home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Handbook of Infosec Terms 2.0 / Handbook_of_Infosec_Terms_Version_2.0_ISSO.iso / text / rfcs / rfc1933.txt < prev    next >
Text File  |  1996-05-07  |  48KB  |  660 lines

  1.  
  2.  
  3.  
  4.  
  5.  
  6.  
  7. Network Working Group                                        R. Gilligan Request for Comments: 1933                                   E. Nordmark Category: Standards Track                         Sun Microsystems, Inc.                                                               April 1996 
  8.  
  9.              Transition Mechanisms for IPv6 Hosts and Routers 
  10.  
  11. Status of this Memo 
  12.  
  13.    This document specifies an Internet standards track protocol for the    Internet community, and requests discussion and suggestions for    improvements.  Please refer to the current edition of the "Internet    Official Protocol Standards" (STD 1) for the standardization state    and status of this protocol.  Distribution of this memo is unlimited. 
  14.  
  15. Abstract 
  16.  
  17.    This document specifies IPv4 compatibility mechanisms that can be    implemented by IPv6 hosts and routers.  These mechanisms include    providing complete implementations of both versions of the Internet    Protocol (IPv4 and IPv6), and tunneling IPv6 packets over IPv4    routing infrastructures.  They are designed to allow IPv6 nodes to    maintain complete compatibility with IPv4, which should greatly    simplify the deployment of IPv6 in the Internet, and facilitate the    eventual transition of the entire Internet to IPv6. 
  18.  
  19. 1. Introduction 
  20.  
  21.    The key to a successful IPv6 transition is compatibility with the    large installed base of IPv4 hosts and routers.  Maintaining    compatibility with IPv4 while deploying IPv6 will streamline the task    of transitioning the Internet to IPv6.  This specification defines a    set of mechanisms that IPv6 hosts and routers may implement in order    to be compatible with IPv4 hosts and routers. 
  22.  
  23.    The mechanisms in this document are designed to be employed by IPv6    hosts and routers that need to interoperate with IPv4 hosts and    utilize IPv4 routing infrastructures.  We expect that most nodes in    the Internet will need such compatibility for a long time to come,    and perhaps even indefinitely. 
  24.  
  25.    However, IPv6 may be used in some environments where interoperability    with IPv4 is not required.  IPv6 nodes that are designed to be used    in such environments need not use or even implement these mechanisms. 
  26.  
  27.    The mechanisms specified here include: 
  28.  
  29.  
  30.  
  31.  Gilligan & Nordmark         Standards Track                     [Page 1] 
  32.  RFC 1933               IPv6 Transition Mechanisms             April 1996 
  33.  
  34.     -    Dual IP layer.  Providing complete support for both IPv4 and         IPv6 in hosts and routers. 
  35.  
  36.    -    IPv6 over IPv4 tunneling.  Encapsulating IPv6 packets within         IPv4 headers to carry them over IPv4 routing infrastructures.         Two types of tunneling are employed: configured and automatic. 
  37.  
  38.    Additional transition and compatibility mechanisms may be developed    in the future.  These will be specified in other documents. 
  39.  
  40. 1.2. Terminology 
  41.  
  42.    The following terms are used in this document: 
  43.  
  44.    Types of Nodes 
  45.  
  46.         IPv4-only node: 
  47.  
  48.                 A  host  or  router  that  implements  only  IPv4.    An                 IPv4-only  node does not understand IPv6.  The installed                 base of IPv4  hosts  and  routers  existing  before  the                 transition begins are IPv4-only nodes. 
  49.  
  50.         IPv6/IPv4 node: 
  51.  
  52.                 A host or router that implements both IPv4 and IPv6. 
  53.  
  54.         IPv6-only node: 
  55.  
  56.                 A host or router that implements IPv6, and does not                 implement IPv4.  The operation of IPv6-only nodes is not                 addressed here. 
  57.  
  58.         IPv6 node: 
  59.  
  60.                 Any host or router that implements IPv6.  IPv6/IPv4 and                 IPv6-only nodes are both IPv6 nodes. 
  61.  
  62.         IPv4 node: 
  63.  
  64.                 Any host or router that implements IPv4.  IPv6/IPv4 and                 IPv4-only nodes are both IPv4 nodes. 
  65.  
  66.  
  67.  
  68.  
  69.  
  70.  
  71.  
  72.  
  73.  
  74. Gilligan & Nordmark         Standards Track                     [Page 2] 
  75.  RFC 1933               IPv6 Transition Mechanisms             April 1996 
  76.  
  77.     Types of IPv6 Addresses 
  78.  
  79.         IPv4-compatible IPv6 address: 
  80.  
  81.                 An IPv6 address, assigned to an IPv6/IPv4 node, which                 bears the high-order 96-bit prefix 0:0:0:0:0:0, and an                 IPv4 address in the low-order 32-bits.  IPv4-compatible                 addresses are used by the automatic tunneling mechanism. 
  82.  
  83.         IPv6-only address: 
  84.  
  85.                 The remainder of the IPv6 address space.  An IPv6                 address that bears a prefix other than 0:0:0:0:0:0. 
  86.  
  87.    Techniques Used in the Transition 
  88.  
  89.         IPv6-over-IPv4 tunneling: 
  90.  
  91.                 The technique of encapsulating IPv6 packets within IPv4                 so that they can be carried across IPv4 routing                 infrastructures. 
  92.  
  93.         IPv6-in-IPv4 encapsulation: 
  94.  
  95.                 IPv6-over-IPv4 tunneling. 
  96.  
  97.         Configured tunneling: 
  98.  
  99.                 IPv6-over-IPv4 tunneling where the IPv4 tunnel endpoint                 address is determined by configuration information on                 the encapsulating node. 
  100.  
  101.         Automatic tunneling: 
  102.  
  103.                 IPv6-over-IPv4 tunneling where the IPv4 tunnel endpoint                 address is determined from the IPv4 address embedded in                 the IPv4-compatible destination address of the IPv6                 packet. 
  104.  
  105. 1.3. Structure of this Document 
  106.  
  107.    The remainder of this document is organized into three sections: 
  108.  
