面向單棧IPv6網絡的4over6技術要求 第1部分：基于IPv6骨干網的IPv4網絡互聯(lián)

ICS35.030

CCSL80

中華人民共和國國家標準

GB/TXXXXX.1—XXXX

`

面向單棧IPv6網絡的4over6技術要求

第1部分：基于IPv6骨干網的IPv4網絡互聯(lián)

Technicalrequirementsof4over6technologyinIPv6-onlynetwork

—Part1:InterconnectionofIPv4networksbasedonIPv6backbonenetworks

（征求意見稿）

在提交反饋意見時，請將您知道的相關專利連同支持性文件一并附上。

XXXX-XX-XX發(fā)布XXXX-XX-XX實施

GB/TXXXXX.1—XXXX

前言

本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規(guī)則》的規(guī)定

起草。

GB/TXXXXX《面向單棧IPv6網絡的4over6技術要求》與GB/TXXXXX《IPv6+技術要求》、GB/TXXXXX

《多域純IPv6網絡總體技術要求》共同構成IPv6+創(chuàng)新技術的國家標準體系。

本文件是GB/TXXXXX《面向單棧IPv6網絡的4over6技術要求》的第1部分。GB/TXXXXX已經發(fā)布了

以下部分：

——第1部分：基于IPv6骨干網的IPv4網絡互聯(lián)

——第2部分：面向IPv6接入網的IPv4互聯(lián)

——第3部分：基于IPv6網絡的IPv4地址動態(tài)分配

注意本文件的某些內容可能涉及專利，本文件的發(fā)布機構不承擔識別這些專利的責任。

本文件由中華人民共和國工業(yè)和信息化部提出。

本文件由全國通信標準化技術委員會（SAC/TC485）歸口。

本文件起草單位：清華大學，中國信息通信研究院，國家計算機網絡應急技術處理協(xié)調中心，中國

電信集團有限公司，中國移動通信集團有限公司，中國聯(lián)合網絡通信集團有限公司，華為技術有限公司，

新華三技術有限公司，中國信息通信科技集團有限公司，上海諾基亞貝爾股份有限公司。

本文件主要起草人：崔勇、吳建平、董江、張蕾、徐璐、許志勇、趙慧玲、曹薊光、田輝、趙鋒、

解沖鋒、孫瓊、陸璐、劉鵬、段曉東、王海軍、李振斌、范大衛(wèi)、郭大勇、陳端。

III

GB/TXXXXX.1—XXXX

引言

根據《關于加快推進互聯(lián)網協(xié)議第六版（IPv6）規(guī)模部署和應用工作的通知》，為推動IPv6技術

融合創(chuàng)新、構建IPv6技術創(chuàng)新體系，推動IPv6規(guī)模部署和應用創(chuàng)新成果標準化，我國制定了一系列IPv6

創(chuàng)新技術標準。其中，GB/TXXXXX《面向單棧IPv6網絡的4over6技術要求》是在我國開展IPv6規(guī)模部署

的關鍵時期，為規(guī)范4over6過渡技術要求而制定的標準，擬由3個部分構成。

——第1部分：基于IPv6骨干網的IPv4網絡互聯(lián)。目的在于規(guī)范IPv6骨干網的IPv4網絡互聯(lián)。

——第2部分：面向IPv6接入網的IPv4互聯(lián)。目的在于規(guī)范IPv6接入網采用IPv4公有地址及地

址復用的方式實現用戶與IPv4網絡的雙向互聯(lián)。

——第3部分：基于IPv6網絡的IPv4地址動態(tài)分配。目的在于規(guī)范IPv6網絡用戶支持IPv4地址

動態(tài)分配的機制。

IV

GB/TXXXXX.1—XXXX

面向單棧IPv6網絡的4over6技術要求

第1部分：基于IPv6骨干網的IPv4網絡互聯(lián)

1范圍

本文件規(guī)定了在純IPv6骨干網上實現IPv4網絡互聯(lián)的4over6機制在數據面與控制面以及協(xié)議擴展

方面的技術要求。本文件適用于在IPv6網絡逐步成熟的階段中，純IPv6骨干網絡逐漸建成，IPv4接入網

用戶需要通過純IPv6骨干網采用4over6技術進行互聯(lián)互通的情況。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本

