概述：
现今 IP 网络仍然是以 IPv4 为主体，IPv6 网络只是得到小范围的部署和商用，因此必然会在很长的一个时期内，IPv4 及 IPv6 网络必然会有共存的场景，那就需要考虑 V4V6 并存的策略和技术。
同时从 IPv4 过渡到 IPv6 不可能一气呵成，这是一个综合政治、经济、商业、技术、方法、策略等各种因素的问题，因此 IPv4 到 IPv6 的过渡需要一个漫长的过程。在这个过程中，就不得不考虑过渡的策略和方法。以下是三种常见的共存策略和过渡技术：
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双栈技术（大前提，之后的技术都是在这个基础上运作的）
所谓的双栈就是主机或者网络设备同时支持 IPv4 及 IPv6 双协议栈，如果节点支持双栈，那么它能够同时使用 V4 和 V6 的协议栈、同时处理 IPv4 及 IPv6的数据。在双栈设备上，上层应用会优先选择 IPv6 协议栈，而不是 IPv4。 -
IPv6 over IPv4隧道和IPv4 over IPv6隧道
• IPv6 over IPv4过渡初期使用
通过隧道技术，使IPv6报文在IPv4网络中传输。
手动隧道包括IPv6 over IPv4手动隧道和IPv6 over IPv4 GRE隧道。
自动隧道包括IPv4兼容IPv6自动隧道、6to4隧道和ISATAP隧道。
• IPv4 over IPv6过渡后期使用
通过隧道技术，使IPv4报文在IPv6网络中传输。 -
NAT64
NAT64 技术实际上是一种协议转换技术，能够将分组在 V4 及 V6 格式之间灵活转换。当 IPv4 网络的节点需要直接与 IPv6 网络的节点进行通信时，默认情况下当然是行不通的，因为两个协议栈无法兼容。但是借助一台设备，由该设备来实现 IPv6 与 IPv4 的互转，那么上述通信需求就可以实现了。
双栈技术：
双栈技术是IPv4向IPv6过渡的一种有效的技术。网络中的节点同时支持IPv4和IPv6协议栈，源节点根据目的节点的不同选用不同的协议栈，而网络设备根据报文的协议类型选择不同的协议栈进行处理和转发。双栈可以在一个单一的设备上实现，也可以是一个双栈骨干网。对于双栈骨干网，其中的所有设备必须同时支持IPv4/IPv6协议栈，连接双栈网络的接口必须同时配置IPv4地址和IPv6地址。
拓扑描述：
主机向DNS服务器发送DNS请求报文，请求域名www.huawei.com对应的IP地址。DNS服务器将回复该域名对应的IP地址。如图所示，该IP地址可能是10.1.1.1或3ffe:yyyy::1。主机系统发送A类查询，则向DNS服务器请求对应的IPv4地址；系统发送AAAA查询，则向DNS服务器请求对应的IPv6地址。
图中R1支持双协议栈功能。如果主机访问IPv4地址为10.1.1.1的网络服务器，则可以通过R1的IPv4协议栈访问目标节点。如果主机访问IPv6地址为3ffe:yyyy::1的网络服务器，则可以通过R1的IPv6协议栈访问目标节点。
隧道技术：
一、IPv6 over IPv4隧道：
原理描述：
边界路由设备启动IPv4/IPv6双协议栈，并配置IPv6 over IPv4隧道。边界路由设备在收到从IPv6网络侧发来的报文后，如果报文的目的地址不是自身且下一跳出接口为Tunnel接口，就要把收到的IPv6报文作为数据部分，加上IPv4报文头，封装成IPv4报文。在IPv4网络中，封装后的报文被传递到对端的边界路由设备。对端边界路由设备对报文解封装，去掉IPv4报文头，然后将解封装后的IPv6报文发送到IPv6网络中。
IPv6 over IPv4隧道的起点的IPv4地址必须为手工配置，而终点的确定有手工配置和自动获取两种方式。根据隧道终点的IPv4地址的获取方式不同可以将IPv6 over IPv4隧道分为手动隧道和自动隧道：
