基于華為USG6000v防火墻的IPv6隧道技術(shù)仿真實(shí)現(xiàn)

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-4706（2025）12-0012-05

Simulation Implementation of IPv6 Tunnel Technology Based on Huawei USG6000vFirewall

XU Dan， LI Qingping （Zhejiang Yuying College of Vocational Technology， Hangzhou 31oo18， China）

Abstract： With the rapid growth of the number of Intermet users and the continuous emergence of emerging technologies， IPv4 address resources arebecoming increasinglydepleted，which willead to new devices andservices beingunable toaccess theInternet.BydeployingGREtunneltechnologyand6over4tunneltechnology，IPv6packetsareencapsulatedinI4packets， which can seamlessly connect IPv6 devices on IPv4 infrastructurewithoutchangingtheexistingnetwork architecture，thereby alleviating the problem of IPv4 address shortage and achieving a smooth transition from IPv4 to IPv6.A simulation environment is builtntheUSG6oovfrewallplatfortotestthestabilityndsecurityofthetwotueltechnologies，soatoprovideaway to realize the smooth transition of the Internet in the future.

Keywords： USG6ooov firewall; IPv6; GRE tunnel technology; 6over4 tunnel technology

0 引言

1 IPv6隧道技術(shù)

自互聯(lián)網(wǎng)誕生以來，IPv4作為其核心技術(shù)，為全球數(shù)十億設(shè)備提供了網(wǎng)絡(luò)連接的可能。然而，隨著設(shè)備數(shù)量的激增和物聯(lián)網(wǎng)的興起，IPv4地址的局限性日益凸顯，地址空間枯竭的問題已成為制約互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的關(guān)鍵因素[1]。為解決這一問題，IPv6作為新一代互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議應(yīng)運(yùn)而生。IPv6不僅提供了幾乎無限的地址空間，還改進(jìn)了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，為未來互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。但由于IPv4和IPv6之間的兼容性問題，以及現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和軟件升級(jí)至IPv6的巨大成本，IPv6的全面部署面臨諸多挑戰(zhàn)。隧道技術(shù)成為一種過渡方案，能夠在不同的IPv4和IPv6網(wǎng)絡(luò)之間架起橋梁，實(shí)現(xiàn)兩種協(xié)議的兼容[?；谌A為USG6000v防火墻的IPv6隧道技術(shù)利用GRE隧道和6over4隧道，不僅實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐该餍?，同時(shí)也保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴?/p>

IPv6隧道技術(shù)是指在IPv4網(wǎng)絡(luò)中通過封裝IPv6數(shù)據(jù)包，實(shí)現(xiàn)IPv6節(jié)點(diǎn)間通信的機(jī)制，該技術(shù)使IPv6數(shù)據(jù)能夠在不直接支持IPv6的IPv4基礎(chǔ)設(shè)施上傳輸，從而在IPv4互聯(lián)網(wǎng)中創(chuàng)建虛擬的IPv6網(wǎng)絡(luò)[3]。

通用路由封裝（GenericRoutingEncapsulationGRE）隧道是一種網(wǎng)絡(luò)隧道協(xié)議，用于在網(wǎng)絡(luò)間傳輸數(shù)據(jù)包，能夠封裝多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。在GRE隧道中，IPv6數(shù)據(jù)包作為負(fù)載封裝在IPv4GRE包內(nèi)，并通過網(wǎng)絡(luò)傳輸至對(duì)端。對(duì)端接收封裝的數(shù)據(jù)包后，將其解封裝還原為IPv6數(shù)據(jù)包，然后在IPv6網(wǎng)絡(luò)中傳遞，具有不受物理拓?fù)湎拗频撵`活性，以及為數(shù)據(jù)提供加密和認(rèn)證服務(wù)的安全性等特點(diǎn)。

6to4隧道是專為IPv6設(shè)計(jì)的自動(dòng)隧道技術(shù)，通過將IPv6地址嵌入IPv4地址的方法建立隧道，實(shí)現(xiàn)方式為將IPv6地址封裝在IPv4地址中，其中IPv4地址的一部分來自IPv6地址的格式。當(dāng)啟用6to4的IPv6節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)包時(shí)，會(huì)將其封裝在IPv4頭部中并通過IPv4網(wǎng)絡(luò)傳輸。該技術(shù)具有適用于同時(shí)擁有IPv4和IPv6連接的環(huán)境、隧道可自動(dòng)建立（無須預(yù)先定義隧道終點(diǎn)）、配置和維護(hù)成本相對(duì)較低等特點(diǎn)[5]。