文件。

IETFRFC2473IPv6規(guī)范的通用分組隧道（GenericPacketTunnelinginIPv6Specification）

IETFRFC5747IP封裝與MP-BGP擴展的IPv4互聯(lián)（4over6）過渡方案（4over6TransitSolution

UsingIPEncapsulationandMP-BGPExtensions）

YD/T1612-2007IPv4網絡向IPv6網絡過渡中的互連互通技術要求（Interconnectionand

InteroperationTechniqueRequirementsforIPv4-IPv6Transition）

3術語和定義

下列術語和定義適用于本文件。

4over6機制IPv4overIPv6

一種向IPv6網絡演進的過渡技術，包括對網絡控制面和數據面等一系列協(xié)議的擴展，進而在IPv6網絡

上通過IPv4-in-IPv6隧道封裝技術來實現高效的IPv4數據的傳送與業(yè)務訪問。

節(jié)點node

IPv4或IPv6網絡中的網絡設備。

路由器router

用來建立和控制不同網絡間數據流的網絡設備。

注：路由器基于路由協(xié)議機制和算法來選擇路徑或路由以實現建立和控制網絡間的數據流，網絡自

身可以基于不同的網絡協(xié)議。

4over6路由器4over6router

支持4over6功能的路由器。

1

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P路由器Prouter

網絡服務提供商所擁有的內部骨干路由器。

PE路由器PErouter

網絡服務提供商所擁有的提供網絡接入功能的邊緣路由器。

入口PE路由器ingressPErouter

按照4over6封裝規(guī)則對數據分組進行封裝的4over6路由器。

出口PE路由器egressPErouter

對按照4over6封裝規(guī)則封裝過的數據分組進行解封裝的4over6路由器。

CE路由器CErouter

客戶接入網絡中的邊緣路由器。

鏈路link

在相鄰節(jié)點之間，通信所依賴的數據鏈路層連接，例如Ethernet、PPP鏈路、幀中繼、ATM網絡。

接口interface

節(jié)點到鏈路的連接點。

4over6虛接口4over6virtualinterface

位于4over6路由器上，支持4over6功能的虛擬接口，該接口需要配置IPv4地址和IPv6地址。

地址簇addressfamily

IPv4地址和IPv6地址分別構成IPv4地址簇和IPv6地址簇。

地址簇邊界路由器AFBRaddressfamilyborderrouter

運行IPv4／IPv6雙協(xié)議棧的路由器，該路由器同時分別連接IPv4地址簇網絡和IPv6地址簇網絡。在

本文件所定義的4over6機制中，AFBR具體實現在具有4over6功能的PE路由器上。

4縮略語

下列縮略語適用于本文件。

AFBR：地址簇邊界路由器（AddressFamilyBorderRouter）

AFI：地址簇標識符（AddressFamilyIdentifier）

BGP：邊界網關協(xié)議（BorderGatewayProtocol）

DSTM：雙棧傳送機制（DualStackTransitionMechanism）

IPSec：互聯(lián)網協(xié)議安全（InternetProtocolSecurity）

IPv4：互聯(lián)網協(xié)議版本4（IntemetProtocolVersion4）

IPv6：互聯(lián)網協(xié)議版本6（InternetProtocolVersion6）

MP-BGP：邊界網關協(xié)議多協(xié)議擴展（Multi-ProtocolextensiontoBGP）

2

GB/TXXXXX.1—XXXX

MPLS：多協(xié)議標簽交換（MultiprotocolLabelSwitching）

NAT：網絡地址轉換（NetworkAddressTranslation）

RR：路由器反射（RouterReflector）

SAFI：后續(xù)地址簇標識符（SubsequentAddressFamilyIdentifier）

SNPA：子網連接點（Sub-networkPointsofAttachment）

VIF：虛擬接口（Virtualinterface）

5概述

4over6網絡結構

隨著純IPv6骨干網絡的逐漸建成，存在大量IPv4接入網絡需要通過純IPv6骨干網來實現互聯(lián)。如圖

1所示，本文件規(guī)定了通過純IPv6骨干網向IPv4接入網絡中的IPv4用戶通過4over6技術提供網絡服務訪

問的技術要求。

4over6

CE1PE1PE2CE2

IPv4IPv4

IPv6IPv6IPv6

SrcNetANetBDst

P

圖14over6機制傳輸的網絡拓撲

PE路由器作為地址簇邊界路由器(AFBR)，同時運行IPv6和IPv4雙協(xié)議棧。PE路由器在骨干網側使用

IPv6協(xié)議連接純IPv6骨干網，在接入網絡側使用IPv4協(xié)議棧與接入網絡采用IPv4協(xié)議棧的CE路由器連

接，為IPv4接入網絡提供互聯(lián)服務。

4over6網絡主要功能

4over6網絡應具備以下功能：

1）4over6機制不需要手工配置端到端隧道，具備對網絡和端系統(tǒng)的透明性，能夠自適應的動態(tài)選

路，并適應于大規(guī)模復雜網絡拓撲。

2）控制平面通過隧道端點發(fā)現機制來建立4over6隧道，PE路由器與CE之間可以通過域內或域間

IPv4路由協(xié)議來交互IPv4路由，也可以由CE路由器配置缺省路由到PE路由器。

3）數據平面實現4over6隧道封裝和解封裝以及分組報文轉發(fā)處理。

64over6數據平面處理

4over6數據平面處理流程

4over6數據平面主要包括下面3個部分：

a)入口PE路由器將接收到的IPv4分組報文用IPv6頭部進行封裝；

b)封裝后的分組報文在IPv6骨干網中傳輸；

c)出口PE路由器把分組報文解封裝為原來的IPv4格式。

3

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純IPv6骨干網PE路由器實現AFBR的分組封裝和解封裝的功能。每個4over6PE路由器維護一個