  109.    -    Section 2 discusses the IPv4-compatible address format. 
  110.  
  111.    -    Section 3 discusses the operation of nodes with a dual IP         layer, IPv6/IPv4 nodes. 
  112.  
  113.  
  114.  
  115.  Gilligan & Nordmark         Standards Track                     [Page 3] 
  116.  RFC 1933               IPv6 Transition Mechanisms             April 1996 
  117.  
  118.     -    Section 4 discusses IPv6-over-IPv4 tunneling. 
  119.  
  120. 2. Addressing 
  121.  
  122.    The automatic tunneling mechanism uses a special type of IPv6    address, termed an "IPv4-compatible" address.  An IPv4-compatible    address is identified by an all-zeros 96-bit prefix, and holds an    IPv4 address in the low-order 32-bits.  IPv4-compatible addresses are    structured as follows: 
  123.  
  124.         |              96-bits                 |   32-bits    |         +--------------------------------------+--------------+         |            0:0:0:0:0:0               | IPv4 Address |         +--------------------------------------+--------------+ 
  125.  
  126.                  IPv4-Compatible IPv6 Address Format 
  127.  
  128.    IPv4-compatible addresses are assigned to IPv6/IPv4 nodes that    support automatic tunneling.  Nodes that are configured with IPv4-    compatible addresses may use the complete address as their IPv6    address, and use the embedded IPv4 address as their IPv4 address. 
  129.  
  130.    The remainder of the IPv6 address space (that is, all addresses with    96-bit prefixes other than 0:0:0:0:0:0) are termed "IPv6-only    Addresses." 
  131.  
  132. 3. Dual IP Layer 
  133.  
  134.    The most straightforward way for IPv6 nodes to remain compatible with    IPv4-only nodes is by providing a complete IPv4 implementation.  IPv6    nodes that provide a complete IPv4 implementation in addition to    their IPv6 implementation are called "IPv6/IPv4 nodes."  IPv6/IPv4    nodes have the ability to send and receive both IPv4 and IPv6    packets.  They can directly interoperate with IPv4 nodes using IPv4    packets, and also directly interoperate with IPv6 nodes using IPv6    packets. 
  135.  
  136.    The dual IP layer technique may or may not be used in conjunction    with the IPv6-over-IPv4 tunneling techniques, which are described in    section 4.  An IPv6/IPv4 node that supports tunneling may support    only configured tunneling, or both configured and automatic    tunneling.  Thus three configurations are possible: 
  137.  
  138.    -    IPv6/IPv4 node that does not perform tunneling. 
  139.  
  140.    -    IPv6/IPv4 node that performs configured tunneling only. 
  141.  
  142.    -    IPv6/IPv4 node that performs configured tunneling and 
  143.  
  144.  
  145.  
  146. Gilligan & Nordmark         Standards Track                     [Page 4] 
  147.  RFC 1933               IPv6 Transition Mechanisms             April 1996 
  148.  
  149.          automatic tunneling. 
  150.  
  151. 3.1. Address Configuration 
  152.  
  153.    Because they support both protocols, IPv6/IPv4 nodes may be    configured with both IPv4 and IPv6 addresses.  Although the two    addresses may be related to each other, this is not required.    IPv6/IPv4 nodes may be configured with IPv6 and IPv4 addresses that    are unrelated to each other. 
  154.  
  155.    Nodes that perform automatic tunneling are configured with IPv4-    compatible IPv6 addresses.  These may be viewed as single addresses    that can serve both as IPv6 and IPv4 addresses.  The entire 128-bit    IPv4-compatible IPv6 address is used as the node's IPv6 address,    while the IPv4 address embedded in low-order 32-bits serves as the    node's IPv4 address. 
  156.  
  157.    IPv6/IPv4 nodes may use the stateless IPv6 address configuration    mechanism [5] or DHCP for IPv6 [3] to acquire their IPv6 address.    These mechanisms may provide either IPv4-compatible or IPv6-only IPv6    addresses. 
  158.  
  159.    IPv6/IPv4 nodes may use IPv4 mechanisms to acquire their IPv4    addresses. 
  160.  
  161.    IPv6/IPv4 nodes that perform automatic tunneling may also acquire    their IPv4-compatible IPv6 addresses from another source: IPv4    address configuration protocols.  A node may use any IPv4 address    configuration mechanism to acquire its IPv4 address, then "map" that    address into an IPv4-compatible IPv6 address by pre-pending it with    the 96-bit prefix 0:0:0:0:0:0.  This mode of configuration allows    IPv6/IPv4 nodes to "leverage" the installed base of IPv4 address    configuration servers.  It can be particularly useful in environments    where IPv6 routers and address configuration servers have not yet    been deployed. 
  162.  
  163.    The specific algorithm for acquiring an IPv4-compatible address using    IPv4-based address configuration protocols is as follows: 
  164.  
  165.    1)   The IPv6/IPv4 node uses standard IPv4 mechanisms or protocols         to acquire its own IPv4 address.  These include: 
  166.  
  167.            -    The Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) [2]            -    The Bootstrap Protocol (BOOTP) [1]            -    The Reverse Address Resolution Protocol (RARP) [9]            -    Manual configuration            -    Any other mechanism which accurately yields the node's                 own IPv4 address 
  168.  
  169.  
  170.  
  171. Gilligan & Nordmark         Standards Track                     [Page 5] 
  172.  RFC 1933               IPv6 Transition Mechanisms             April 1996 
  173.  
  174.     2)   The node uses this address as its IPv4 address. 
  175.  
  176.    3)   The node prepends the 96-bit prefix 0:0:0:0:0:0 to the 32-bit         IPv4 address that it acquired in step (1).  The result is an         IPv4-compatible IPv6 address with the node's own IPv4-address         embedded in the low-order 32-bits.  The node uses this address         as its own IPv6 address. 
  177.  
  178. 3.1.1. IPv4 Loopback Address 
  179.  
