IPv6技術(shù)與應(yīng)用

前言

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，信息已成為推動社會向前發(fā)展的巨大動力。信息領(lǐng)域的競爭將是21世紀(jì)世界經(jīng)濟(jì)競爭的焦點(diǎn)之_，而競爭的結(jié)果將取決于人們對信息技術(shù)的掌握程度和信息網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)及應(yīng)用水平，特別是IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)作為21世紀(jì)信息網(wǎng)絡(luò)的主要技術(shù)之一，將發(fā)揮出越來越重要的作用，以IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)支撐的互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)開始承載各種各樣的信息業(yè)務(wù)，甚至包括傳統(tǒng)電信網(wǎng)業(yè)務(wù)。掌握IP網(wǎng)絡(luò)基本原理和關(guān)鍵技術(shù)對研究、開發(fā)及使用新一代信息網(wǎng)絡(luò)具有十分重要的意義。另一方面，傳統(tǒng)IPv4網(wǎng)絡(luò)由于設(shè)計(jì)上的一些缺陷，已經(jīng)難以應(yīng)對信息網(wǎng)絡(luò)高速發(fā)展所帶來的越來越多的挑戰(zhàn)。而20世紀(jì)90年代中期出現(xiàn)的IPv6技術(shù)則有效地克服了IPv4的缺陷，具有地址空間大、配置簡單、安全性和移動性支持好等一系列的優(yōu)點(diǎn)。因此，對下一代IPv6網(wǎng)絡(luò)的研究是當(dāng)前乃至今后相當(dāng)長一段時間內(nèi)的熱點(diǎn)。從世界各國研究的情況來看，目前在IPv6的研究和應(yīng)用方面比較領(lǐng)先的主要是美國、歐洲和日本等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)。這些國家和地區(qū)都啟動了一系列與IPv6相關(guān)的計(jì)劃或項(xiàng)目。這些計(jì)劃為.IPv6在全球范圍內(nèi)的部署和應(yīng)用起到了重大的推動作用。我國在IPv6的研究方面起步不算早，但近幾年發(fā)展特別快。事實(shí)上，我國是全球最關(guān)心IPv6發(fā)展的國家之一，原因就在于IPv6將給中國信息網(wǎng)絡(luò)建設(shè)帶來新的契機(jī)。因此，政府、各科研院所和企業(yè)對IPv6的研究十分重視，投入了大量的財(cái)力和人力，也取得了很大的成就，比起IPv4.階段已經(jīng)有了長足的進(jìn)步，但也存在一些問題，例如，在新一輪的IPv6地址分配中，我國仍然處在與人口不相配的劣勢地位等。另外，需要指出的是，盡管在IPv6的研究上已經(jīng)取得了巨大的成就，但目前IPv6還缺乏殺手锏級的應(yīng)用，這實(shí)際上也是制約IPv6大規(guī)模應(yīng)用的一個關(guān)鍵因素，并且決定了在很長一段時間內(nèi)，將是IPv4和.IPv6并存，而不太可能是IPv6迅速代替IPv4。因此，除了要研究IPv6的關(guān)鍵理論、技術(shù)與設(shè)備外，對.IPv6應(yīng)用的研究也非常重要?？偟貋碚f，IPv6作為下一代IP網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù)之一，將給中國帶來巨大的機(jī)遇。抓住機(jī)遇，掌握技術(shù)主動權(quán)，將會在下一代互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)和資源分配中爭取到更大的發(fā)言權(quán)，同-時利用IPv6網(wǎng)絡(luò)在我國基礎(chǔ)設(shè)施、服務(wù)與應(yīng)用、設(shè)備制造等方面形成新的巨大產(chǎn)業(yè)，會推動整個科學(xué)技術(shù)和國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展。本書介紹了IPv6技術(shù)的概念、基本原理及主要的理論知識，闡述了IPv6技術(shù)的特點(diǎn)：同時在實(shí)踐應(yīng)用方面，依托于校園網(wǎng)組建的IPv6實(shí)驗(yàn)室，講述了一系列的實(shí)驗(yàn)，論述了IPv6技術(shù)中一些具體應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)方法，對IPv6的發(fā)展和應(yīng)用有重要的參考價值和指導(dǎo)意義。本書作者伍孝金老師長期從事IPv6網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)的研究工作，在I。Pv6網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與實(shí)踐方面有深厚的積累。

