4 over IPv4隧道（RFC 1853）是对IPv4报文进行封装，使得一个IPv4网络的报文能够在另一个IPv4网络中传输。例如，运行IPv4协议的两个子网位于不同的区域，并且这两个子网都使用私网地址时，可以通过建立IPv4 over IPv4隧道，实现两个子网的互联。

1. 报文封装及解封装

图1-2 IPv4 over IPv4隧道原理图

报文在隧道中传输经过封装与解封装两个过程，以上图为例说明这两个过程：

·     封装过程

Device A连接IPv4主机所在子网的接口收到IPv4报文后，首先交由IPv4协议栈处理。IPv4协议栈根据IPv4报文头中的目的地址判断该报文需要通过隧道进行转发，则将此报文发给Tunnel接口。

Tunnel接口收到此报文后，在IPv4报文外再封装一个IPv4报文头，封装的报文头中源IPv4地址为隧道的源端地址，目的IPv4地址为隧道的目的端地址。封装完成后将报文重新交给IPv4协议栈处理，IPv4协议栈根据添加的IPv4报文头查找路由表，转发报文。

·     解封装过程

解封装过程和封装过程相反。Device B从接口收到IPv4报文后，将其送到IPv4协议栈处理。IPv4协议栈检查接收到的IPv4报文头中的协议号。如果协议号为4（表示封装的报文为IPv4报文），则将此IPv4报文发送到隧道模块进行解封装处理。解封装之后的IPv4报文将重新被送到IPv4协议栈进行二次路由处理。

1.1.3  协议规范

与隧道技术相关的协议规范有：

·     RFC 1853：IP in IP Tunneling

·     RFC 2473：Generic Packet Tunneling in IPv6 Specification

·     RFC 2893：Transition Mechanisms for IPv6 Hosts and Routers

·     RFC 3056：Connection of IPv6 Domains via IPv4 Clouds

1.2  隧道配置任务简介

表1-1 隧道配置任务简介

1.3  配置Tunnel接口

配置Tunnel接口前的准备工作：

·     在创建Tunnel接口前，需要先配置全局类型VLAN接口资源预留。每创建一个Tunnel接口，需要预留两个全局类型VLAN接口资源。关于全局类型VLAN接口资源预留的详细介绍，请参见“二层技术-以太网交换配置指导”中的“VLAN”。

·     配置Tunnel接口时，封装后的报文不能根据目的地址和路由表进行第二次三层转发，需要将封装后的报文发送给业务环回组，由业务环回组将报文回送给转发模块后，再进行三层转发。因此，需要创建tunnel类型的业务环回组，以实现隧道报文的接收和发送。关于业务环回组的创建和配置，请参见“二层技术-以太网交换配置指导”中的“业务环回组”。

隧道两端的设备上，需要创建虚拟的三层接口，即Tunnel接口，以便隧道两端的设备利用Tunnel接口发送报文、识别并处理来自隧道的报文。

表1-2 配置Tunnel接口

1.4  配置IPv6 over IPv4隧道

1.4.1  配置步骤

配置Tunnel接口前的准备工作：

·     在创建Tunnel接口前，需要先配置全局类型VLAN接口资源预留。每创建一个Tunnel接口，需要预留两个全局类型VLAN接口资源。关于全局类型VLAN接口资源预留的详细介绍，请参见“二层技术-以太网交换配置指导”中的“VLAN”。

·     配置Tunnel接口时，封装后的报文不能根据目的地址和路由表进行第二次三层转发，需要将封装后的报文发送给业务环回组，由业务环回组将报文回送给转发模块后，再进行三层转发。因此，需要创建tunnel类型的业务环回组，以实现隧道报文的接收和发送。关于业务环回组的创建和配置，请参见“二层技术-以太网交换配置指导”中的“业务环回组”。

配置IPv6 over IPv4隧道时，需要注意：

·     在本端设备上为隧道指定的目的端地址，应该与在对端设备上为隧道指定的源端地址相同；在本端设备上为隧道指定的源端地址，应该与在对端设备上为隧道指定的目的端地址相同。

·     在同一台设备上，隧道模式相同的Tunnel接口建议不要同时配置完全相同的源端地址和目的端地址。

·     如果封装前IPv6报文的目的IPv6地址与Tunnel接口的IPv6地址不在同一个网段，则必须配置通过Tunnel接口到达目的IPv6地址的转发路由，以便需要进行封装的报文能正常转发。用户可以配置静态路由，指定到达目的IPv6地址的路由出接口为本端Tunnel接口或下一跳为对端Tunnel接口地址。用户也可以配置IPv6 BGP动态路由，在Tunnel接口使能IPv6 BGP动态路由协议。在隧道的两端都要进行此项配置，配置的详细情况请参见“三层技术-IP路由配置指导”中的“IPv6静态路由”或“BGP”。