  180.    Many IPv4 implementations treat the address 127.0.0.1 as a "loopback    address" -- an address to reach services located on the local    machine.  Per the host requirements specification [10], section    3.2.1.3, IPv4 packets addressed from or to the loopback address are    not to be sent onto the network; they must remain entirely within the    node.  IPv6/IPv4 implementations may treat the IPv4-compatible IPv6    address ::127.0.0.1 as an IPv6 loopback address.  Packets with this    address should also remain entirely within the node, and not be    transmitted onto the network. 
  181.  
  182. 3.2.  DNS 
  183.  
  184.    The Domain Naming System (DNS) is used in both IPv4 and IPv6 to map    hostnames into addresses.  A new resource record type named "AAAA"    has been defined for IPv6 addresses [6].  Since IPv6/IPv4 nodes must    be able to interoperate directly with both IPv4 and IPv6 nodes, they    must provide resolver libraries capable of dealing with IPv4 "A"    records as well as IPv6 "AAAA" records. 
  185.  
  186. 3.2.1.  Handling Records for IPv4-Compatible Addresses 
  187.  
  188.    When an IPv4-compatible IPv6 addresses is assigned to an IPv6/IPv4    host that supports automatic tunneling, both A and AAAA records are    listed in the DNS.  The AAAA record holds the full IPv4-compatible    IPv6 address, while the A record holds the low-order 32-bits of that    address.  The AAAA record is needed so that queries by IPv6 hosts can    be satisfied.  The A record is needed so that queries by IPv4-only    hosts, whose resolver libraries only support the A record type, will    locate the host. 
  189.  
  190.    DNS resolver libraries on IPv6/IPv4 nodes must be capable of handling    both AAAA and A records.  However, when a query locates an AAAA    record holding an IPv4-compatible IPv6 address, and an A record    holding the corresponding IPv4 address, the resolver library need not    necessarily return both addresses.  It has three options: 
  191.  
  192.  
  193.  
  194.  
  195.  
  196.  Gilligan & Nordmark         Standards Track                     [Page 6] 
  197.  RFC 1933               IPv6 Transition Mechanisms             April 1996 
  198.  
  199.     -    Return only the IPv6 address to the application. 
  200.  
  201.    -    Return only the IPv4 address to the application. 
  202.  
  203.    -    Return both addresses to the application. 
  204.  
  205.    The selection of which address type to return in this case, or, if    both addresses are returned, in which order they are listed, can    affect what type of IP traffic is generated.  If the IPv6 address is    returned, the node will communicate with that destination using IPv6    packets (in most cases encapsulated in IPv4); If the IPv4 address is    returned, the communication will use IPv4 packets. 
  206.  
  207.    The way that DNS resolver implementations handle redundant records    for IPv4-compatible addresses may depend on whether that    implementation supports automatic tunneling, or whether it is    enabled.  For example, an implementation that does not support    automatic tunneling would not return IPv4-compatible IPv6 addresses    to applications because those destinations are generally only    reachable via tunneling.  On the other hand, those implementations in    which automatic tunneling is supported and enabled may elect to    return only the IPv4-compatible IPv6 address and not the IPv4    address. 
  208.  
  209. 4. IPv6-over-IPv4 Tunneling 
  210.  
  211.    In most deployment scenarios, the IPv6 routing infrastructure will be    built up over time.  While the IPv6 infrastructure is being deployed,    the existing IPv4 routing infrastructure can remain functional, and    can be used to carry IPv6 traffic.  Tunneling provides a way to    utilize an existing IPv4 routing infrastructure to carry IPv6    traffic. 
  212.  
  213.    IPv6/IPv4 hosts and routers can tunnel IPv6 datagrams over regions of    IPv4 routing topology by encapsulating them within IPv4 packets.    Tunneling can be used in a variety of ways: 
  214.  
  215.    -    Router-to-Router.  IPv6/IPv4 routers interconnected by an IPv4         infrastructure can tunnel IPv6 packets between themselves.  In         this case, the tunnel spans one segment of the end-to-end path         that the IPv6 packet takes. 
  216.  
  217.    -    Host-to-Router.  IPv6/IPv4 hosts can tunnel IPv6 packets to an         intermediary IPv6/IPv4 router that is reachable via an IPv4         infrastructure.  This type of tunnel spans the first segment         of the packet's end-to-end path. 
  218.  
  219.  
  220.  
  221.  
  222.  
  223. Gilligan & Nordmark         Standards Track                     [Page 7] 
  224.  RFC 1933               IPv6 Transition Mechanisms             April 1996 
  225.  
  226.     -    Host-to-Host.  IPv6/IPv4 hosts that are interconnected by an         IPv4 infrastructure can tunnel IPv6 packets between         themselves.  In this case, the tunnel spans the entire         end-to-end path that the packet takes. 
  227.  
  228.    -    Router-to-Host. IPv6/IPv4 routers can tunnel IPv6 packets to         their final destination IPv6/IPv4 host.  This tunnel spans         only the last segment of the end-to-end path. 
  229.  
  230.    Tunneling techniques are usually classified according to the    mechanism by which the encapsulating node determines the address of    the node at the end of the tunnel.  In the first two tunneling    methods listed above -- router-to-router and host-to-router -- the    IPv6 packet is being tunneled to a router.  The endpoint of this type    of tunnel is an intermediary router which must decapsulate the IPv6    packet and forward it on to its final destination.  When tunneling to    a router, the endpoint of the tunnel is different from the    destination of the packet being tunneled.  So the addresses in the    IPv6 packet being tunneled do not provide the IPv4 address of the    tunnel endpoint.  Instead, the tunnel endpoint address must be    determined from configuration information on the node performing the    tunneling.  We use the term "configured tunneling" to describe the    type of tunneling where the endpoint is explicitly configured. 
  231.  
  232.    In the last two tunneling methods -- host-to-host and router-to-host    -- the IPv6 packet is tunneled all the way to its final destination. 
  233.  
  234.    The tunnel endpoint is the node to which the IPv6 packet is    addressed.  Since the endpoint of the tunnel is the destination of    the IPv6 packet, the tunnel endpoint can be determined from the    destination IPv6 address of that packet: If that address is an IPv4-    compatible address, then the low-order 32-bits hold the IPv4 address    of the destination node, and that can be used as the tunnel endpoint    address.  This technique avoids the need to explicitly configure the    tunnel endpoint address.  Deriving the tunnel endpoint address from    the embedded IPv4 address of the packet's IPv6 address is termed    "automatic tunneling". 
