GB/T 44866.1-2024 面向单栈IPv6网络的4over6技术要求 第1部分：基于IPv6骨干网的IPv4网络互联

　　ICS 33. 040.40 CCS L 78

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 44866. 1—2024

　　面向单栈 IPv6 网络的 4over6 技术要求

　　第 1 部分:基于 IPv6 骨干网的 IPv4网络互联

　　Technicalrequirementsof4over6 technologyin IPv6-only network—

　　Part1:Interconnection ofIPv4networksbased on IPv6 backbonenetworks

　　2024-10-26发布 2025-02-01实施

　　国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 44866. 1—2024

　　目 次

　　前言 Ⅲ

　　引言 Ⅳ

　　1 范围 1

　　2 规范性引用文件 1

　　3 术语和定义 1

　　4 缩略语 1

　　5 概述 2

　　5. 1 4over6网络结构 2

　　5. 2 4over6网络主要功能 2

　　6 4over6数据平面 2

　　6. 1 4over6数据平面处理流程 2

　　6. 2 4over6数据平面分组报文封装方法 3

　　7 4over6控制平面 3

　　附录 A (资料性) 4over6机制典型实例 5

　　参考文献 6

　　Ⅰ

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　　前 言

　　本文件按照 GB/T 1. 1—2020《标准化工作导则 第 1部分 :标准化文件的结构和起草规则》的规定起草 。

　　GB/T 44866《面 向 单 栈 IPv6 网 络 的 4over6 技 术 要 求》与 GB/T 44887《IPv6演 进 技 术 要 求》、 GB/T 44598《多域 IPv6单栈网络总体技术要求》共同构成 IPv6演进技术的国家标准体系 。

　　本文件是 GB/T44866《面向单栈 IPv6网络的 4over6技术要求》的第 1部分 。GB/T 44866已经发布了以下部分 :

　　— 第 1部分 :基于 IPv6骨干网的 IPv4网络互联 ;

　　— 第 3部分 :基于 IPv6网络的 IPv4地址动态分配 。

　　请注意本文件的某些内容可能涉及专利 。本文件的发布机构不承担识别专利的责任 。

　　本文件由中华人民共和国工业和信息化部提出 。

　　本文件由全国通信标准化技术委员会(SAC/TC485)归 口 。

　　本文件起草单位 :清华大学 、北京中关村实验室 、中国信息通信研究院 、国家计算机网络应急技术处理协调中心 、中国电信集团有限公司 、中国移动通信集团有限公司 、中国联合网络通信集团有限公司 、华为技术有限公司 、上海诺基亚贝尔股份有限公司 。

　　本文件主要 起 草 人 : 崔 勇 、吴 建 平 、董 江 、张 蕾 、徐 璐 、许 志 勇 、赵 慧 玲 、曹 蓟 光 、田 辉 、赵 锋 、高 巍 、王文磊 、解冲锋 、孙琼 、陆璐 、刘鹏 、段晓东 、王海军 、李振斌 、范大卫 、郭大勇 、陈端 。

　　Ⅲ

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　　引 言

　　根据《关于加快推进互联网协议第六版(IPv6) 规模部署和应用工作的通知》, 为推动 IPv6技术融合 、构建 IPv6技术体系 ,推动 IPv6规模部署和应用成果标准化 ,我国制定了一系列 IPv6技术标准 。其中 ,GB/T 44866《面向单栈 IPv6网络的 4over6技术要求》是在我国开展 IPv6规模部署的关键时期 , 为规范 4over6过渡技术要求而制定的标准 , 由三个部分构成 。

　　— 第 1部分 :基于 IPv6骨干网的 IPv4网络互联 。 目的在于规范 IPv6骨干网的 IPv4网络互联 。

　　— 第 2部分 :基于 IPv6接入网的 IPv4 网络互联 。 目 的在于规范 IPv6接入网采用 IPv4公有地址及地址复用的方式实现用户与 IPv4网络的双向互联 。

　　— 第 3部分 :基于 IPv6 网络的 IPv4地址动态分配 。 目 的在于规范 IPv6 网络用户支持 IPv4地址动态分配的机制 。

　　Ⅳ

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　　面向单栈 IPv6 网络的 4over6 技术要求

　　第 1 部分:基于 IPv6 骨干网的 IPv4网络互联

　　1 范围

　　本文件规定了在单栈 IPv6骨干网上实现 IPv4网络互联的 4over6机制的技术要求 。

　　本文件适用于 IPv4网络向 IPv6网络过渡阶段 , IPv4接入网用户之间通过单栈 IPv6骨干网采用4over6技术进行互联互通的场景 。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款 。其中 , 注 日期的引用文件 ,仅该日期对应的版本适用于本文件 ;不注日期的引用文件 ,其最新版本(包括所有的修改单) 适用于本文件 。

　　IETF RFC 2473(1998) IPv6规范的通用分组隧道(Generic PacketTunneling in IPv6 Specifica- tion)

