IPv6技術與應用

前言

隨著科學技術的進步，信息已成為推動社會向前發(fā)展的巨大動力。信息領域的競爭將是21世紀世界經(jīng)濟競爭的焦點之_，而競爭的結果將取決于人們對信息技術的掌握程度和信息網(wǎng)絡的建設及應用水平，特別是IP網(wǎng)絡技術作為21世紀信息網(wǎng)絡的主要技術之一，將發(fā)揮出越來越重要的作用，以IP網(wǎng)絡技術為基礎支撐的互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)開始承載各種各樣的信息業(yè)務，甚至包括傳統(tǒng)電信網(wǎng)業(yè)務。掌握IP網(wǎng)絡基本原理和關鍵技術對研究、開發(fā)及使用新一代信息網(wǎng)絡具有十分重要的意義。另一方面，傳統(tǒng)IPv4網(wǎng)絡由于設計上的一些缺陷，已經(jīng)難以應對信息網(wǎng)絡高速發(fā)展所帶來的越來越多的挑戰(zhàn)。而20世紀90年代中期出現(xiàn)的IPv6技術則有效地克服了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。因此，對下一代IPv6網(wǎng)絡的研究是當前乃至今后相當長一段時間內(nèi)的熱點。從世界各國研究的情況來看，目前在IPv6的研究和應用方面比較領先的主要是美國、歐洲和日本等發(fā)達國家和地區(qū)。這些國家和地區(qū)都啟動了一系列與IPv6相關的計劃或項目。這些計劃為.IPv6在全球范圍內(nèi)的部署和應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。事實上，我國是全球最關心IPv6發(fā)展的國家之一，原因就在于IPv6將給中國信息網(wǎng)絡建設帶來新的契機。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用，這實際上也是制約IPv6大規(guī)模應用的一個關鍵因素，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的關鍵理論、技術與設備外，對.IPv6應用的研究也非常重要。總地來說，IPv6作為下一代IP網(wǎng)絡的核心技術之一，將給中國帶來巨大的機遇。抓住機遇，掌握技術主動權，將會在下一代互聯(lián)網(wǎng)標準和資源分配中爭取到更大的發(fā)言權，同-時利用IPv6網(wǎng)絡在我國基礎設施、服務與應用、設備制造等方面形成新的巨大產(chǎn)業(yè)，會推動整個科學技術和國民經(jīng)濟的高速發(fā)展。本書介紹了IPv6技術的概念、基本原理及主要的理論知識，闡述了IPv6技術的特點：同時在實踐應用方面，依托于校園網(wǎng)組建的IPv6實驗室，講述了一系列的實驗，論述了IPv6技術中一些具體應用的實現(xiàn)方法，對IPv6的發(fā)展和應用有重要的參考價值和指導意義。本書作者伍孝金老師長期從事IPv6網(wǎng)絡關鍵技術的研究工作，在I。Pv6網(wǎng)絡建設與實踐方面有深厚的積累。

內(nèi)容概要

本書介紹IPv6技術的概念、基本原理及主要的理論知識，闡述IPv6技術的特點；同時在實踐應用方面，依托于校園網(wǎng)組建的IPv6實驗室進行一系列的實驗，論述IPv6技術的一些具體應用的實現(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路由技術和路由協(xié)議、套接字編程、IPv6過渡機制、IPv6的基本應用、IPv6安全機制和移動IPv6。特別要注意的是，每章都附有IPv6的實驗和應用，這些實驗和應用都是基于Linux平臺的，具有開放性和擴展性，可以滿足讀者進一步學習和研究的需要?！　”緯粌H理論翔實，同時注重實踐應用，適合從事計算機網(wǎng)絡、IPv6網(wǎng)絡技術的高校師生和工程技術人員閱讀，對于正在從事IPv6相關研究和開發(fā)的工程技術人員，本書也具有較高的參考價值。

