什么是6PE，6PE解决了什么问题？

MPLS网络向IPv6演进

在IPv6网络发展的初期，IPv6网络的业务量不是很大，对于IPv6网络和IPv4网络来说，IPv6网络就好像是IPv4网络海洋中的“孤岛”。基于IPv4网络来构建IPv6网络时，需要在保证现有IPv4业务的正常应用下，采用易于操作、过渡简单、成本较低的方式，实现IPv4网络向IPv6网络的平滑演进和过渡。

在MPLS网络中，由于当前IPv6标签分配协议不够成熟，难以实现对IPv6前缀直接进行标签分配并进行IPv6数据的转发，因而产生了6PE的过渡方案。

6PE利用一种协议来承载另一种协议，从而实现跨越不同域的业务互通的技术。6PE技术在骨干网和城域网的演进中应用较多。与骨干网不同的是，城域网的6PE技术部署中，IPv4 MPLS网络可能会跨多个自治域。

6PE技术的优点

6PE技术拥有如下优点：

• 便于维护：所有配置在连接用户的边缘设备PE上完成，用户的IPv6网络感知不到IPv4网络的存在。利用现有的IPv4网络承载IPv6业务，降低了维护难度，有利于实现网络的渐进式部署。
• 建网成本低：6PE技术可以完全利用现有的IPv4 MPLS隧道，无须对网络进行升级改造就可以为用户提供IPv6服务。6PE设备还可以同时为用户提供IPv6 VPN和IPv4 VPN等业务。

6PE的组网结构

除了单自治域6PE外，对于IPv6孤岛网络连接到不同自治域的情况，业界提出了两种跨域6PE的实现方式，分别是：OptionB方式的跨域6PE和OptionC方式的跨域6PE。几种6PE都有各自的优势和适用场景，单自治域6PE主要适用于不同的IPv6孤岛接入同一个自治域的场景，跨域6PE则适用于不同的IPv6孤岛接入不同的自治域的场景。接下来，将对6PE的几种基本类型做介绍

1. 单自治域6PE

   如下图所示，IPv6孤岛网络连接到同一个自治域，处于同一个自治域内的PE之间通过MP-IBGP关系传递IPv6路由。

   

   PE与CE之间利用IPv6路由协议交换IPv6路由信息，6PE网络中有三种类型的设备，CE设备、PE设备和P设备，以下简称为CE、PE、P。

   • P（Provider），6PE网络中的骨干设备，通常为服务提供商的骨干设备，是不连接任何CE设备的，需要具备基本的MPLS的转发能力。
   • PE（Provider Edge），6PE网络中的边缘设备，通常为服务提供商骨干网的边缘设备，与CE设备和P设备相连，是重要的网络节点设备。
   • CE（Customer Edge），用户网络边缘设备，有接口直接与服务提供商SP（Service Provider）网络相连。CE可以是路由器或交换机，也可以是一台主机。通常情况下，CE不需要支持MPLS。

   PE与PE之间利用MP-BGP（Multi-protocol Extensions for Border Gateway Protocol）交换IPv6路由信息，并在IPv6报文的外层封装两层MPLS标签，其中，内层（L2）标签为IPv6前缀对应的标签，外层（L1）标签为6PE之间LSP的标签。

   PE和P之间利用IPv4路由协议交换路由信息，并利用MPLS在PE之间建立LSP，通过MPLS标签实现IPv6流量穿越IPv4 MPLS核心网。

   
   单自治域6PE组网图
2. OptionB方式的跨域6PE
   1. OptionB方式的跨域6PE由ASBR（AS Boundary Router）兼作PE。该种情况与单自治域6PE类似，唯一不同的在于，PE（也即ASBR）之间通过MP-EBGP关系传递IPv6路由。
      
      OptionB方式的跨域6PE（ASBR兼作PE）组网图
   2. OptionB方式的跨域6PE

      如下图所示，PE和ASBR、ASBR与对端ASBR之间都利用IPv4路由协议交换带标签的路由，PE与域内ASBR、ASBR与对端ASBR之间都需要创建隧道来透明传输IPv6报文。

      
      OptionB方式的跨域6PE组网图
3. OptionC方式的跨域6PE

   与OptionB方式的跨域6PE不同的是，OptionC方式的跨域6PE是在PE之间建立了多跳的多协议扩展EBGP对等体关系（Multi-hop MP-EBGP），PE与对端PE之间直接利用IPv4路由协议交换带标签的路由。PE与对端PE之间建立了端到端的BGP LSP来透明传输IPv6报文。

   
   OptionC方式的跨域6PE组网图

6PE的控制平面

6PE的控制平面工作原理如下图所示。仅需要在PE1和PE2上部署IPv4/IPv6双栈，其它节点的设备保持IPv4单栈不变，PE1和PE2通过MP-BGP协议通告IPv6路由，CE设备和P设备节点没有IPv6信息，只有IPv4路由和标签转发表。

PE1的IPv4地址为1.1.1.1，PE2的IPv4地址为2.2.2.2。PE设备需要支持IPv4/IPv6双栈，在IPv4 MPLS网络侧配置一个IPv4地址，在运行IPv6协议的用户侧配置一个IPv6地址。

6PE控制平面工作原理图

6PE的报文转发过程

6PE转发平面工作原理图

6PE组网结构中IPv6路由的通告主要由以下4个步骤完成：

1. CE1的IPv6报文进入PE1之后，PE1根据IPv6报文的目的地址IP3，查找本地的IPv6路由表。如图中的②所示，目的地址IP3匹配路由表中的第一条，其对应的下一跳为PE2的IPv4映射成IPv6的地址::FFFF:2.2.2.2。
2. PE1根据这个地址推导出下一跳的IPv4地址2.2.2.2，PE1根据IPv4地址2.2.2.2获得其对应的公网隧道标签Label1，同时根据MP-BGP通告获得内层标签值YYY。在经过这两层MPLS标签值的封装后，IPv6报文被PE1转发到骨干网。
3. 为了使描述更清晰，此处以倒数第二跳弹出特性PHP（Penultimate Hop Popping）为例。如图中的③所示，当双层标签值封装的IPv6报文经过P时，其外层的标签执行末次弹跳出；当到达PE2时，仅剩内层的MP-BGP通告标签YYY。
4. 如图中的④所示，PE2根据内层的YYY标签去查询对应的IPv6全局路由表，对IPv6地址IP3进行最长匹配。找到去CE2的IPv6路由和下一跳。

总而言之，6PE设备接收到同处于IPv6网络内的CE设备通告过来的IPv6路由后，会为IPv6路由分配MPLS外层标签，通过MP-BGP发布给对端6PE设备。对端6PE接收并保留私网标签，然后将路由的下一跳属性改变为映射自身IPv4地址后的IPv6地址，再以IPv6普通路由的形式发布给自己一侧的IPv6 CE设备，两个IPv6网络的路由通过这种方式就完成了交互。