　　3 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本文件 。

　　3. 1

　　4over6 机制 IPv4 overIPv6 mechanism

　　向 IPv6网络演进的过渡技术 ,通过对网络协议的扩展 ,在 IPv6网络上实现 IPv4网络的互联互通 。 3.2

　　4over6 路由器 IPv4 overIPv6 router

　　支持 4over6功能的路由器 。

　　4 缩略语

　　下列缩略语适用于本文件 。

　　AFBR: 地址簇边界路由器(Address Family Border Router)

　　AFI: 地址簇标识符(Address Family Identifier)

　　BGP: 边界网关协议(Border Gateway Protocol)

　　CE: 用户边缘设备(Customer Edge)

　　GRE: 通用路由封装(Generic Routing Encapsulation)

　　ICMP: 互联网控制消息协议(InternetControlMessage Protocol)

　　IPSec: 互联网协议安全(InternetProtocolSecurity)

　　IPv4: 互联网协议第 4 版(InternetProtocolVersion4)

　　IPv6: 互联网协议第 6 版(InternetProtocolVersion6)

　　MP-BGP:边界网关协议多协议扩展(Multiprotocol extension to BGP)

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　　MPLS: 多协议标签交换(Multiprotocol LabelSwitching)

　　NLRI: 网络层可达性信息(Network Layer Reachability Information)

　　PE: 运营商边缘设备(Provider Edge)

　　PPVPN:运营商配置的虚拟私人网络(ProviderProvisioned VirtualPrivate Networks)

　　RR: 路由反射器(Route Reflector)

　　SAFI: 后续地址簇标识符(SubsequentAddress Family Identifier)

　　VIF: 虚拟接 口 (Virtualinterface)

　　5 概述

　　5. 1 4over6 网络结构

　　在单栈 IPv6 骨 干 网 络 边 缘 , 存 在 大 量 IPv4接 入 网 络 需 要 通 过 单 栈 IPv6 骨 干 网 来 实 现 互 联 , 4over6机制传输的网络拓扑如图 1所示 。PE路由器作为 AFBR, 同时运行 IPv6和 IPv4双协议栈 。在骨干网侧 ,PE路由器使用 IPv6协议连接单栈 IPv6骨干网 ;在接入网络侧 ,PE路由器使用 IPv4协议栈与 CE路由器连接 ,为 IPv4接入网络提供互联服务 。

　　图 1 4over6 机制传输的网络拓扑

　　5.2 4over6 网络主要功能

　　4over6网络应具备以下功能 :

　　a) 4over6机制具备对网络和端系统的透明性 , 能 自适应地动态选路 ,并适应于大规模复杂网络拓扑 ,而无需手工配置端到端隧道 ;

　　b) 控制平面通过隧道端点发现机制来建立 4over6隧道 ,PE 路由器与 CE之间可以通过域内或域间 IPv4路由协议来交互 IPv4路由 ,也可由 CE路由器配置缺省路由到 PE路由器 ;

　　c) 数据平面实现 4over6隧道封装和解封装以及分组报文转发处理 。

　　6 4over6 数据平面

　　6. 1 4over6 数据平面处理流程

　　4over6数据平面主要包括下面三个部分 :

　　a) 入 口 PE路由器将接收到的 IPv4分组报文用 IPv6头部进行封装 ;

　　b) 封装后的分组报文在 IPv6骨干网中传输 ;

　　c) 出 口 PE路由器把分组报文解封装为原来的 IPv4格式 。

　　单栈 IPv6骨干网中的 PE路由器实现 AFBR 的分组封装和解封装的功能 。 每个 4over6 PE路由器维护一个 4over6VIF,该 VIF需要维护 4over6封装表 。封装表的每个表项中包含 目 的 IPv4 网络的

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　　地址和掩码 , 以及需要转发到的出 口 PE路由器的 4over6虚接 口 IPv6地址 。

　　如图 2 所 示 , IPv4分 组 报 文 到 达 4over6入 口 PE 路 由 器 (图中 PE1) , PE1 在 查 找 IPv4转 发 表后 ,确定应进入本地的 4over6虚接口处理 ;在 4over6虚接口处理中 ,通过查找 4over6封装表对该分组报文进行封装 ,封装的 目 的 IPv6地 址 是 4over6 出 口 PE 路 由 器 的 虚 接 口 IPv6地 址,源 IPv6地 址 是4over6入 口 PE路由器的虚接 口 IPv6地址 。封装后的 IPv6分组报文通过 IPv6骨干网发送到出 口 PE路由器 ; 出 口路由器对分组报文进行解封装后 ,再通过查找 IPv4转发表将原始 IPv4分组报文转发到相应的 目的 IPv4网络 。4over6封装表的维护由 4over6控制平面完成 。

　　图 2 4over6 数据平面处理

　　6.2 4over6 数据平面分组报文封装方法

　　数据分组报文的封装和解封装采用 IPv4-in-IPv6 的方法 ,如图 3 所示 ,具体封装 、解封装以及分组报 文分片和 ICMP分组报文的相应处理应符合 IETFRFC2473(1998)中的第 3 章和第 8章 。其他封装方法如 GRE隧道方 法 、IPSec、MPLS 隧 道 以 及 PPVPN 隧 道 等 , 4over6机 制 后 续 可 通 过 扩 展 进 行 支持 ,本文件不对具体扩展技术进行规定 。