4over6虛接口，該虛接口需要維護4over6封裝表，該封裝表的每個表項中包含了目的IPv4網絡的地址和

掩碼，以及需要轉發(fā)到的出口PE路由器的4over6虛接口IPv6地址。

如圖2所示，IPv4分組報文到達4over6入口PE路由器（圖中PE1），PE1在查IPv4轉發(fā)表后，發(fā)現應

進入本地的4over6虛接口處理；在4over6虛接口處理中，通過查找4over6封裝表對該分組報文進行封裝，

封裝的目的IPv6地址是4over6出口PE路由器的虛接口IPv6地址，而源IPv6地址是4over6入口PE路由器的

虛接口IPv6地址；封裝后的IPv6分組報文通過IPv6骨干網發(fā)送到出口PE路由器；出口路由器對分組報文

進行解封裝后，再通過查找IPv4轉發(fā)表將原始IPv4分組報文轉發(fā)到相應的目的IPv4網絡。4over6封裝表

的維護由4over6控制平面來完成。

圖24over6數據平面處理

4over6數據平面分組報文封裝方法

數據分組報文的封裝和解封裝采用IPv4-in-IPv6的方法，如圖3所示，具體封裝、解封裝以及分組

報文分片和ICMP分組報文的相應處理應符合RFC2473和YD/T1612-2007。其他封裝方法如GRE隧道方法、

IPSec、MPLS隧道以及PPVPN隧道等，4over6機制將來可以通過進一步擴展進行支持，本文件不對具體擴

展技術進行規(guī)范。

原始IPv4報文

IPv4報文頭數據包有效載荷

入口PE路由器

進行包裝封裝

IPv6隧道頭原始IPv4報文

IPv6報文頭IPv6擴展頭IPv4報文頭數據包有效載荷

IPv6隧道封裝報文

出口PE路由器

進行報文解封裝

IPv4報文頭數據包有效載荷

原始IPv4報文

圖3IPv4-in-IPv6的封裝和解封裝方法

74over6控制平面處理

4

GB/TXXXXX.1—XXXX

控制平面實現隧道端點發(fā)現和網絡可達性信息傳輸。4over6控制平面通過對MP-BGP進行擴展來實

現。作為AFBR，PE路由器之間基于IPv6骨干網建立BGP的鄰居關系，通過BGP的多協(xié)議擴展攜帶不同種類

的路由信息。根據MP-BGP協(xié)議規(guī)定，在建立BGP鄰居關系時使用OPEN消息的下列兩個參數的組合標識BGP

實體的能力：地址簇標識符AFI和后續(xù)地址簇標識符SAFI。MP-BGP實體采用{AFI，SAFI}組合，傳輸上述

4over6隧道端點和目的地址（即4over6地址）。4over6所需要傳輸的目的地址是IPv4網絡地址，AFI使

用AFI_IP4=1?；赟AFI的先到先服務原則，本文件應采用SAFI_4over6=67。BGP實體在MP-BGP協(xié)議的OPEN

消息中使用{AFI，SAFI}=(AFI_IP4=1，SAFI_4over6=67}來支持4over6的能力。

在BGP建立了鄰居關系的基礎上，在BGPUPDATE消息中的路徑屬性包含下一跳的AFI、SAFI以及下一

跳地址和網絡層可達性信息。在使用MP-BGP的UPDATE消息傳輸隧道端點和網絡可達性信息時。仍然使用

上述AFI和SAFI。與此同時，在路徑屬性中的下一跳網絡地址必須是4over6虛接口的IPv6地址，而網絡

可達性信息NLRI應包含目的IPv4網絡地址和掩碼。該Update分組報文如圖4所示。