表1-3 配置IPv6 over IPv4隧道

1.4.2  配置举例

1. 组网需求

如图1-3所示，两个IPv6网络分别通过Switch A和Switch B与IPv4网络连接，要求在Switch A和Switch B之间建立IPv6 over IPv4隧道，使两个IPv6网络可以互通。

2. 组网图

图1-3 IPv6 over IPv4隧道组网图

3. 配置步骤

(1)     配置Switch A

# 配置接口Vlan-interface100的地址。

<SwitchA> system-view

[SwitchA] interface vlan-interface 100

[SwitchA-Vlan-interface100] ip address 192.168.100.1 255.255.255.0

[SwitchA-Vlan-interface100] quit

# 配置接口Vlan-interface101的IPv6地址。

[SwitchA] interface vlan-interface 101

[SwitchA-Vlan-interface101] ipv6 address 3002::1 64

[SwitchA-Vlan-interface101] quit

# 配置全局类型的预留VLAN 3001和VLAN 3002接口资源。

[SwitchA] reserve-vlan-interface 3001 to 3002 global

# 创建业务环回组1，并配置服务类型为tunnel。

[SwitchA] service-loopback group 1 type tunnel

# 将接口FortyGigE1/0/3加入业务环回组1。

[SwitchA] interface FortyGigE 1/0/3

[SwitchA-FortyGigE1/0/3] port service-loopback group 1

[SwitchA-FortyGigE1/0/3] quit

# 创建模式为IPv6 over IPv4隧道的接口Tunnel0。

[SwitchA] interface tunnel 0 mode ipv6-ipv4

# 配置Tunnel0接口的IPv6地址。

[SwitchA-Tunnel0] ipv6 address 3001::1/64

# 配置Tunnel0接口的源接口为Vlan-interface100。

[SwitchA-Tunnel0] source vlan-interface 100

# 配置Tunnel0接口的目的端地址（Switch B的Vlan-interface100的IP地址）。

[SwitchA-Tunnel0] destination 192.168.50.1

[SwitchA-Tunnel0] quit

# 配置从Switch A经过Tunnel0接口到IPv6 network 2的静态路由。

[SwitchA] ipv6 route-static 3003:: 64 tunnel 0

(2)     配置Switch B

# 配置接口Vlan-interface100的地址。

<SwitchB> system-view

[SwitchB] interface vlan-interface 100

[SwitchB-Vlan-interface100] ip address 192.168.50.1 255.255.255.0

[SwitchB-Vlan-interface100] quit

# 配置接口Vlan-interface101的IPv6地址。

[SwitchB] interface vlan-interface 101

[SwitchB-Vlan-interface101] ipv6 address 3003::1 64

[SwitchB-Vlan-interface101] quit

# 配置全局类型的预留VLAN 3001和VLAN 3002接口资源。

[SwitchB] reserve-vlan-interface 3001 to 3002 global

# 创建业务环回组1，并配置服务类型为tunnel。

[SwitchB] service-loopback group 1 type tunnel

# 将接口FortyGigE1/0/3加入业务环回组1。

[SwitchB] interface FortyGigE 1/0/3

[SwitchB-FortyGigE1/0/3] port service-loopback group 1

[SwitchB-FortyGigE1/0/3] quit

# 创建模式为IPv6 over IPv4隧道的接口Tunnel0。

[SwitchB] interface tunnel 0 mode ipv6-ipv4