2華為USG6000v防火墻特性

華為 USG6000v 防火墻是一款基于虛擬化技術(shù)設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)安全產(chǎn)品，通過軟件定義的方式提供高靈活性、高性能的網(wǎng)絡(luò)防護(hù)功能。作為華為推出的網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)解決方案， USG6000v 防火墻能夠滿足企業(yè)對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全性、可擴(kuò)展性和易管理性的需求[。其核心特性如下[7]：

1）高性能與可擴(kuò)展性。USG6000v能夠提供高性能的網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)，支持線性擴(kuò)展，隨著企業(yè)規(guī)模的增長(zhǎng)，可輕松增加處理能力。

2）虛擬化部署。 USG6000v 可部署在多種虛擬化平臺(tái)上，帶來靈活的服務(wù)部署和管理。

3）全面的安全防護(hù)。集成多種安全功能，包括入侵防御系統(tǒng)、反病毒、反垃圾郵件及URL過濾等。

4）IPv6支持。支持IPv6及其相關(guān)隧道技術(shù)（如GRE隧道和6to4隧道），助力平滑過渡到IPv6網(wǎng)絡(luò)。

5）易于管理。通過統(tǒng)一的管理界面可輕松配置和監(jiān)控防火墻狀態(tài)，同時(shí)支持VPN和遠(yuǎn)程訪問功能。

3華為USG6000v防火墻處理IPv6數(shù)據(jù)包流程

USG6000v防火墻通過6over4隧道處理數(shù)據(jù)包的流程如圖1所示。

圖1USG6000v防火墻通過6over4隧道處理數(shù)據(jù)包的流程具體介紹如下：

1）源主機(jī)（IPv6）生成IPv6數(shù)據(jù)包并發(fā)送至本地路由器。

2）本地路由器檢查路由表，發(fā)現(xiàn)目標(biāo)地址需通過6over4隧道傳輸，遂將IPv6數(shù)據(jù)包封裝在IPv4數(shù)據(jù)包中。

3）封裝過程：本地路由器創(chuàng)建IPv4頭部，將IPv6數(shù)據(jù)包作為負(fù)載添加至IPv4數(shù)據(jù)包，其中IPv4頭部包含隧道的源IPv4地址和目的IPv4地址。

4）傳輸IPv4數(shù)據(jù)包：封裝后的IPv4數(shù)據(jù)包通過IPv4網(wǎng)絡(luò)傳輸至目的路由器。

5）目的路由器接收并處理IPv4數(shù)據(jù)包：支持6over4的目的路由器接收到IPv4數(shù)據(jù)包后，檢查內(nèi)部是否包含IPv6數(shù)據(jù)包，若是6over4數(shù)據(jù)包，則解封IPv6數(shù)據(jù)包。

6）解封過程：目的路由器移除IPv4頭部，提取內(nèi)部的IPv6數(shù)據(jù)包，由目的主機(jī)接收該IPv6數(shù)據(jù)包。

4 仿真平臺(tái)

eNSP（EnterpriseNetworkSimulationPlatform）是華為提供的網(wǎng)絡(luò)仿真平臺(tái)，主要用于學(xué)習(xí)、實(shí)踐和測(cè)試企業(yè)網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景，可完美呈現(xiàn)真實(shí)設(shè)備部署實(shí)景，支持大型網(wǎng)絡(luò)模擬及IPv6隧道技術(shù)[8]。

高度仿真是eNSP最顯著的特點(diǎn)之一。它能夠模擬華為AR路由器、x7系列交換機(jī)的大部分特性，涵蓋PC終端、Hub、云、幀中繼交換機(jī)等設(shè)備。這一功能使用戶在缺乏真實(shí)設(shè)備的情況下，也能進(jìn)行貼近實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)操作和實(shí)驗(yàn)。平臺(tái)還支持通過真實(shí)網(wǎng)卡與真實(shí)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備對(duì)接，以更真實(shí)地模擬網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。此外，平臺(tái)提供模擬接口抓包功能，可直觀展示協(xié)議交互過程。