書籍目錄

第1章　IPv6基礎知識　1.1　IPv6概述　　1.1.1　IPv6產(chǎn)生的背景　　1.1.2　IPv6的特點　1.2　IPv6地址結構　　1.2.1　IPv6地址的表示　　1.2.2　IPv6地址的類型　　1.2.3　IPv6接口標識符　　1.2.4　IPv6地址的配置方式　1.3　IPv6數(shù)據(jù)報的格式　　1.3.1　IPv6數(shù)據(jù)報的結構　　1.3.2　IPv6數(shù)據(jù)報的報頭　　1.3.3　IPv6數(shù)據(jù)報的擴展報頭　1.4　IPv6地址及數(shù)據(jù)報的實驗與分析　　1.4.1　操作系統(tǒng)對IPv6的支持　　1.4.2　IPv6地址的實驗與分析第2章　ICMPv6及鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議　2.1　ICMPv6協(xié)議　　2.1.1　ICMPv6報文的類型和格式　　2.1.2　ICMPv6錯誤報文　　2.1.3　ICMPv6信息報文　　2.1.4　ICMPv6處理規(guī)則　　2.1.5　PMTU發(fā)現(xiàn)機制　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)議的實驗分析　　2.4.1　ICMPv6及鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議的實驗設計　　2.4.2　ICMPv6及鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議的實驗過程與分析第3章　IPv6路由技術與路由協(xié)議　3.1　IPv6路由原理　　3.1.1　IPv6路由技術的相關術語　　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相關的術語　　3.3.2　OSPFv3報文格式　　3.3.3　鏈路狀態(tài)通告LSA的報文格式　　3.3.4　OSPFv3的基本原理　　3.3.5　OSPFv3的特點　3.4　邊界網(wǎng)關協(xié)議BGP4+　　3.4.1　BGP4+的相關概念　　3.4.2　BGP4+的報文格式　　3.4.3　BGP4的路徑屬性　　3.4.4　面向多協(xié)議的BGP4+擴展的新路徑屬性。　　3.4.5　BGP4+的基本原理　3.5　IPv6路由技術的實驗　　3.5.1　IPv6路由技術的實驗設計　　……第4章　套接字編程第5章　IPv6過渡機制第6章　IPv6的基本應用第7章　IPv6的安全機制第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有關的RFC文檔附錄C　部分IPv6網(wǎng)站的網(wǎng)址參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：有專家預測，按照目前互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的趨勢和相關數(shù)據(jù)的統(tǒng)計計算，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)絡拓撲結構無關的形式分配地址，這樣就導致了骨干路由器中存在大量的路由表項，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)絡暴露出越來越多的安全缺陷，各種網(wǎng)絡安全事件層出不窮。其中一個重要原因是：在IPv4網(wǎng)絡，人們認為安全性在網(wǎng)絡協(xié)議棧的底層并不重要，安全性的責任應交給應用層。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)絡層加密與認證的IPsec（Ipsecurity）協(xié)議可以應用于IPv4中，保護IPv4網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)的安全，但IPsec只是作為IPv4中的一個可選項，沒有任何強制性措施用以保證IPsec在IPv4中的實施。4.缺乏服務保證IPv4為保證服務質(zhì)量而提供的服務類型字段（Type of Service，TOS）雖然可以為不同業(yè)務流選擇合適的路由，卻從來沒能在實際應用中真正實現(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，還需要應用開發(fā)者實現(xiàn)一個功能，使其可以提出可能影響性能的服務請求。TOS是一種選擇，如果用戶認為低延時對于其應用最重要，則應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)務類型缺乏有效的支持，比如實時和多媒體應用，這些應用要求提供一定的服務質(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行方式。隨著IP網(wǎng)絡的發(fā)展，人們迫切要求數(shù)據(jù)報包括帶寬、預留、多媒體傳輸、特殊的安全性等多方面服務，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)的結構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90年代中期，各種無線、移動業(yè)務的發(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。

媒體關注與評論

本書作者伍孝金老師長期從事IPv6網(wǎng)絡關鍵技術的研究工作，在IPv6網(wǎng)絡建設與實踐方面有深厚的積累。本書正是伍孝金老師等在IPv6網(wǎng)絡關鍵技術方面研究成果的結晶，具有很高的實踐意義。全書圖文并茂，有較高的實際應用價值，相信本書對從事互聯(lián)網(wǎng)工作的研究人員有較大的學術參考價值和指導作用。　　——張宏科（北京交通大學教授，博士生導師）相對于其他介紹IPv6技術的書籍來說，本書不僅介紹了IPv6的基礎知識和各種協(xié)議，而且詳細闡述了IPv6下的各種應用、實驗等，除具有理論價值外，更具有重要的實踐意義和參考價值，對IPv6的應用和部署能夠起到很好的指導作用。就這個領域來說，是獨一無二的中文資料?！　　K偉（北京交通大學教師，博士）

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