  235.  
  236.    The two tunneling techniques -- automatic and configured -- differ    primarily in how they determine the tunnel endpoint address.  Most of    the underlying mechanisms are the same: 
  237.  
  238.    -    The entry node of the tunnel (the encapsulating node) creates an         encapsulating IPv4 header and transmits the encapsulated packet. 
  239.  
  240.    -    The exit node of the tunnel (the decapsulating node) receives         the encapsulated packet, removes the IPv4 header, updates the         IPv6 header, and processes the received IPv6 packet. 
  241.  
  242.  
  243.  
  244. Gilligan & Nordmark         Standards Track                     [Page 8] 
  245.  RFC 1933               IPv6 Transition Mechanisms             April 1996 
  246.  
  247.     -    The encapsulating node may need to maintain soft state         information for each tunnel recording such parameters as the MTU         of the tunnel in order to process IPv6 packets forwarded into         the tunnel.  Since the number of tunnels that any one host or         router may be using may grow to be quite large, this state         information can be cached and discarded when not in use. 
  248.  
  249.    The next section discusses the common mechanisms that apply to both    types of tunneling.  Subsequent sections discuss how the tunnel    endpoint address is determined for automatic and configured    tunneling. 
  250.  
  251. 4.1. Common Tunneling Mechanisms 
  252.  
  253.    The encapsulation of an IPv6 datagram in IPv4 is shown below: 
  254.  
  255.                                         +-------------+                                         |    IPv4     |                                         |   Header    |         +-------------+                 +-------------+         |    IPv6     |                 |    IPv6     |         |   Header    |                 |   Header    |         +-------------+                 +-------------+         |  Transport  |                 |  Transport  |         |   Layer     |      ===>       |   Layer     |         |   Header    |                 |   Header    |         +-------------+                 +-------------+         |             |                 |             |         ~    Data     ~                 ~    Data     ~         |             |                 |             |         +-------------+                 +-------------+ 
  256.  
  257.                       Encapsulating IPv6 in IPv4 
  258.  
  259.    In addition to adding an IPv4 header, the encapsulating node also has    to handle some more complex issues: 
  260.  
  261.   -     Determine when to fragment and when to report an ICMP "packet         too big" error back to the source. 
  262.  
  263.   -     How to reflect IPv4 ICMP errors from routers along the tunnel         path back to the source as IPv6 ICMP errors. 
  264.  
  265.    Those issues are discussed in the following sections. 
  266.  
  267.  
  268.  
  269.  
  270.  
  271.  
  272.  
  273. Gilligan & Nordmark         Standards Track                     [Page 9] 
  274.  RFC 1933               IPv6 Transition Mechanisms             April 1996 
  275.  
  276.  4.1.1.  Tunnel MTU and Fragmentation 
  277.  
  278.    The encapsulating node could view encapsulation as IPv6 using IPv4 as    a link layer with a very large MTU (65535-20 bytes to be exact; 20    bytes "extra" are needed for the encapsulating IPv4 header).  The    encapsulating node would need only to report IPv6 ICMP "packet too    big" errors back to the source for packets that exceed this MTU.    However, such a scheme would be inefficient for two reasons: 
  279.  
  280.   1)    It would result in more fragmentation than needed. IPv4 layer         fragmentation should be avoided due to the performance problems         caused by the loss unit being smaller than the retransmission         unit [11]. 
  281.  
  282.   2)    Any IPv4 fragmentation occurring inside the tunnel would have to         be reassembled at the tunnel endpoint.  For tunnels that         terminate at a router, this would require additional memory to         reassemble the IPv4 fragments into a complete IPv6 packet before         that packet could be forwarded onward. 
  283.  
  284.    The fragmentation inside the tunnel can be reduced to a minimum by    having the encapsulating node track the IPv4 Path MTU across the    tunnel, using the IPv4 Path MTU Discovery Protocol [8] and recording    the resulting path MTU.  The IPv6 layer in the encapsulating node can    then view a tunnel as a link layer with an MTU equal to the IPv4 path    MTU, minus the size of the encapsulating IPv4 header. 
  285.  
  286.    Note that this does not completely eliminate IPv4 fragmentation in    the case when the IPv4 path MTU would result in an IPv6 MTU less than    576 bytes. (Any link layer used by IPv6 has to have an MTU of at    least 576 bytes [4].) In this case the IPv6 layer has to "see" a link    layer with an MTU of 576 bytes and the encapsulating node has to use    IPv4 fragmentation in order to forward the 576 byte IPv6 packets. 
  287.  
  288.    The encapsulating node can employ the following algorithm to    determine when to forward an IPv6 packet that is larger than the    tunnel's path MTU using IPv4 fragmentation, and when to return an    IPv6 ICMP "packet too big" message: 
  289.  
  290.         if (IPv4 path MTU - 20) is less than or equal to 576                 if packet is larger than 576 bytes                         Send IPv6 ICMP "packet too big" with MTU = 576.                         Drop packet.                 else                         Encapsulate but do not set the Don't Fragment                         flag in the IPv4 header. The resulting IPv4                         packet might be fragmented by the IPv4 layer on                         the encapsulating node or by some router along 
  291.  
  292.  
  293.  
  294. Gilligan & Nordmark         Standards Track                    [Page 10] 
  295.  RFC 1933               IPv6 Transition Mechanisms             April 1996 
  296.  
  297.                          the IPv4 path.                 endif         else                 if packet is larger than (IPv4 path MTU - 20)                         Send IPv6 ICMP "packet too big" with                         MTU = (IPv4 path MTU - 20).                         Drop packet.                 else                         Encapsulate and set the Don't Fragment flag                         in the IPv4 header.                 endif         endif 
  298.  
