インターフェイスおよびハードウェア コンポーネント コンフィギュレーション ガイド、Cisco IOS XE Release 3S

トンネルがどのように動作するかを理解するには、カプセル化とトンネリングの概念を区別できるようにする必要があります。 カプセル化は、特定のプロトコル スタックの各レイヤでデータにヘッダーを追加するプロセスです。 開放型システム間相互接続（OSI）参照モデルは、ネットワークの機能について説明します。 1 個のホスト（PC など）からネットワーク上の別のホストにデータ パケットを送信するには、カプセル化を使用して、プロトコル スタックの各レイヤで、データ パケットの前にヘッダーを降順で追加します。 ヘッダーには、現在のレイヤのすぐ上にあるレイヤでカプセル化されているデータのタイプを示すデータ フィールドが含まれていることが必要です。 ネットワークの受信側でパケットがプロトコル スタックを上っていくと、カプセル化された各ヘッダーは逆順に削除されます。

トンネリングでは、別のプロトコル内の 1 つのプロトコルからデータ パケットをカプセル化し、外部ネットワーク上のパケットを転送します。 トンネリングは、カプセル化とは異なり、より低いレイヤのプロトコルと同じレベルのレイヤのプロトコルが、トンネルを通って送信されるようにします。 トンネル インターフェイスは仮想（または論理）インターフェイスです。 トンネリングは、次の 3 種類の主要コンポーネントから構成されます。

• パッセンジャ プロトコル：カプセル化の対象となるプロトコル。 たとえば、IPv4 プロトコルや IPv6 プロトコルなどです。

• キャリア プロトコル：カプセル化するプロトコル。 たとえば、総称ルーティング カプセル化（GRE）やマルチプロトコル ラベル スイッチング（MPLS）などです。

• トランスポート プロトコル：カプセル化したプロトコルを伝送するプロトコル。 主なトランスポート プロトコルは IP です。

トンネル タイプ オブ サービス（ToS）により、ネットワーク トラフィックをトンネリングして、すべてのパケットを同じ ToS バイト値に分類できます。 ToS バイト値および存続可能時間（TTL）のホップ カウント値は、ルータの IP トンネル インターフェイス向けのトンネル パケットのカプセル化 IP ヘッダーに設定できます。 トンネル ToS 機能は、シスコ エクスプレス フォワーディング（旧称：CEF）、高速スイッチング、およびプロセス スイッチングでサポートされます。

ToS および TTL バイト値は、RFC 791 で定義されています。 RFC 791 に定義されているとおり、RFC 2474 および RFC 2780 では ToS バイトの使用を廃止しています。 RFC 791 では、ToS バイトのビット 6 と 7（最初の 2 つの最下位ビット）は将来使用するために予約されており、0 に設定する必要があることが指定されています。 Cisco IOS XE Release 2.1 では、トンネル ToS 機能はこの標準に準拠していません。ビット 6 および 7 を含むすべての ToS バイト値を使用し、パケットの ToS バイトが準拠する RFC 標準を決定できるようになっています。

Ethernet over MPLS（EoMPLS）は、レイヤ 3 の MPLS ネットワークを経由したレイヤ 2 トラフィックのトンネリングを可能にするトンネリング メカニズムです。 EoMPLS は、レイヤ 2 トンネリングとも呼ばれています。

EoMPLS は、長距離のレイヤ 2 拡張に非常に有効です。 EoMPLS over GRE は、ハードウェアベースのスイッチド トンネルとして GRE トンネルを作成し、GRE トンネル内で EoMPLS をカプセル化できるようにします。 GRE 接続が 2 つのコア ルータ間で確立され、MPLS ラベル スイッチド パス（LSP）がトンネリングされます。

GRE カプセル化は、転送前に追加されるヘッダー情報を持つパケットを定義するために使用されます。 カプセル化解除は、パケットが宛先トンネルのエンドポイントに到着したときに追加ヘッダー情報を削除するプロセスです。