內(nèi)容概要

本書介紹IPv6技術(shù)的概念、基本原理及主要的理論知識，闡述IPv6技術(shù)的特點(diǎn)；同時在實(shí)踐應(yīng)用方面，依托于校園網(wǎng)組建的IPv6實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行一系列的實(shí)驗(yàn)，論述IPv6技術(shù)的一些具體應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)方法?！　”緯卜?章。內(nèi)容包括IPv6概述、ICMPv6及鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議、IPv6路由技術(shù)和路由協(xié)議、套接字編程、IPv6過渡機(jī)制、IPv6的基本應(yīng)用、IPv6安全機(jī)制和移動IPv6。特別要注意的是，每章都附有IPv6的實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用，這些實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用都是基于Linux平臺的，具有開放性和擴(kuò)展性，可以滿足讀者進(jìn)一步學(xué)習(xí)和研究的需要?！　”緯粌H理論翔實(shí)，同時注重實(shí)踐應(yīng)用，適合從事計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、IPv6網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高校師生和工程技術(shù)人員閱讀，對于正在從事IPv6相關(guān)研究和開發(fā)的工程技術(shù)人員，本書也具有較高的參考價值。

書籍目錄

第1章　IPv6基礎(chǔ)知識　1.1　IPv6概述　　1.1.1　IPv6產(chǎn)生的背景　　1.1.2　IPv6的特點(diǎn)　1.2　IPv6地址結(jié)構(gòu)　　1.2.1　IPv6地址的表示　　1.2.2　IPv6地址的類型　　1.2.3　IPv6接口標(biāo)識符　　1.2.4　IPv6地址的配置方式　1.3　IPv6數(shù)據(jù)報(bào)的格式　　1.3.1　IPv6數(shù)據(jù)報(bào)的結(jié)構(gòu)　　1.3.2　IPv6數(shù)據(jù)報(bào)的報(bào)頭　　1.3.3　IPv6數(shù)據(jù)報(bào)的擴(kuò)展報(bào)頭　1.4　IPv6地址及數(shù)據(jù)報(bào)的實(shí)驗(yàn)與分析　　1.4.1　操作系統(tǒng)對IPv6的支持　　1.4.2　IPv6地址的實(shí)驗(yàn)與分析第2章　ICMPv6及鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議　2.1　ICMPv6協(xié)議　　2.1.1　ICMPv6報(bào)文的類型和格式　　2.1.2　ICMPv6錯誤報(bào)文　　2.1.3　ICMPv6信息報(bào)文　　2.1.4　ICMPv6處理規(guī)則　　2.1.5　PMTU發(fā)現(xiàn)機(jī)制　2.2　鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議　　2.2.1　鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議的報(bào)文　　2.2.2　鄰居發(fā)現(xiàn)過程的分析　2.3　多播偵聽發(fā)現(xiàn)協(xié)議　　2.3.1　多播偵聽發(fā)現(xiàn)協(xié)議的報(bào)文格式　　2.3.2　多播偵聽發(fā)現(xiàn)協(xié)議的原理介紹　　2.3.3　多播偵聽發(fā)現(xiàn)協(xié)議MLDv2簡介　2.4　ICMPv6及鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議的實(shí)驗(yàn)分析　　2.4.1　ICMPv6及鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)　　2.4.2　ICMPv6及鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議的實(shí)驗(yàn)過程與分析第3章　IPv6路由技術(shù)與路由協(xié)議　3.1　IPv6路由原理　　3.1.1　IPv6路由技術(shù)的相關(guān)術(shù)語　　3.1.2　路由器的工作原理　3.2　路由信息協(xié)議RIPn9　　3.2.1　RIPn9的報(bào)文格式　　3.2.2　RIPn9的基本工作原理　　3.2.3　RIPn9的主要缺陷　3.3　開放最短路徑優(yōu)先協(xié)議OSPFv3　　3.3.1　OSPFv3相關(guān)的術(shù)語　　3.3.2　OSPFv3報(bào)文格式　　3.3.3　鏈路狀態(tài)通告LSA的報(bào)文格式　　3.3.4　OSPFv3的基本原理　　3.3.5　OSPFv3的特點(diǎn)　3.4　邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議BGP4+　　3.4.1　BGP4+的相關(guān)概念　　3.4.2　BGP4+的報(bào)文格式　　3.4.3　BGP4的路徑屬性　　3.4.4　面向多協(xié)議的BGP4+擴(kuò)展的新路徑屬性。　　