  299.    Encapsulating nodes that have a large number of tunnels might not be    able to store the IPv4 Path MTU for all tunnels. Such nodes can, at    the expense of additional fragmentation in the network, avoid using    the IPv4 Path MTU algorithm across the tunnel and instead use the MTU    of the link layer (under IPv4) in the above algorithm instead of the    IPv4 path MTU. 
  300.  
  301.    In this case the Don't Fragment bit must not be set in the    encapsulating IPv4 header. 
  302.  
  303. 4.1.2.  Hop Limit 
  304.  
  305.    IPv6-over-IPv4 tunnels are modeled as "single-hop".  That is, the    IPv6 hop limit is decremented by 1 when an IPv6 packet traverses the    tunnel.  The single-hop model serves to hide the existence of a    tunnel.  The tunnel is opaque to users of the network, and is not    detectable by network diagnostic tools such as traceroute. 
  306.  
  307.    The single-hop model is implemented by having the encapsulating and    decapsulating nodes process the IPv6 hop limit field as they would if    they were forwarding a packet on to any other datalink.  That is,    they decrement the hop limit by 1 when forwarding an IPv6 packet.    (The originating node and final destination do not decrement the hop    limit.) 
  308.  
  309.    The TTL of the encapsulating IPv4 header is selected in an    implementation dependent manner.  The current suggested value is    published in the "Assigned Numbers RFC.  Implementations may provide    a mechanism to allow the administrator to configure the IPv4 TTL. 
  310.  
  311. 4.1.3. Handling IPv4 ICMP errors 
  312.  
  313.    In response to encapsulated packets it has sent into the tunnel, the    encapsulating node may receive IPv4 ICMP error messages from IPv4    routers inside the tunnel.  These packets are addressed to the 
  314.  
  315.  
  316.  
  317. Gilligan & Nordmark         Standards Track                    [Page 11] 
  318.  RFC 1933               IPv6 Transition Mechanisms             April 1996 
  319.  
  320.     encapsulating node because it is the IPv4 source of the encapsulated    packet. 
  321.  
  322.    The ICMP "packet too big" error messages are handled according to    IPv4 Path MTU Discovery [8] and the resulting path MTU is recorded in    the IPv4 layer.  The recorded path MTU is used by IPv6 to determine    if an IPv6 ICMP "packet too big" error has to be generated as    described in section 4.1.1. 
  323.  
  324.    The handling of other types of ICMP error messages depends on how    much information is included in the "packet in error" field, which    holds the encapsulated packet that caused the error. 
  325.  
  326.    Many older IPv4 routers return only 8 bytes of data beyond the IPv4    header of the packet in error, which is not enough to include the    address fields of the IPv6 header. More modern IPv4 routers may    return enough data beyond the IPv4 header to include the entire IPv6    header and possibly even the data beyond that. 
  327.  
  328.    If the offending packet includes enough data, the encapsulating node    may extract the encapsulated IPv6 packet and use it to generating an    IPv6 ICMP message directed back to the originating IPv6 node, as    shown below: 
  329.  
  330.                 +--------------+                 | IPv4 Header  |                 | dst = encaps |                 |       node   |                 +--------------+                 |     ICMP     |                 |    Header    |          - -    +--------------+                 | IPv4 Header  |                 | src = encaps |         IPv4    |       node   |                 +--------------+   - -         Packet  |    IPv6      |                 |    Header    |   Original IPv6          in     +--------------+   Packet -                 |  Transport   |   Can be used to         Error   |    Header    |   generate an                 +--------------+   IPv6 ICMP                 |              |   error message                 ~     Data     ~   back to the source.                 |              |          - -    +--------------+   - - 
  331.  
  332.         IPv4 ICMP Error Message Returned to Encapsulating Node 
  333.  
  334.  
  335.  
  336. Gilligan & Nordmark         Standards Track                    [Page 12] 
  337.  RFC 1933               IPv6 Transition Mechanisms             April 1996 
  338.  
  339.  4.1.4.  IPv4 Header Construction 
  340.  
  341.    When encapsulating an IPv6 packet in an IPv4 datagram, the IPv4    header fields are set as follows: 
  342.  
  343.         Version: 
  344.  
  345.                 4 
  346.  
  347.         IP Header Length in 32-bit words: 
  348.  
  349.                 5 (There are no IPv4 options in the encapsulating                 header.) 
  350.  
  351.         Type of Service: 
  352.  
  353.                 0 
  354.  
  355.         Total Length: 
  356.  
  357.                 Payload length from IPv6 header plus length of IPv6 and                 IPv4 headers (i.e. a constant 60 bytes). 
  358.  
  359.         Identification: 
  360.  
  361.                 Generated uniquely as for any IPv4 packet transmitted by                 the system. 
  362.  
  363.         Flags: 
  364.  
  365.                 Set the Don't Fragment (DF) flag as specified in                 section 4.1.1. Set the More Fragments (MF) bit as                 necessary if fragmenting. 
  366.  
  367.         Fragment offset: 
  368.  
  369.                 Set as necessary if fragmenting. 
  370.  
  371.         Time to Live: 
  372.  
  373.                 Set in implementation-specific manner. 
  374.  
  375.         Protocol: 
  376.  
  377.                 41 (Assigned payload type number for IPv6) 
  378.  
  379.  
  380.  
  381.  
  382.  
  383.  Gilligan & Nordmark         Standards Track                    [Page 13] 
  384.  RFC 1933               IPv6 Transition Mechanisms             April 1996 
  385.  
  386.          Header Checksum: 
  387.  
  388.                 Calculate the checksum of the IPv4 header. 
  389.  
  390.         Source Address: 
  391.  
  392.                 IPv4 address of outgoing interface of the                 encapsulating node. 
  393.  
  394.         Destination Address: 
  395.  
  396.                 IPv4 address of tunnel endpoint. 
  397.  
  398.    Any IPv6 options are preserved in the packet (after the IPv6 header). 
  399.  
  400. 4.1.5. Decapsulating IPv6-in-IPv4 Packets 
  401.  
  402.    When an IPv6/IPv4 host or a router receives an IPv4 datagram that is    addressed to one of its own IPv4 address, and the value of the    protocol field is 41, it removes the IPv4 header and submits the IPv6    datagram to its IPv6 layer code. 