パケットが GRE トンネルを経由して転送されると、パケットの先頭に 2 つの新しいヘッダーが追加されます。したがって、新しいペイロードの内容は変更されます。 カプセル化後、元のデータペイロードと独立した IP ヘッダーであった部分は、GRE ペイロードと呼ばれます。 プロトコルの種類の情報と再計算されたチェックサムを示すために、GRE ヘッダーがパケットに追加されます。 GRE ヘッダーの前に IP ヘッダーも追加されます。 この IP ヘッダーには、トンネルの宛先 IP アドレスが含まれます。

GRE ヘッダーは、ヘッダーがトンネルに入る前に、IP、レイヤ 2 VPN およびレイヤ 3 VPN などのパケットに追加されます。 カプセル化されたパケットを受信する、パス沿いにあるすべてのルータは、新しい IP ヘッダーを使用してトンネル エンドポイントへのパケットの到達方法を決定します。

IP 転送では、パケットがトンネル宛先エンドポイントに到着した時点で、新しい IP ヘッダーと GRE ヘッダーがパケットから削除され、その後はパケットの最終宛先への転送に元の IP ヘッダーが使用されます。

EoMPLS over GRE 機能は、トンネルの宛先でパケットから新しい IP ヘッダーおよび GRE ヘッダーを削除し、MPLS ラベルを使用して適切なレイヤ 2 接続回線またはレイヤ 3 VRF へとパケットを転送します。

次の項のシナリオでは、プロバイダー エッジ（PE）またはプロバイダー（P）ルータでの GRE 展開における L2VPN および L3VPN について説明します。

Path MTU Discovery（PMTUD）は、GRE または IP-in-IP トンネル インターフェイスでイネーブルにできます。 トンネル インターフェイスで PMTUD（RFC 1191）がイネーブルの場合、ルータは GRE（または IP-in-IP）トンネル IP パケットに対して PMTUD 処理を実行します。 ルータは、トンネルに入ってくる元のデータの IP パケットに対して常に PMTUD 処理を実行します。 PMTUD がイネーブルな場合、Don't Fragment（DF）ビットがすべてのパケットに設定されるため、トンネルを通過するパケットに対してはパケットのフラグメンテーションは許可されません。 トンネルに入ったパケットがそのパケットの MTU 値よりも小さい MTU 値を持つリンクを検出すると、パケットは廃棄され、パケットの送信元にインターネット制御メッセージ プロトコル（ICMP）メッセージが返されます。 このメッセージには、フラグメンテーションが要求されたこと（しかし許可されなかったこと）と、パケットがドロップされる原因となったリンクの MTU が含まれています。

（注）	トンネル インターフェイスの PMTUD は、トンネル エンドポイントがトンネルのパスでルータによって生成される ICMP メッセージを受信できることを要求します。 ファイアウォール接続を通じて PMTUD を使用する前に、ICMP メッセージが受信できることを確認してください。

トンネルのパケットで PMTUD をイネーブルにするには、tunnel path-mtu-discovery コマンドを使用し、トンネルの PMTUD パラメータを確認するには、show interfaces tunnel コマンドを使用します。 PMTUD が動作するトンネル インターフェイスは現在、GRE および IP-in-IP だけです。

トンネル インターフェイスは、物理インターフェイスとしてさまざまな Quality of Service（QoS）機能をサポートします。 QoS により、ミッション クリティカルなトラフィックのパフォーマンスを確実に受け入れ可能なレベルにする方法が提供されます。 トンネル用 QoS オプションでサポートされる項目には、Generic Traffic Shaping（GTS）のトンネル インターフェイスへの直接適用や、Modular QoS CLI（MQC）を使用したクラス ベースのシェーピングなどが含まれます。 またトンネル インターフェイスは、クラス ベースのポリシングもサポートしますが、専用アクセス レート（CAR）はサポートしません。

GRE トンネルでは、ルータは、ToS バイトの IP precedence ビット値をトンネルまたは内部パケットをカプセル化している GRE IP ヘッダーにコピーできます。 トンネルのエンドポイント間の中間ルータは、IP precedence 値を使用して、QoS 機能（ポリシー ルーティング、重み付け均等化キューイング（WFQ）、重み付けランダム早期検出（WRED）など）向けにパケットを分類できます。