3.4.5　BGP4+的基本原理　3.5　IPv6路由技術(shù)的實(shí)驗(yàn)　　3.5.1　IPv6路由技術(shù)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)　　……第4章　套接字編程第5章　IPv6過渡機(jī)制第6章　IPv6的基本應(yīng)用第7章　IPv6的安全機(jī)制第8章　移動IPv6附錄A　書中部分常用英文縮寫詞附錄B　書中部分與IPv6有關(guān)的RFC文檔附錄C　部分IPv6網(wǎng)站的網(wǎng)址參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：有專家預(yù)測，按照目前互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的趨勢和相關(guān)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)計(jì)算，所有IPv4地址將在2010年被分配完畢。2.路由效率低下由于歷史的原因，IPv4地址的層次分配缺乏統(tǒng)一的分配和管理，它主要采用與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)無關(guān)的形式分配地址，這樣就導(dǎo)致了骨干路由器中存在大量的路由表項(xiàng)，骨干路由器中龐大的路由表增加了路由查找和存儲的開銷，降低了互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的穩(wěn)定性，成為目前影響提高互聯(lián)網(wǎng)效率的一個瓶頸。3.安全性差早期的互聯(lián)網(wǎng)主要用于科學(xué)研究，安全問題不突出。隨著互聯(lián)網(wǎng)的商用化，現(xiàn)有IPv4網(wǎng)絡(luò)暴露出越來越多的安全缺陷，各種網(wǎng)絡(luò)安全事件層出不窮。其中一個重要原因是：在IPv4網(wǎng)絡(luò)，人們認(rèn)為安全性在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧的底層并不重要，安全性的責(zé)任應(yīng)交給應(yīng)用層。在這種情況下，安全性就意味著只對凈荷數(shù)據(jù)的加密。但即使應(yīng)用層數(shù)據(jù)本身是加密的，攜帶它的IP數(shù)據(jù)仍會泄露給其他參與處理的進(jìn)程和系統(tǒng)，這樣就使得IP數(shù)據(jù)包容易受到諸如信息包探測、IP欺騙、連接截獲等手段的攻擊。需要說明的是，盡管用于網(wǎng)絡(luò)層加密與認(rèn)證的IPsec（Ipsecurity）協(xié)議可以應(yīng)用于IPv4中，保護(hù)IPv4網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)的安全，但I(xiàn)Psec只是作為IPv4中的一個可選項(xiàng)，沒有任何強(qiáng)制性措施用以保證IPsec在IPv4中的實(shí)施。4.缺乏服務(wù)保證IPv4為保證服務(wù)質(zhì)量而提供的服務(wù)類型字段（Type of Service，TOS）雖然可以為不同業(yè)務(wù)流選擇合適的路由，卻從來沒能在實(shí)際應(yīng)用中真正實(shí)現(xiàn)。一方面，這需要路由協(xié)議彼此協(xié)作，除提供基于開銷的最佳路由外還要提供可選路由的延時、吞吐量和可靠性的數(shù)值；另一方面，還需要應(yīng)用開發(fā)者實(shí)現(xiàn)一個功能，使其可以提出可能影響性能的服務(wù)請求。TOS是一種選擇，如果用戶認(rèn)為低延時對于其應(yīng)用最重要，則應(yīng)用的吞吐量或可靠性將受到影響。另外，IPv4對互聯(lián)網(wǎng)上涌現(xiàn)的新的業(yè)務(wù)類型缺乏有效的支持，比如實(shí)時和多媒體應(yīng)用，這些應(yīng)用要求提供一定的服務(wù)質(zhì)量保證，比如帶寬、延遲和抖動。IPv4本身的局限性決定了它只能是一種盡力而為的運(yùn)行方式。隨著IP網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，人們迫切要求數(shù)據(jù)報(bào)包括帶寬、預(yù)留、多媒體傳輸、特殊的安全性等多方面服務(wù)，而IPv4很難充分地滿足這些需要。5.移動性支持不夠IPv4誕生時，互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)還是以固定和有線為主，所以IPv4沒有考慮對移動性的支持。但到了20世紀(jì)90年代中期，各種無線、移動業(yè)務(wù)的發(fā)展要求互聯(lián)網(wǎng)能夠提供對移動性的支持。因此，研究人員提出移動IPv4來解決這些問題。

媒體關(guān)注與評論

本書作者伍孝金老師長期從事IPv6網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)的研究工作，在IPv6網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與實(shí)踐方面有深厚的積累。本書正是伍孝金老師等在IPv6網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)方面研究成果的結(jié)晶，具有很高的實(shí)踐意義。全書圖文并茂，有較高的實(shí)際應(yīng)用價值，相信本書對從事互聯(lián)網(wǎng)工作的研究人員有較大的學(xué)術(shù)參考價值和指導(dǎo)作用。　　——張宏科（北京交通大學(xué)教授，博士生導(dǎo)師）相對于其他介紹IPv6技術(shù)的書籍來說，本書不僅介紹了IPv6的基礎(chǔ)知識和各種協(xié)議，而且詳細(xì)闡述了IPv6下的各種應(yīng)用、實(shí)驗(yàn)等，除具有理論價值外，更具有重要的實(shí)踐意義和參考價值，對IPv6的應(yīng)用和部署能夠起到很好的指導(dǎo)作用。就這個領(lǐng)域來說，是獨(dú)一無二的中文資料?！　　K偉（北京交通大學(xué)教師，博士）

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