  403.  
  404.    The decapsulation is shown below: 
  405.  
  406.         +-------------+         |    IPv4     |         |   Header    |         +-------------+                 +-------------+         |    IPv6     |                 |    IPv6     |         |   Header    |                 |   Header    |         +-------------+                 +-------------+         |  Transport  |                 |  Transport  |         |   Layer     |      ===>       |   Layer     |         |   Header    |                 |   Header    |         +-------------+                 +-------------+         |             |                 |             |         ~    Data     ~                 ~    Data     ~         |             |                 |             |         +-------------+                 +-------------+ 
  407.  
  408.                     Decapsulating IPv6 from IPv4 
  409.  
  410.    When decapsulating the IPv6-in-IPv4 packet, the IPv6 header is not    modified.  If the packet is subsequently forwarded, its hop limit is    decremented by one. 
  411.  
  412.    The encapsulating IPv4 header is discarded. 
  413.  
  414.  
  415.  
  416.  Gilligan & Nordmark         Standards Track                    [Page 14] 
  417.  RFC 1933               IPv6 Transition Mechanisms             April 1996 
  418.  
  419.     The decapsulating node performs IPv4 reassembly before decapsulating    the IPv6 packet.  All IPv6 options are preserved even if the    encapsulating IPv4 packet is fragmented. 
  420.  
  421.    After the IPv6 packet is decapsulated, it is processed the same as    any received IPv6 packet. 
  422.  
  423. 4.2. Configured Tunneling 
  424.  
  425.    In configured tunneling, the tunnel endpoint address is determined    from configuration information in the encapsulating node.  For each    tunnel, the encapsulating node must store the tunnel endpoint    address.  When an IPv6 packet is transmitted over a tunnel, the    tunnel endpoint address configured for that tunnel is used as the    destination address for the encapsulating IPv4 header. 
  426.  
  427.    The determination of which packets to tunnel is usually made by    routing information on the encapsulating node.  This is usually done    via a routing table, which directs packets based on their destination    address using the prefix mask and match technique. 
  428.  
  429. 4.2.1. Default Configured Tunnel 
  430.  
  431.    Nodes that are connected to IPv4 routing infrastructures may use a    configured tunnel to reach an IPv6 "backbone".  If the IPv4 address    of an IPv6/IPv4 router bordering the backbone is known, a tunnel can    be configured to that router.  This tunnel can be configured into the    routing table as a "default route".  That is, all IPv6 destination    addresses will match the route and could potentially traverse the    tunnel.  Since the "mask length" of such default route is zero, it    will be used only if there are no other routes with a longer mask    that match the destination. 
  432.  
  433.    The tunnel endpoint address of such a default tunnel could be the    IPv4 address of one IPv6/IPv4 router at the border of the IPv6    backbone.  Alternatively, the tunnel endpoint could be an IPv4    "anycast address".  With this approach, multiple IPv6/IPv4 routers at    the border advertise IPv4 reachability to the same IPv4 address.  All    of these routers accept packets to this address as their own, and    will decapsulate IPv6 packets tunneled to this address.  When an    IPv6/IPv4 node sends an encapsulated packet to this address, it will    be delivered to only one of the border routers, but the sending node    will not know which one.  The IPv4 routing system will generally    carry the traffic to the closest router. 
  434.  
  435.    Using a default tunnel to an IPv4 "anycast address" provides a high    degree of robustness since multiple border router can be provided,    and, using the normal fallback mechanisms of IPv4 routing, traffic 
  436.  
  437.  
  438.  
  439. Gilligan & Nordmark         Standards Track                    [Page 15] 
  440.  RFC 1933               IPv6 Transition Mechanisms             April 1996 
  441.  
  442.     will automatically switch to another router when one goes down. 
  443.  
  444. 4.3. Automatic Tunneling 
  445.  
  446.    In automatic tunneling, the tunnel endpoint address is determined    from the packet being tunneled.  The destination IPv6 address in the    packet must be an IPv4-compatible address.  If it is, the IPv4    address component of that address -- the low-order 32-bits -- are    extracted and used as the tunnel endpoint address.  IPv6 packets that    are not addressed to an IPv4-compatible address can not be tunneled    using automatic tunneling. 
  447.  
  448.    IPv6/IPv4 nodes need to determine which IPv6 packets can be sent via    automatic tunneling.  One technique is to use the IPv6 routing table    to direct automatic tunneling.  An implementation can have a special    static routing table entry for the prefix 0:0:0:0:0:0/96.  (That is,    a route to the all-zeros prefix with a 96-bit mask.)  Packets that    match this prefix are sent to a pseudo-interface driver which    performs automatic tunneling.  Since all IPv4-compatible IPv6    addresses will match this prefix, all packets to those destinations    will be auto-tunneled. 
  449.  
  450. 4.4. Default Sending Algorithm 
  451.  
  452.    This section presents a combined IPv4 and IPv6 sending algorithm that    IPv6/IPv4 nodes can use.  The algorithm can be used to determine when    to send IPv4 packets, when to send IPv6 packets, and when to perform    automatic and configured tunneling.  It illustrates how the    techniques of dual IP layer, configured tunneling, and automatic    tunneling can be used together.  Note that is just an example to show    how the techniques can be combined; IPv6/IPv6 implementations may    provide different algorithms.  This algorithm has the following    properties: 
  453.  
  454.    -    Sends IPv4 packets to all IPv4 destinations. 
  455.  
  456.    -    Sends IPv6 packets to all IPv6 destinations on the same link. 
  457.  
  458.    -    Using automatic tunneling, sends IPv6 packets encapsulated in         IPv4 to IPv6 destinations with IPv4-compatible addresses that         are located off-link. 
  459.  
  460.    -    Sends IPv6 packets to IPv6 destinations located off-link when         IPv6 routers are present. 
  461.  
  462.    -    Using the default IPv6 tunnel, sends IPv6 packets encapsulated         in IPv4 to IPv6 destinations with IPv6-only addresses when no         IPv6 routers are present. 
  463.  
  464.  
  465.  