地址簇標識（AddressFamilyIdentifier）(2octets)：AFI=1(IPv4)

后續(xù)地址簇標識（SubsequentAddressFamilyIdentifier）(1octet)：SAFI=67(4over6)

下一跳網絡地址長度（LengthofNextHopNetworkAddress）(1octet)：16

下一跳（NextHop）：虛接口IPv6地址（IPv6Addressof4over6VirtualInterface）

子網連接點數量（NumberofSNPAs）(1octet)

子網連接點長度（LengthoffirstSNPA）(1octet)

第一個子網連接點（FirstSNPA）(variable)

第二個子網連接點的長度（LengthofsecondSNPA）(1octet)

第二個子網連接點（SecondSNPA）(variable)

...

最后一個子網連接點的長度（LengthofLastSNPA）(1octet)

最后一個子網連接點（LastSNPA）(variable)

網絡層可達信息NLRI(variable):目的IPv4網絡地址

圖4BGP協(xié)議的4over6擴展

當4over6路由器IPv4路由信息發(fā)生變化時，路由管理模塊通知BGP協(xié)議，啟動4over6功能的BGP協(xié)議

發(fā)送Update分組報文到其他Peer路由器。對端4over6路由器收到Update分組報文后，更新本地維護的封

裝表的同時。更新本地IPv4路由表，把相應目的IPv4地址的出接口置為本地4over6虛接口。

本文件規(guī)定實現4over6機制的PE路由器要能夠支持配置有路由反射器的場景。對于配置有路由反

射器RR的場景，PE路由器分為RR和非RR兩種。每個RR連接多個非RR，這些非RR稱為該RR的客戶端路由器。

所有RR之間建立全連接的Full-mesh結構。每個RR的IBGPPeer分為兩種，即RR和客戶端路由器，其中客

戶端路由器把所連接的IPv4網絡中的IPv4路由變化通過IBGP報文通告對應的RR。如果一個RR收到其他

RR通過IBGP發(fā)來的4over6路由，將其轉發(fā)給所有的客戶端路由器。而如果一個RR收到客戶端路由器通過

IBGP發(fā)來的4over6路由，則將其轉發(fā)給所有的IBGPPeer。任何一個遠端IPv4網絡中的路由變化，可以

經過最多三步傳到整個網絡，即遠端出口客戶端PE路由器、RR以及網絡中任意入口客戶端PE路由器。

5

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附錄A

（資料性）

4over6機制示例

基于如上定義的4over6數據平面和控制平面的處理過程，下面以圖5為例說明4over6機制的實際工

作過程。PE2從CE2學習到到達目的IPv4網絡NetB和NetC的路由信息，更新本地的IPv4路由表(PE2IPv4

Routingtable)，進而產生本地封裝表(PE2Encapsulationtable)，并將本地封裝表發(fā)送給MP-BGP模

塊。PE2的MP-BGP模塊把目的IPv4網絡NetB和NetC的可達性信息以及隧道端點信息(PE2的4over6VIF)