トンネルまたは暗号化ヘッダーによってパケットがカプセル化されている場合、QoS 機能は元のパケットのヘッダーを調べてパケットを正しく分類することができません。 同じトンネルを通過するパケットは、同じトンネル ヘッダーを持つため、物理インターフェイスが輻輳している場合、パケットは同等に扱われます。 ただし、トンネルのパケットはトンネリング前に分類でき、ユーザがトンネル インターフェイス上またはクリプト マップ上で QoS の事前分類機能を適用する際に暗号化を行うことができます。

（注）	クラス ベースのシェーピング内の Class-based WFQ（CBWFQ）は、マルチポイント インターフェイスではサポートされません。

トンネル インターフェイス上に一部の QoS 機能を導入する方法については、32 ページの「トンネル インターフェイスでの QoS オプションの設定例」の項を参照してください。

1.    パッセンジャ プロトコルを決定します。 パッセンジャ プロトコルはカプセル化の対象となるプロトコルです。

2.    必要に応じて、tunnel mode コマンド キーワードを決定します。

GRE トンネルを設定するには、この作業を実行します。 トンネル インターフェイスを使用して、通常プロトコルをサポートしないネットワークへプロトコル トラフィックを通過させます。 トンネルを構築するには、トンネル インターフェイスを 2 つのルータそれぞれで定義し、そのトンネル インターフェイスが互いを参照することが必要です。 各ルータでは、トンネル インターフェイスはレイヤ 3 アドレスを使用して設定する必要があります。 トンネルのエンドポイント、トンネル送信元、およびトンネル宛先を定義して、トンネルのタイプを選択する必要があります。 オプションの手順を実行して、トンネルをカスタマイズできます。

必ずトンネルの両側にルータを設定するようにしてください。 トンネルの片方の端だけが設定されている場合、（キープアライブが設定されていない限り）トンネル インターフェイスはアップした状態になっていますが、トンネルに入ったパケットはドロップされます。

はじめる前に

6to4 トンネルでは、トンネルの宛先は、境界ルータの IPv4 アドレスによって決定されます。このアドレスは、プレフィックス 2002::/16 と連結されて 2002:border-router-IPv4-address::/48 という形式になります。 6to4 トンネルの両端の境界ルータは、IPv4 プロトコル スタックと IPv6 プロトコル スタックの両方をサポートしている必要があります。

（注）

IPv4 互換トンネル 1 つだけの設定、および 6to4 IPv6 トンネル 1 つだけの設定が、1 台のルータ上でサポートされます。 同じルータで両方のトンネル タイプの設定を選択する場合は、シスコは、これらが同じ送信元を共有しないようにすることを強く推奨します。 6to4 トンネルと IPv4 互換トンネルが同じインターフェイスを共有できない理由は、これらがともに NBMA「ポイントツーマルチポイント」アクセス リンクであり、多重化されたパケット ストリームからのパケットを着信インターフェイスの単一パケット ストリームに再度配列するために、トンネルの送信元しか使用できないためです。 IPv4 プロトコル タイプが 41 のパケットがインターフェイスに到着すると、このパケットは IPv4 アドレスに基づいて、IPv6 トンネル インターフェイスにマッピングされます。 ただし、6to4 トンネルと IPv4 互換トンネルが同じ送信元インターフェイスを共有している場合、ルータは、着信パケットを割り当てるべき IPv6 トンネル インターフェイスを区別できません。 手動で設定された IPv6 トンネルの場合、手動トンネルは「ポイントツーポイント」リンクであり、トンネルの IPv4 送信元と IPv4 宛先が両方とも定義されているため、同じ送信元インターフェイスを共有できます。

1.    enable


2.    configure terminal


3.    interface tunnel tunnel-number


4.    ipv6 address ipv6-prefix/prefix-length [eui-64]