  466. Gilligan & Nordmark         Standards Track                    [Page 16] 
  467.  RFC 1933               IPv6 Transition Mechanisms             April 1996 
  468.  
  469.  The algorithm is as follows: 
  470.  
  471.   1)    If the address of the end node is an IPv4 address then: 
  472.  
  473.           1.1)  If the destination is located on an attached link, then                 send an IPv4 packet addressed to the end node. 
  474.  
  475.           1.2)  If the destination is located off-link, then; 
  476.  
  477.                 1.2.1)  If there is an IPv4 router on link, then send an                         IPv4 format packet.  The IPv4 destination                         address is the IPv4 address of the end node.                         The datalink address is the datalink address of                         the IPv4 router. 
  478.  
  479.                 1.2.2)  Else, the destination is treated as                         "unreachable" because it is located off link and                         there are no on-link routers. 
  480.  
  481.   2)    If the address of the end node is an IPv4-compatible IPv6         address (i.e. bears the prefix 0:0:0:0:0:0), then: 
  482.  
  483.           2.1)  If the destination is located on an attached link, then                 send an IPv6 format packet (not encapsulated).  The IPv6                 destination address is the IPv6 address of the end node.                 The datalink address is the datalink address of the end                 node. 
  484.  
  485.           2.2)  If the destination is located off-link, then: 
  486.  
  487.                 2.2.1)  If there is an IPv4 router on an attached link,                         then send an IPv6 packet encapsulated in IPv4.                         The IPv6 destination address is the address of                         the end node.  The IPv4 destination address is                         the low-order 32-bits of the end node's address.                         The datalink address is the datalink address of                         the IPv4 router. 
  488.  
  489.                 2.2.2)  Else, if there is an IPv6 router on an attached                         link, then send an IPv6 format packet.  The IPv6                         destination address is the IPv6 address of the                         end node.  The datalink address is the datalink                         address of the IPv6 router. 
  490.  
  491.                 2.2.3)  Else, the destination is treated as                         "unreachable" because it is located off-link and                         there are no on-link routers. 
  492.  
  493.  
  494.  
  495.  Gilligan & Nordmark         Standards Track                    [Page 17] 
  496.  RFC 1933               IPv6 Transition Mechanisms             April 1996 
  497.  
  498.     3)   If the address of the end node is an IPv6-only address, then: 
  499.  
  500.           3.1)  If the destination is located on an attached link, then                 send an IPv6 format packet.  The IPv6 destination                 address is the IPv6 address of the end node.  The                 datalink address is the datalink address of the end                 node. 
  501.  
  502.           3.2)  If the destination is located off-link, then: 
  503.  
  504.                 3.2.1)  If there is an IPv6 router on an attached link,                         then send an IPv6 format packet.  The IPv6                         destination address is the IPv6 address of the                         end node.  The datalink address is the datalink                         address of the IPv6 router. 
  505.  
  506.                 3.2.2)  Else, if the destination is reachable via a                         configured tunnel, and there is an IPv4 router                         on an attached link, then send an IPv6                         packet encapsulated in IPv4.  The IPv6                         destination address is the address of the end                         node.  The IPv4 destination address is the                         configured IPv4 address of the tunnel endpoint.                         The datalink address is the datalink address of                         the IPv4 router. 
  507.  
  508.                 3.2.3)  Else, the destination is treated as                         "unreachable" because it is located off-link and                         there are no on-link IPv6 routers. 
  509.  
  510. A summary of these sending rules are given in the table below: 
  511.  
  512.  
  513.  
  514.  
  515.  
  516.  
  517.  
  518.  
  519.  
  520.  
  521.  
  522.  
  523.  
  524.  
  525.  
  526.  
  527.  
  528.  
  529.  
  530.  Gilligan & Nordmark         Standards Track                    [Page 18] 
  531.  RFC 1933               IPv6 Transition Mechanisms             April 1996 
  532.  
  533.  End         | End     | IPv4    | IPv6    | Packet |      |      | Node        | Node    | Router  | Router  | Format | IPv6 | IPv4 | DLink Address     | On      | On      | On      | To     | Dest | Dest | Dest Type        | Link?   | Link?   | Link?   | Send   | Addr | Addr | Addr ------------+---------+---------+---------+--------+------+------+------ IPv4        | Yes     |  N/A    |  N/A    | IPv4   |  N/A |  E4  | EL ------------+---------+---------+---------+--------+------+------+------ IPv4        | No      |  Yes    |  N/A    | IPv4   |  N/A |  E4  | RL ------------+---------+---------+---------+--------+------+------+------ IPv4        | No      |  No     |  N/A    | UNRCH  |  N/A |  N/A | N/A ------------+---------+---------+---------+--------+------+------+------ IPv4-compat | Yes     |  N/A    |  N/A    | IPv6   |  E6  |  N/A | EL ------------+---------+---------+---------+--------+------+------+------ IPv4-compat | No      |  Yes    |  N/A    | IPv6/4 |  E6  |  E4  | RL ------------+---------+---------+---------+--------+------+------+------ IPv4-compat | No      |  No     |  Yes    | IPv6   |  E6  |  N/A | RL ------------+---------+---------+---------+--------+------+------+------ IPv4-compat | No      |  No     |  No     | UNRCH  |  N/A |  N/A | N/A ------------+---------+---------+---------+--------+------+------+------ IPv6-only   | Yes     |  N/A    |  N/A    | IPv6   |  E6  |  N/A | EL ------------+---------+---------+---------+--------+------+------+------ IPv6-only   | No      |  N/A    |  Yes    | IPv6   |  E6  |  N/A | RL ------------+---------+---------+---------+--------+------+------+------ IPv6-only   | No      |  Yes    |  No     | IPv6/4 |  E6  |  T4  | RL ------------+---------+---------+---------+--------+------+------+------ IPv6-only   | No      |  No     |  No     | UNRCH  |  N/A |  N/A | N/A ------------+---------+---------+---------+--------+------+------+------ 
  534.  