通過BGPUpdate消息發(fā)送到PEl。PEl在接收到BGP更新分組報文后，把NetB和NetC的網絡地址以及隧道

端點(PE2的4over6VIF)存儲到封裝表(PElEncapsulationtable)，并在本地IPv4路由表中增加相關

信息，把目的地址為NetB和NetC的轉發(fā)接口置為本地4over6VIF，即PElVIF。

ControlFlow

PE1EncapsulationtablePE2Encapsulationtable

IPv4AddrIPv6AddrIPv4AddrIPv6Addr

NetBPE2VIFI-BGPNetBPE2VIF

NetCPE2VIFNetCPE2VIF

PE1IPv4RoutingtablePE2IPv4Routingtable

DESTOUTPUTIFDESTNEXTHOP

NetBPE1VIFNetBCE2

NetCPE1VIFNetCCE2

CE1CE2

IPv6IPv4

PE1PE2

IPv4IPv6NetB

IPv6Dst

SrcNetANetC

VIF

VIFP

D:BS:APayloadD:BS:APayload

D:PE2S:PE1D:BS:APayloadD:PE2S:PE1D:BS:APayload

DataFlow

圖54over6機制示例

在完成上述路由信息交互后，PEl和PE2分別維護了如圖所示的封裝表和路由表。來自源網絡NetA的

目的地址在網絡NetB內部的IPv4分組報文到達PEl后，PEl在IPv4轉發(fā)表中進行路由查找，發(fā)現對應轉發(fā)

接口為本地VIF接口，交由本地VIF接口處理。VIF接口處理中，查找封裝表，找到對應的IPv6地址(即PE2

的4over6虛接口的IPv6地址)，將該地址作為目的IPv6地址并將本地4over6虛接口的IPv6地址作為源地

址進行封裝，進而發(fā)送到IPv6網絡。PE2收到封裝后的分組報文后，進行解封裝，并根據原始IPv4分組

報文的目的地址查找IPv4轉發(fā)表，轉發(fā)到目的網絡NetB。

6

GB/TXXXXX.1—XXXX

A

A

B

參考文獻

[1]IETF.ABorderGatewayProtocol4（BGP-4）[R/OL].RFC4271.2006,Jan.

[2]IETF.MultiprotocolExtensionsforBGP-4[R/OL].RFC4760.2007,Jan.

[3]IETF.TheBGPEncapsulationSubsequentAddressFamilyIdentifier(SAFI)andtheBGP

TunnelEncapsulationAttribute[R/OL].RFC5512.2009.

B

C

7

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目次

前言..........................................................................III

引言...........................................................................IV

1范圍................................................................................1

2規(guī)范性引用文件......................................................................1

3術語和定義..........................................................................1

4縮略語..............................................................................2

5概述................................................................................3

4over6網絡結構..................................................................3

4over6網絡主要功能..............................................................3

64over6數據平面處理..................................................................3

4over6數據平面處理流程..........................................................3

4over6數據平面分組報文封裝方法..................................................4

74over6控制平面處理..................................................................4

附錄A（資料性）4over6機制示例.................................................6

參考文獻........................................................................7

I

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面向單棧IPv6網絡的4over6技術要求

第1部分：基于IPv6骨干網的IPv4網絡互聯(lián)

1范圍

本文件規(guī)定了在純IPv6骨干網上實現IPv4網絡互聯(lián)的4over6機制在數據面與控制面以及協(xié)議擴展

方面的技術要求。本文件適用于在IPv6網絡逐步成熟的階段中，純IPv6骨干網絡逐漸建成，IPv4接入網

用戶需要通過純IPv6骨干網采用4over6技術進行互聯(lián)互通的情況。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本