5場(chǎng)景部署與IP地址規(guī)劃

5.1仿真場(chǎng)景及拓?fù)鋱D

仿真場(chǎng)景由企業(yè)IPv6內(nèi)網(wǎng)、企業(yè)IPv4內(nèi)網(wǎng)、企業(yè)DMZ區(qū)域、外網(wǎng)IPv6區(qū)域四部分構(gòu)成，如圖2所示。企業(yè)IPv6內(nèi)網(wǎng)劃為Trust區(qū)，通過GRE隧道技術(shù)與其他網(wǎng)絡(luò)區(qū)域通信；企業(yè)IPv4內(nèi)網(wǎng)自定義優(yōu)先級(jí)priority為20，其服務(wù)器通過NAT64技術(shù)與其他網(wǎng)絡(luò)區(qū)域通信；企業(yè)DMZ區(qū)域劃為DMZ區(qū)；外網(wǎng)IPv6區(qū)域劃為Untrust區(qū)，通過6over4隧道技術(shù)與其他網(wǎng)絡(luò)區(qū)域通信。最終實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)為：內(nèi)網(wǎng)能ping通外網(wǎng)、DMZ和IPv4區(qū)域，外網(wǎng)能ping通DMZ和IPv4區(qū)域，但不能ping通內(nèi)網(wǎng)。

5.2 IP地址規(guī)劃及分配

IPv6地址規(guī)劃：一個(gè)IPv6地址可表示為128比特的二進(jìn)制數(shù)，分成8個(gè)16位的塊，每個(gè)塊用冒號(hào)分隔，可用雙冒號(hào)代替多組連續(xù)的零，但雙冒號(hào)在一個(gè)地址中只能出現(xiàn)一次，如1001：1：：254。IPv6還包含一些附加信息，如擴(kuò)展頭用于在IPv6數(shù)據(jù)包中添加額外信息等[。

圖2基于華為USG6000v防火墻的IPv6隧道技術(shù)拓?fù)鋱D

支持IPv6的動(dòng)態(tài)主機(jī)配置協(xié)議（DynamicHostConfigurationProtocolforIPv6，DHCPv6）是用于IPv6網(wǎng)絡(luò)中為IPv6主機(jī)分配IP地址、IP前綴和其他網(wǎng)絡(luò)配置參數(shù)的有狀態(tài)協(xié)議，適用于需要集中管理大量設(shè)備的環(huán)境。其交互過程為：客戶端發(fā)送Solicit消息，定位服務(wù)器或中繼，確定當(dāng)前環(huán)境是否存在服務(wù)器；服務(wù)器收到Solicit后，發(fā)送Advertise表明可提供DHCP服務(wù)；客戶端收到Advertise后，根據(jù)條件選擇服務(wù)器，發(fā)送Request請(qǐng)求相關(guān)配置和IPv6地址；服務(wù)器以Reply回應(yīng)客戶端的Solicit、Request等消息，完成配置分配[10]。

企業(yè)IPv6內(nèi)網(wǎng)通過AR1路由器自動(dòng)分配IPv6地址，外網(wǎng)IPv6區(qū)域由AR5路由器以中繼（Relay）方式自動(dòng)分配IPv6地址，企業(yè)IPv4內(nèi)網(wǎng)、企業(yè)DMZ區(qū)域均通過手動(dòng)方式配置IP地址，如表1所示。

表1IP地址規(guī)劃及配置

（續(xù)表）

6主要配置命令及解析

6.1 GRE隧道配置

在AR2和AR3上配置隧道Tunnel0/O/O，配置IPv6單播地址，開啟GRE隧道協(xié)議，同時(shí)指明源IP地址和目的IP地址，主要配置命令和相關(guān)解析如下：

interfaceTunnel0/O/0//定義隧道接口ipv6enable//開啟IPv6功能ipv6address1002：1：：1/64//配置IPv6地址tunnel-protocolgre//配置GRE隧道協(xié)議source10.0.0.1//指明源IP地址destination10.0.0.2//指明目的IP地址

6.2 6over4隧道配置

在AR2和AR3上配置隧道Tunnel0/O/0，配置IPv6單播地址，開啟6over4隧道協(xié)議，同時(shí)指明源IP地址和目的IP地址，主要配置命令和相關(guān)解析如下：interfaceTunnel0/0/0ipv6 enableipv6 address 3002：1：：1/64tunnel-protocolipv6-ipv4 //配置6over4隧道source 20.0.0.1destination 20.0.0.2

6.3 USG防火墻 6000v 配置

在防火墻中開啟IPv6功能和NAT64功能，配置NAT64的前綴，將端口分別加入防火墻的Trust、Untrust、DMZ和自定義區(qū)域，分別設(shè)置安全策略和NAT策略并配置和調(diào)用NAT地址池；另外，需在防火墻的連接端口配置nat64enable以開啟64轉(zhuǎn)換功能，主要配置命令和相關(guān)解析如下：