  535.         Key to Abbreviations         --------------------         N/A:    Not applicable or does not matter.         E6:     IPv6 address of end node.         E4:     IPv4 address of end node (low-order 32-bits of                 IPv4-compatible address).         EL:     Datalink address of end node.         T4:     IPv4 address of the tunnel endpoint.         R6:     IPv6 address of router.         R4:     IPv4 address of router.         RL:     Datalink address of router.         IPv4:   IPv4 packet format.         IPv6:   IPv6 packet format.         IPv6/4: IPv6 encapsulated in IPv4 packet format.         UNRCH:  Destination is unreachable.  Don't send a packet. 
  536.  
  537.  
  538.  
  539.  
  540.  
  541.  
  542.  
  543.  Gilligan & Nordmark         Standards Track                    [Page 19] 
  544.  RFC 1933               IPv6 Transition Mechanisms             April 1996 
  545.  
  546.  4.4.1  On/Off Link Determination 
  547.  
  548.    Part of the process of determining what packet format to use includes    determining whether a destination is located on an attached link or    not.  IPv4 and IPv6 employ different mechanisms.  IPv4 uses an    algorithm in which the destination address and the interface address    are both logically ANDed with the netmask of the interface and then    compared.  If the resulting two values match, then the destination is    located on-link.  This algorithm is discussed in more detail in    Section 3.3.1.1 of the host requirements specification [10].  IPv6    uses the neighbor discovery algorithm described in "Neighbor    Discovery for IP Version 6" [7]. 
  549.  
  550.    IPv6/IPv4 nodes need to use both methods: 
  551.  
  552.    -    If a destination is an IPv4 address, then the on/off link         determination is made by comparison with the netmask, as         described in RFC 1122 section 3.3.1.1. 
  553.  
  554.    -    If a destination is represented by an IPv4-compatible IPv6         address (prefix 0:0:0:0:0:0), the decision is made using the         IPv4 netmask comparison algorithm using the low-order 32-bits         (IPv4 address part) of the destination address. 
  555.  
  556.   -     If the destination is represented by an IPv6-only address         (prefix other than 0:0:0:0:0:0), the on/off link determination         is made using the IPv6 neighbor discovery mechanism. 
  557.  
  558. 5. Acknowledgements 
  559.  
  560.    We would like to thank the members of the IPng working group and the    IPng transition working group for their many contributions and    extensive review of this document.  Special thanks to Jim Bound, Ross    Callon, and Bob Hinden for many helpful suggestions and to John Moy    for suggesting the IPv4 "anycast address" default tunnel technique. 
  561.  
  562. 6.  Security Considerations 
  563.  
  564.    Security issues are not discussed in this memo. 
  565.  
  566.  
  567.  
  568.  
  569.  
  570.  
  571.  
  572.  
  573.  
  574.  
  575.  
  576.  Gilligan & Nordmark         Standards Track                    [Page 20] 
  577.  RFC 1933               IPv6 Transition Mechanisms             April 1996 
  578.  
  579.  7. Authors' Addresses 
  580.  
  581.    Robert E. Gilligan    Sun Microsystems, Inc.    2550 Garcia Ave.    Mailstop UMTV 05-44    Mountain View, California 94043 
  582.  
  583.    Phone: 415-336-1012    Fax:   415-336-6015    EMail: Bob.Gilligan@Eng.Sun.COM 
  584.  
  585.     Erik Nordmark    Sun Microsystems, Inc.    2550 Garcia Ave.    Mailstop UMTV 05-44    Mountain View, California 94043 
  586.  
  587.    Phone: 415-336-2788    Fax:   415-336-6015    EMail: Erik.Nordmark@Eng.Sun.COM 
  588.  
  589. 7. References 
  590.  
  591.    [1] Croft, W., and J. Gilmore, "Bootstrap Protocol", RFC 951,        September 1985. 
  592.  
  593.    [2] Droms, R., "Dynamic Host Configuration Protocol", RFC 1541.        October 1993. 
  594.  
  595.    [3] Bound, J., "Dynamic Host Configuration Protocol for IPv6 for IPv6        (DHCPv6)", Work in Progress, November 1995. 
  596.  
  597.    [4] Deering, S., and R. Hinden, "Internet Protocol, Version 6 (IPv6)        Specification", RFC 1883, December 1995. 
  598.  
  599.    [5] Thomson, S., and T. Nartan, "IPv6 Stateless Address        Autoconfiguration, Work in Progress, December 1995. 
  600.  
  601.    [6] Thomson, S., and C. Huitema. "DNS Extensions to support IP        version 6", RFC 1886, December 1995. 
  602.  
  603.    [7] Nartan, T., Nordmark, E., and W. Simpson, "Neighbor Discovery for        IP Version 6 (IPv6)", Work in Progress, November 1995. 
  604.  
  605.    [8] Mogul, J., and S. Deering, "Path MTU Discovery", RFC 1191,        November 1990. 
  606.  
  607.  
  608.  
  609. Gilligan & Nordmark         Standards Track                    [Page 21] 
  610.  RFC 1933               IPv6 Transition Mechanisms             April 1996 
  611.  
  612.     [9] Finlayson, R., Mann, T., Mogul, J., and M. Theimer, "Reverse        Address Resolution Protocol", RFC 903, June 1984. 
  613.  
  614.   [10] Braden, R., "Requirements for Internet Hosts - Communication        Layers", STD 3, RFC 1122, October 1989. 
  615.  
  616.   [11] Kent, C., and J. Mogul, "Fragmentation Considered Harmful".  In        Proc.  SIGCOMM '87 Workshop on Frontiers in Computer        Communications Technology.  August 1987. 
  617.  
  618.  
  619.  
  620.  
  621.  
  622.  
  623.  
  624.  
  625.  
  626.  
  627.  
  628.  
  629.  
  630.  
  631.  
  632.  
  633.  
  634.  
  635.  
  636.  
  637.  
  638.  
  639.  
  640.   
  641.  
  642.  
  643.  
  644.  
  645.  
  646.  
  647.  
  648.  
  649.  
  650.  
  651.  
  652.  
  653.  
  654.  
  655.  
  656.  
  657.  
  658. Gilligan & Nordmark         Standards Track                    [Page 22] 
  659.  
  660.