　　图 3 IPv4-in-IPv6 的封装和解封装方法

　　7 4over6 控制平面

　　4over6控制平面通过扩展 MP-BGP协议来实现隧道端点的发现 。作为 AFBR,PE路由器在 IPv6骨干网上建立 BGP邻居关系 ,并通过 MP-BGP扩展来携带不同种类的路由信息 。

　　根据 MP-BGP协议的规定 ,建立 BGP邻居关系时 ,使用 OPEN 消息中的两个参数组合标识 BGP

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　　实体的能力 :AFI和 SAFI。MP-BGP实体通过{AFI,SAFI}组合来传输 4over6隧道端点和 目 的地址 。

　　(S(A)_地4基4o=E(o),e-O1一P(。)F、下(到){A先一F,

　　地址和网络层可达性信息 。在利用 MP-BGP 的 UPDATE消息传输隧道端点和网络可达性信息时 ,继续使用 AFI和 SAFI。此外 ,路径属性中的下一跳网络地址应是 4over6 VIF 的 IPv6地址,NLRI应包含目的 IPv4网络地址和掩码 。该 Update分组报文如图 4所示 。

　　图 4 BGP协议的 4over6 扩展报文格式

　　当 4over6路由器的 IPv4路由信息发生变化时 ,路由管理模块将通知 BGP协议 ,并启动 4over6功能的 BGP协议向其他对端路由器发送 Update分组报文 。对端 4over6路由器在接收到 Update分组报文后 ,将更新本地维护的封装表和 IPv4路由表 ,更新完成后 ,将相应 目 的 IPv4地址的出接口设置为本地 4over6虚接 口 。

　　实现 4over6机制的 PE路由器应支持配置有路由 RR 的场景 。在配置有 RR 的情况下 ,PE路由器分为 RR 和非 RR两种类型 。每个 RR连接多个非 RR,这些非 RR 称为该 RR 的客户端路由器 。所有RR之间建立全连接结构 。

　　在 RR结构中 ,每个 RR 的 IBGP Peer分为两种角色 :RR 和客户端路由器 。 客户端路由器将其所连接的 IPv4网络中的 IPv4路由变化通过IBGP报文通告给对应的 RR。 当一个 RR 收到其他 RR通过IBGP发来的 4over6路由时 ,将其转发给所有的客户端路由器 。 而当一个 RR 收到客户端路由器通过IBGP发来的 4over6路由时 ,则将其转发给所有的 IBGP Peer。

　　这种传播机制确保任何一个远端 IPv4网络中的路由变化最多经过三步就能传到整个网络 , 即远端出 口客户端 PE路由器 、RR 以及网络中任意入口客户端 PE路由器 。

　　4over6机制典型实例见附录 A。

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　　附 录 A

　　(资料性)

　　4over6 机制典型实例

　　基于上文对 4over6数据平面和控制平面的定义 ,下面以图 A. 1 为例详细说明 4over6机制的实际工作过程 。PE2从 CE2学习到到达目的 IPv4网络 B 和网络 C 的路由信息 ,并更新本地的 PE2IPv4路由表 。接着生成 PE2封装表 ,并 将 其 发 送 给 MP-BGP模 块 。 PE2 的 MP-BGP模 块 通 过 BGP Update消息把目的 IPv4网络 B 和网络 C 的可达性信息以及隧道端点信息(PE2的 4over6VIF)发送到 PE1。

　　PE1接收到 BGP更新消息后 ,将网络 B 和网络 C 的网络地址以及隧道端点(PE2的 4over6 VIF)存储到 PE1封装表 ,并在本地 IPv4路由表中增加相关信息 ,将目的地址为网络 B 和网络 C 的转发接 口设置为本地 4over6 VIF, 即 PE1 VIF。完成这些路由信息的交互后 ,PE1和 PE2分别维护了如图 A. 1所示的封装表和路由表 。

　　图 A. 1 4over6 机制示例

　　当来自源端网络 A 的目的地址在网络 B 内部的 IPv4分组报文到达 PE1后 ,PE1在 IPv4转发表中进行路由查找 。根据查找结果 ,确定对应转发接口为本地 VIF接 口 ,将该分组报文转发至本地 VIF接口 。在 VIF接口处理中 ,PE1查找封装表 ,找到对应的 IPv6地址(即 PE2 的 4over6虚接 口 的 IPv6地址) ,并将该地址作为目的 IPv6地址,同时将本地 4over6虚接口的 IPv6地址作为源地址进行封装 。然后 ,PE1将封装后的分组报文发送到 IPv6网络 。

　　PE2收到封装后的分组报文后 ,进行解封装 ,并根据原始 IPv4分组报文的目的地址在 IPv4转发表查找 ,最终 ,PE2将该分组报文转发到目的网络 B。

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　　参 考 文 献

　　[1] YD/T 1656—2007 采用边界网关协议多协议扩 展(BGP-MP) 的 基 于 IPv6骨 干 网 的 IPv4网络互联(4over6)技术要求

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