文件。

IETFRFC2473IPv6規(guī)范的通用分組隧道（GenericPacketTunnelinginIPv6Specification）

IETFRFC5747IP封裝與MP-BGP擴展的IPv4互聯(lián)（4over6）過渡方案（4over6TransitSolution

UsingIPEncapsulationandMP-BGPExtensions）

YD/T1612-2007IPv4網絡向IPv6網絡過渡中的互連互通技術要求（Interconnectionand

InteroperationTechniqueRequirementsforIPv4-IPv6Transition）

3術語和定義

下列術語和定義適用于本文件。

4over6機制IPv4overIPv6

一種向IPv6網絡演進的過渡技術，包括對網絡控制面和數據面等一系列協(xié)議的擴展，進而在IPv6網絡

上通過IPv4-in-IPv6隧道封裝技術來實現高效的IPv4數據的傳送與業(yè)務訪問。

節(jié)點node

IPv4或IPv6網絡中的網絡設備。

路由器router

用來建立和控制不同網絡間數據流的網絡設備。

注：路由器基于路由協(xié)議機制和算法來選擇路徑或路由以實現建立和控制網絡間的數據流，網絡自

身可以基于不同的網絡協(xié)議。

4over6路由器4over6router

支持4over6功能的路由器。

1

GB/TXXXXX.1—XXXX

P路由器Prouter

網絡服務提供商所擁有的內部骨干路由器。

PE路由器PErouter

網絡服務提供商所擁有的提供網絡接入功能的邊緣路由器。

入口PE路由器ingressPErouter

按照4over6封裝規(guī)則對數據分組進行封裝的4over6路由器。

出口PE路由器egressPErouter

對按照4over6封裝規(guī)則封裝過的數據分組進行解封裝的4over6路由器。

CE路由器CErouter

客戶接入網絡中的邊緣路由器。

鏈路link

在相鄰節(jié)點之間，通信所依賴的數據鏈路層連接，例如Ethernet、PPP鏈路、幀中繼、ATM網絡。

接口interface

節(jié)點到鏈路的連接點。

4over6虛接口4over6virtualinterface

位于4over6路由器上，支持4over6功能的虛擬接口，該接口需要配置IPv4地址和IPv6地址。

地址簇addressfamily

IPv4地址和IPv6地址分別構成IPv4地址簇和IPv6地址簇。

地址簇邊界路由器AFBRaddressfamilyborderrouter

運行IPv4／IPv6雙協(xié)議棧的路由器，該路由器同時分別連接IPv4地址簇網絡和IPv6地址簇網絡。在

本文件所定義的4over6機制中，AFBR具體實現在具有4over6功能的PE路由器上。

4縮略語

下列縮略語適用于本文件。

AFBR：地址簇邊界路由器（AddressFamilyBorderRouter）

AFI：地址簇標識符（AddressFamilyIdentifier）

BGP：邊界網關協(xié)議（BorderGatewayProtocol）

DSTM：雙棧傳送機制（DualStackTransitionMechanism）

IPSec：互聯(lián)網協(xié)議安全（InternetProtocolSecurity）

IPv4：互聯(lián)網協(xié)議版本4（IntemetProtocolVersion4）

IPv6：互聯(lián)網協(xié)議版本6（InternetProtocolVersion6）

MP-BGP：邊界網關協(xié)議多協(xié)議擴展（Multi-ProtocolextensiontoBGP）

2

GB/TXXXXX.1—XXXX

MPLS：多協(xié)議標簽交換（MultiprotocolLabelSwitching）

NAT：網絡地址轉換（NetworkAddressTranslation）

RR：路由器反射（RouterReflector）

SAFI：后續(xù)地址簇標識符（SubsequentAddressFamilyIdentifier）

SNPA：子網連接點（Sub-networkPointsofAttachment）

VIF：虛擬接口（Virtualinterface）

5概述

4over6網絡結構

隨著純IPv6骨干網絡的逐漸建成，存在大量IPv4接入網絡需要通過純IPv6骨干網來實現互聯(lián)。如圖

1所示，本文件規(guī)定了通過純IPv6骨干網向IPv4接入網絡中的IPv4用戶通過4over6技術提供網絡服務訪

問的技術要求。

4over6

CE1PE1PE2CE2

IPv4IPv4

IPv6IPv6IPv6

SrcNetANetBDst

P

圖14over6機制傳輸的網絡拓撲

PE路由器作為地址簇邊界路由器(AFBR)，同時運行IPv6和IPv4雙協(xié)議棧。PE路由器在骨干網