- 手动隧道：手动隧道即边界设备不能自动获得隧道终点的IPv4地址，需要手工配置隧道终点的IPv4地址，报文才能正确发送至隧道终点。
- 自动隧道：自动隧道即边界设备可以自动获得隧道终点的IPv4地址，所以不需要手工配置终点的IPv4地址，一般的做法是隧道的两个接口的IPv6地址采用内嵌IPv4地址的特殊IPv6地址形式，这样路由设备可以从IPv6报文中的目的IPv6地址中提取出IPv4地址。其中ISATAP隧道是基于软件的，使用环境在PC与PC之间或者PC与网络设备之间。
手动隧道：
包括IPv6 over IPv4隧道和gre隧道，这两种隧道的差别就是一个GRE隧道中被封装的协议可以是协议中允许的任意协议（可以是IPv4、IPv6、OSI、MPLS等）而普通的IPV6 over IPV4隧道只能在IPV4和IPV6之间运行。还有一个差别是gre隧道在乘客和承载协议之间有一个gre报头进行过渡。
1.IPV6 over IPv4隧道：
2.gre隧道：
手动隧道优缺点：
优点：可以用于任何IPv6穿越IPv4的环境，通用性好。
缺点：必须手工配置。
自动隧道：（不用设置目的地址）
自动隧道主要是IPv4兼容IPv6隧道，6to4隧道（6to4中继隧道）和ISATAP隧道。
理念：将目的IPv4地址嵌套在IPv6地址中（不同隧道嵌套的位置不一样），然后发送数据包时通过对应的嵌套IPv4发送给对应的设备。
1.IPv4兼容IPv6隧道（了解即可）：
IPv4兼容IPv6自动隧道，其承载的IPv6报文的目的地址（即自动隧道所使用的特殊地址）是IPv4兼容IPv6地址。IPv4兼容IPv6地址的前96位全部为0，后32位为IPv4地址。
IPv4兼容IPv6缺点：
由于IPv4兼容IPv6隧道要求每一个主机都要有一个合法的IPv4地址，而且通讯的主机要支持双栈、支持IPv4兼容IPv6隧道，不适合大面积部署。目前该技术已经被6to4隧道所代替。
转发过程：
需要经过R1发给R2的IPv6报文到达R1后，以目的地址::2.1.1.1查找IPv6路由，发现路由的下一跳为虚拟的Tunnel口。由于R1上的配置的隧道的类型是IPv4兼容IPv6自动隧道。于是R1对IPv6报文进行了封装。封装的时候，IPv6报文被封装为IPv4报文，IPv4报文中的源地址为隧道的起始点地址1.1.1.1，而目IP地址直接从IPv4兼容IPv6地址::2.1.1.1的后32位拷贝过来即2.1.1.1。这个报文被路由器从隧道口发出后，在IPv4的网络中被路由转发到目的地2.1.1.1，也就是R2。R2收到报文后，进行解封装，把其中的IPv6报文取出，送给IPv6协议栈进行处理。R2返回R1的报文也是按照这个过程来进行的。
2.6to4隧道：
6to4隧道也属于一种自动隧道，隧道也是使用内嵌在IPv6地址中的IPv4地址建立的。与IPv4兼容自动隧道不同，6to4自动隧道支持Router到Router、Host到Router、Router到Host、 Host到Host。（可以看出使用范围广）
地址格式：
- FP：可聚合全球单播地址的格式前缀（Format Prefix），其值为001。
- TLA：顶级聚合标识符（Top Level Aggregator），其值为0x0002。
- SLA：站点级聚合标识符（Site Level Aggregator）。
6to4地址可以表示为2002::/16，而一个6to4网络可以表示为2002:IPv4地址::/48。6to4地址的网络前缀长度为64bit，其中前48bit（2002: a.b.c.d）被分配给路由器上的IPv4地址决定了，用户不能改变，而后16位（SLA）是由用户自己定义的。