# 配置Tunnel0接口的IPv6地址。

[SwitchB-Tunnel0] ipv6 address 3001::2/64

# 配置Tunnel0接口的源接口为Vlan-interface100。

[SwitchB-Tunnel0] source vlan-interface 100

# 配置Tunnel0接口的目的端地址（Switch A的Vlan-interface100的IP地址）。

[SwitchB-Tunnel0] destination 192.168.100.1

[SwitchB-Tunnel0] quit

# 配置从Switch B经过Tunnel0接口到IPv6 network 1的静态路由。

[SwitchB] ipv6 route-static 3002:: 64 tunnel 0

4. 验证配置

# 完成上述配置后，在Switch A和Switch B上分别执行display ipv6 interface命令，可以看出Tunnel0接口处于up状态。（具体显示信息略）

# 从Switch A和Switch B上可以Ping通对端的Vlan-int101接口的IPv6地址。下面仅以Switch A为例。

[SwitchA] ping ipv6 3003::1

Ping6(56 data bytes) 3001::1 --> 3003::1, press CTRL_C to break

56 bytes from 3003::1, icmp_seq=0 hlim=64 time=45.000 ms

56 bytes from 3003::1, icmp_seq=1 hlim=64 time=10.000 ms

56 bytes from 3003::1, icmp_seq=2 hlim=64 time=4.000 ms

56 bytes from 3003::1, icmp_seq=3 hlim=64 time=10.000 ms

56 bytes from 3003::1, icmp_seq=4 hlim=64 time=11.000 ms

--- Ping6 statistics for 3003::1 ---

5 packet(s) transmitted, 5 packet(s) received, 0.0% packet loss

round-trip min/avg/max/std-dev = 4.000/16.000/45.000/14.711 ms

1.5  配置IPv4 over IPv4隧道

1.5.1  配置步骤

配置Tunnel接口前的准备工作：

·     在创建Tunnel接口前，需要先配置全局类型VLAN接口资源预留。每创建一个Tunnel接口，需要预留两个全局类型VLAN接口资源。关于全局类型VLAN接口资源预留的详细介绍，请参见“二层技术-以太网交换配置指导”中的“VLAN”。

·     配置Tunnel接口时，封装后的报文不能根据目的地址和路由表进行第二次三层转发，需要将封装后的报文发送给业务环回组，由业务环回组将报文回送给转发模块后，再进行三层转发。因此，需要创建tunnel类型的业务环回组，以实现隧道报文的接收和发送。关于业务环回组的创建和配置，请参见“二层技术-以太网交换配置指导”中的“业务环回组”。

配置IPv4 over IPv4隧道时，需要注意：

·     在本端设备上为隧道指定的目的端地址，应该与在对端设备上为隧道指定的源端地址相同；在本端设备上为隧道指定的源端地址，应该与在对端设备上为隧道指定的目的端地址相同。

·     在同一台设备上，隧道模式相同的Tunnel接口建议不要同时配置完全相同的源端地址和目的端地址。

·     本端隧道接口的IPv4地址与隧道的目的端地址不能在同一个网段内。

·     如果封装前IPv4报文的目的IPv4地址与Tunnel接口的IPv4地址不在同一个网段，则必须配置通过Tunnel接口到达目的IPv4地址的转发路由，以便需要进行封装的报文能正常转发。用户可以配置静态路由，指定到达目的IPv4地址的路由出接口为本端Tunnel接口或下一跳为对端Tunnel接口地址。用户也可以配置BGP动态路由，在Tunnel接口使能BGP动态路由协议。在隧道的两端都要进行此项配置，配置的详细情况请参见“三层技术-IP路由配置指导”中的“静态路由”或“BGP”。

·     配置经过隧道接口的路由时，路由的目的地址不能与该隧道的目的端地址在同一个网段内。

表1-4 配置IPv4 over IPv4隧道

1.5.2  配置举例

1. 组网需求

运行IP协议的两个子网Group 1和Group 2位于不同的区域，这两个子网都使用私网地址。通过在交换机Switch A和交换机Switch B之间建立IPv4 over IPv4隧道，实现两个子网的互联。