5.    tunnel source {ip-address | interface-type interface-number}


6.    tunnel mode ipv6ip 6to4


7.    exit


8.    ipv6 route ipv6-prefix / prefix-length tunnel tunnel-number


9.    end

Router> enable

Router# configure terminal

Router(config)# interface tunnel 0

Router(config-if)# ipv6 address 2002:c0a8:6301:1::1/64

Router(config-if)# tunnel source GigabitEthernet 0/0/0

Router(config-if)# tunnel mode ipv6ip 6to4

Router(config-if)# exit

Router(config)# ipv6 route 2002::/16 tunnel 0

Router(config)# end

1.    enable


2.    show interfaces tunnel number [accounting]


3.    ping [protocol] destination


4.    show ip route [address [mask]]


5.    ping [protocol] destination

Device> enable

Device A# show interfaces tunnel 0 
Tunnel0 is up, line protocol is up 
  Hardware is Tunnel
  MTU 1514 bytes, BW 9 Kbit, DLY 500000 usec, 
     reliability 255/255, txload 1/255, rxload 1/255
  Encapsulation TUNNEL, loopback not set
  Keepalive not set
  Tunnel source 10.0.0.1 (GigabitEthernet0/0/0), destination 10.0.0.2, fastswitch TTL 255
  Tunnel protocol/transport GRE/IP, key disabled, sequencing disabled
  Tunnel TTL 255
  Checksumming of packets disabled,  fast tunneling enabled
  Last input 00:00:14, output 00:00:04, output hang never
  Last clearing of "show interface" counters never
  Input queue: 0/75/0/0 (size/max/drops/flushes); Total output drops: 0
  Queueing strategy: fifo
  Output queue :0/0 (size/max)
  5 minute input rate 0 bits/sec, 0 packets/sec
  5 minute output rate 0 bits/sec, 0 packets/sec
     4 packets input, 352 bytes, 0 no buffer
     Received 0 broadcasts, 0 runts, 0 giants, 0 throttles
     0 input errors, 0 CRC, 0 frame, 0 overrun, 0 ignored, 0 abort
     8 packets output, 704 bytes, 0 underruns
     0 output errors, 0 collisions, 0 interface resets
     0 output buffer failures, 0 output buffers swapped out

DeviceA# ping 2001:0DB8:1111:2222::2 
Type escape sequence to abort.
Sending 5, 100-byte ICMP Echos to 2001:0DB8:1111:2222::2, timeout is 2 seconds:
!!!!!
Success rate is 100 percent (5/5), round-trip min/avg/max = 20/20/20 ms

DeviceA# show ip route 10.0.0.2 
Routing entry for 10.0.0.0/24
  Known via "connected", distance 0, metric 0 (connected, via interface)
  Routing Descriptor Blocks:
  * directly connected, via GigabitEthernet0/0/0
      Route metric is 0, traffic share count is 1 

DeviceA# ping 10.0.0.2 
Type escape sequence to abort.
Sending 5, 100-byte ICMP Echos to 10.0.0.2, timeout is 2 seconds:
!!!!!
Success rate is 100 percent (5/5), round-trip min/avg/max = 20/21/28 ms

DeviceA# ping 2001:0DB8:1111:2222::2 
Type escape sequence to abort.
Sending 5, 100-byte ICMP Echos to 1::2, timeout is 2 seconds:
!!!!!
Success rate is 100 percent (5/5), round-trip min/avg/max = 20/20/20 ms

次の設定例は、トンネル インターフェイスの GTS に直接適用されます。 この例では、設定によりトンネル インターフェイスが総出力レート 500 kb/s にシェーピングされます。

interface Tunnel 0 
 ip address 10.1.2.1 255.255.255.0 
 traffic-shape rate 500000 125000 125000 1000 
 tunnel source 10.1.1.1 
 tunnel destination 10.2.2.2

次の設定例では、MQC コマンドを使用して同じシェーピング ポリシーをトンネル インターフェイスに適用する方法を示しています。

policy-map tunnel 
 class class-default 
 shape average 500000 125000 125000
! 
interface Tunnel 0 
 ip address 10.1.2.1 255.255.255.0 
 service-policy output tunnel 
 tunnel source 10.1.35.1 
 tunnel destination 10.1.35.2