多个分区可以通过一个6to4隧道互相连接，方便使用：
6to4隧道还能进行中继：
普通IPv6网络需要与6to4网络通过IPv4网络互通，这可以通过6to4中继路由器方式实现。所谓6to4中继，就是通过6to4隧道转发的IPv6报文的目的地址不是6to4地址，但转发的下一跳是6to4地址，该下一跳为路由器我们称之为6to4中继。隧道的IPv4目的地址依然从下一跳的6to4地址中获得。
如果6to4网络2中的主机要与IPv6网络互通，在其边界路由器上配置路由指向的下一跳为6to4中继路由器的6to4地址（6to4网络之间只需要指明对应的出接口为tunnel接口即可），中继路由器的6to4地址是与中继路由器的6to4隧道的源地址相匹配的。6to4网络2中去往普通IPv6网络的报文都会按照路由表指示的下一跳发送到6to4中继路由器。6to4中继路由器再将此报文转发到纯IPv6网络中去。当报文返回时，6to4中继路由器根据返回报文的目的地址（为6to4地址）进行IPv4报文头封装，数据就能够顺利到达6to4网络中了。
3.ISATAP隧道：
ISATAP（Intra-Site Automatic Tunnel Addressing Protocol）是另外一种自动隧道技术。ISATAP隧道同样使用了内嵌IPv4地址的特殊IPv6地址形式，只是和6to4不同的是，6to4是使用IPv4地址做为网络前缀，而ISATAP用IPv4地址做为接口标识。
地址描述：
如果IPv4地址是全局唯一的，则u位为1，否则u位为0。g位是IEEE 群体/个体标志。由于ISATAP是通过接口标识来表现的，所以，ISATAP地址有全局单播地址、链路本地地址、ULA地址、组播地址等形式。ISATAP地址的前64位是通过向ISATAP路由器发送请求来得到的，它可以进行地址自动配置。在ISATAP隧道的两端设备之间可以运行ND协议。ISATAP隧道将IPv4网络看作一个非广播的点到多点的链路（NBMA）。
转发过程描述：
在IPv4网络内部有两个双栈主机PC2和PC3，它们分别有一个私网IPv4地址。要使其具有ISATAP功能，需要进行如下操作：
- 首先配置ISATAP隧道接口，这时会根据IPv4地址生成ISATAP类型的接口ID。
- 根据接口ID生成一个ISATAP链路本地IPv6地址，生成链路本地地址以后，主机就有了在本地链路上进行IPv6通信的能力。
- 进行自动配置，主机获得IPv6全球单播地址、ULA地址等。
- 当主机与其它IPv6主机进行通讯时，从隧道接口转发，将从报文的下一跳IPv6地址中取出IPv4地址作为IPv4封装的目的地址。如果目的主机在本站点内，则下一跳就是目的主机本身，如果目的主机不在本站点内，则下一跳为ISATAP路由器的地址。
二、IPv4 over IPv6隧道（对应技术较少，是IPV6后期时的技术）
在IPv4 Internet向IPv6 Internet过渡后期，IPv6网络被大量部署后，而IPv4网络只是散布在世界各地的一些孤岛。利用隧道技术可以在IPv6网络上创建隧道，从而实现IPv4孤岛的互联，IPv4孤岛能通过IPv6公网访问其他IPv4网络。
转发过程描述：
- 边界路由设备启动IPv4/IPv6双协议栈，并配置IPv4 over IPv6隧道。
- 边界路由设备在收到从IPv4网络侧发来的报文后，如果报文的目的地址不是自身，就要把收到的IPv4报文作为负载，加上IPv6报文头，封装到IPv6报文里。
- 在IPv6网络中，封装后的报文被传递到对端的边界路由设备。
- 对端边界路由设备对报文解封装，去掉IPv6报文头，然后将解封装后的IPv4报文发送到IPv4网络。
参考资料：HCIE培训文档