2. 组网图

图1-4 IPv4 over IPv4隧道组网图

3. 配置步骤

(1)     配置Switch A

# 配置接口Vlan-interface100的地址。

<SwitchA> system-view

[SwitchA] interface vlan-interface 100

[SwitchA-Vlan-interface100] ip address 10.1.1.1 255.255.255.0

[SwitchA-Vlan-interface100] quit

# 配置接口Vlan-interface101（隧道的实际物理接口）的地址。

[SwitchA] interface vlan-interface 101

[SwitchA-Vlan-interface101] ip address 2.1.1.1 255.255.255.0

[SwitchA-Vlan-interface101] quit

# 配置全局类型的预留VLAN 3001和VLAN 3002接口资源。

[SwitchA] reserve-vlan-interface 3001 to 3002 global

# 创建业务环回组1，并配置服务类型为tunnel。

[SwitchA] service-loopback group 1 type tunnel

# 将接口FortyGigE1/0/3加入业务环回组1。

[SwitchA] interface FortyGigE 1/0/3

[SwitchA-FortyGigE1/0/3] port service-loopback group 1

[SwitchA-FortyGigE1/0/3] quit

# 创建模式为IPv4 over IPv4隧道的接口Tunnel1。

[SwitchA] interface tunnel 1 mode ipv4-ipv4

# 配置Tunnel1接口的IP地址。

[SwitchA-Tunnel1] ip address 10.1.2.1 255.255.255.0

# 配置Tunnel1接口的源端地址（Vlan-interface101的IP地址）。

[SwitchA-Tunnel1] source 2.1.1.1

# 配置Tunnel1接口的目的端地址（Switch B的Vlan-interface101的IP地址）。

[SwitchA-Tunnel1] destination 3.1.1.1

[SwitchA-Tunnel1] quit

# 配置从Switch A经过Tunnel1接口到Group 2的静态路由。

[SwitchA] ip route-static 10.1.3.0 255.255.255.0 tunnel 1

(2)     配置Switch B

# 配置接口Vlan-interface100的地址。

<SwitchB> system-view

[SwitchB] interface vlan-interface 100

[SwitchB-Vlan-interface100] ip address 10.1.3.1 255.255.255.0

[SwitchB-Vlan-interface100] quit

# 配置接口Vlan-interface101（隧道的实际物理接口）的地址。

[SwitchB] interface vlan-interface 101

[SwitchB-Vlan-interface101] ip address 3.1.1.1 255.255.255.0

[SwitchB-Vlan-interface101] quit

# 配置全局类型的预留VLAN 3001和VLAN 3002接口资源。

[SwitchB] reserve-vlan-interface 3001 to 3002 global

# 创建业务环回组1，并配置服务类型为tunnel。

[SwitchB] service-loopback group 1 type tunnel

# 将接口FortyGigE1/0/3加入业务环回组1。

[SwitchB] interface FortyGigE 1/0/3

[SwitchB-FortyGigE1/0/3] port service-loopback group 1

[SwitchB-FortyGigE1/0/3] quit

# 创建模式为IPv4 over IPv4隧道的接口Tunnel2。

[SwitchB] interface tunnel 2 mode ipv4-ipv4

# 配置Tunnel2接口的IP地址。

[SwitchB-Tunnel2] ip address 10.1.2.2 255.255.255.0

# 配置Tunnel2接口的源端地址（Vlan-interface101的IP地址）。

[SwitchB-Tunnel2] source 3.1.1.1

# 配置Tunnel2接口的目的端地址（SwitchA的Vlan-interface101的IP地址）。

[SwitchB-Tunnel2] destination 2.1.1.1

[SwitchB-Tunnel2] quit

# 配置从Switch B经过Tunnel2接口到Group 1的静态路由。

[SwitchB] ip route-static 10.1.1.0 255.255.255.0 tunnel 2

4. 验证配置

# 完成上述配置后，在Switch A和Switch B上分别执行display interface tunnel命令，可以看出Tunnel接口处于up状态。（具体显示信息略）

# 从Switch A和Switch B上可以Ping通对端的Vlan-interface100接口的IPv4地址。下面仅以Switch A为例。

[SwitchA] ping -a 10.1.1.1 10.1.3.1

Ping 10.1.3.1 (10.1.3.1) from 10.1.1.1: 56 data bytes, press CTRL_C to break

56 bytes from 10.1.3.1: icmp_seq=0 ttl=255 time=2.000 ms

56 bytes from 10.1.3.1: icmp_seq=1 ttl=255 time=1.000 ms

56 bytes from 10.1.3.1: icmp_seq=2 ttl=255 time=0.000 ms

56 bytes from 10.1.3.1: icmp_seq=3 ttl=255 time=1.000 ms

56 bytes from 10.1.3.1: icmp_seq=4 ttl=255 time=1.000 ms

--- Ping statistics for 10.1.3.1 ---

5 packet(s) transmitted, 5 packet(s) received, 0.0% packet loss

round-trip min/avg/max/std-dev = 0.000/1.000/2.000/0.632 ms

1.6  隧道显示和维护

在完成上述配置后，在任意视图下执行display命令可以显示隧道配置后的运行情况，通过查看显示信息验证配置的效果。

在用户视图下执行reset命令可以清除Tunnel接口的统计信息。

表1-5 隧道显示和维护

1.7  常见错误配置举例

1.7.1  故障现象

在Tunnel接口上配置了相关的参数后（例如隧道的源端地址、目的端地址和隧道模式），Tunnel接口仍未处于up状态。

1.7.2  故障分析

Tunnel接口未处于up状态的原因可能是隧道起点的物理接口没有处于up状态，或隧道的目的端地址不可达。

1.7.3  处理过程

(1)     使用display interface和display ipv6 interface命令查看隧道起点的物理接口状态为up还是down。如果物理接口状态是down的，请检查网络连接。

(2)     使用display ipv6 routing-table和display ip routing-table命令查看是否目的端地址通过路由可达。如果路由表中没有保证隧道通讯的路由表项，请配置相关路由。