6.4其他相關(guān)配置

其他相關(guān)配置包括vlan劃分、路由配置以及DHCPv6動(dòng)態(tài)地址池配置等，不再贅述。

7 結(jié)果驗(yàn)證

7.1 動(dòng)態(tài)IPv6地址的獲取情況

經(jīng)測(cè)試，PC1和PC3能動(dòng)態(tài)獲取IPv6地址，以PC3為例予以說明，如圖3所示。

7.2 網(wǎng)絡(luò)通信情況

構(gòu)建GRE隧道和6over4隧道后，IPv6網(wǎng)段和IPv4網(wǎng)段之間能夠彼此通信，企業(yè)IPv6內(nèi)網(wǎng)能ping通外網(wǎng)IPv6區(qū)域和DMZ區(qū)域，且收包率均為100% ，無丟包現(xiàn)象，分別如圖4、圖5、圖6所示。但外網(wǎng)IPv6區(qū)域不能ping通企業(yè)IPv6內(nèi)網(wǎng)，如圖7所示。

8結(jié)論

通過華為 USG6000v 防火墻的IPv6隧道技術(shù)，實(shí)現(xiàn)GRE和6over4協(xié)議的有效結(jié)合，不僅解決IPv4地址空間枯竭的問題，還為IPv6的廣泛應(yīng)用提供有力技術(shù)支持。研究表明，利用GRE隧道和6over4隧道技術(shù)可在不同網(wǎng)絡(luò)技術(shù)間建立安全、穩(wěn)定的通信通道，使IPv6數(shù)據(jù)包能在IPv4網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施中有效傳輸，為當(dāng)前及未來網(wǎng)絡(luò)環(huán)境實(shí)施類似技術(shù)提供實(shí)際參考，尤其在促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換和提高數(shù)據(jù)傳輸效率方面。

隨著IPv6網(wǎng)絡(luò)的逐漸普及，網(wǎng)絡(luò)安全問題將日益突出，未來研究可關(guān)注通過更先進(jìn)的加密技術(shù)和隧道優(yōu)化策略，提升數(shù)據(jù)傳輸過程中的安全性與效率。同時(shí)，面對(duì)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的快速增長(zhǎng)，如何有效管理大量IPv6地址亦是值得關(guān)注的問題。

參考文獻(xiàn)：

[1]李清平.基于ISATAP隧道技術(shù)的IPv4/IPv6物聯(lián)網(wǎng)智能家居仿真實(shí)現(xiàn)[J].廣東水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2024，22（2）：44-48+58.

[2]李冬，于俊清，文瑞彬，等.基于IPv6的容器云內(nèi)生安全機(jī)制[J].信息網(wǎng)絡(luò)安全，2023，23（12）：21-28.

[3]周凱.高校IPv6網(wǎng)絡(luò)部署的關(guān)鍵性技術(shù)研究[J].無線互聯(lián)科技，2019，16（15）：149-151.

[4]淡武強(qiáng).基于IPv6overIPv4GRE隧道的網(wǎng)絡(luò)連通性實(shí)驗(yàn)[J].網(wǎng)絡(luò)安全和信息化，2021（3）：78-80.

[5]黃琳，黃，蔣平.支持IPv4/IPv6雙棧的5G通信網(wǎng)絡(luò)可靠性組網(wǎng)部署研究[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2025，48（1）：102-106.

[6]張科學(xué)，呂鑫淼，鄭慶學(xué)，等.基于eNSP的智慧礦山網(wǎng)絡(luò)防火墻技術(shù)研究[J].中國煤炭，2024，50（8）：94-103.

[7]李清平，吳薇薇.IPv4/IPv6園區(qū)網(wǎng)隧道技術(shù)部署及性能分析[J].廣東農(nóng)工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2023，39（1）：13-17.

[8]張振鋒，吳南，王贊森.基于eNSP仿真平臺(tái)的中小型企業(yè)組網(wǎng)實(shí)驗(yàn)與設(shè)計(jì)[J].網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)與應(yīng)用，2023（12）：11-14.

[9]李振宇，丁勇，袁方，等.基于IPv6網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)目標(biāo)防御與訪問控制融合防護(hù)方法[J].計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展，2022，59（5）：1105-1119.

[10]張博文，李冬，趙貽竹，等.IPv6地址驅(qū)動(dòng)的云網(wǎng)絡(luò)內(nèi)生安全機(jī)制研究[J].信息網(wǎng)絡(luò)安全，2024，24（1）：113-120.

作者簡(jiǎn)介：徐丹（1986一），女，漢族，浙江嘉興人，講師，本科，研究方向：軟件開發(fā)；李清平（1969—），男，漢族，江西萍鄉(xiāng)人，教授，本科，研究方向：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。