IPv6网络——基础、安全、过渡与部署

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版次：1
页数：
字数：
印刷时间：2015年08月01日
开本：16开
纸张：胶版纸
包装：平装
是否套装：否
国际标准书号ISBN：9787121265488
丛书名：卓越工程师培养计划规划教材
作者:王相林出版社:电子工业出版社出版时间:2015年07月

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IPv6网络知识讲述循序渐进、层次清晰。内容涵盖IPv6网络基础知识、安全、过渡和部署的主要内容，注重对IPv6网络深层次内容的介绍。
透彻分析IPv6安全、过渡与部署三个主题，给出解决IPv6安全、过渡与部署面临问题的思路和途径，使读者看到IPv6网络的广阔性和多样性。
引导读者循序渐进地了解和掌握IPv6基本知识，说明从IPv4网络向IPv6网络过渡中，在理论、应用和工程方面需要注意的问题。
注重理论与实践的融合，突出IPv6网络协议栈应用，通过IPv6网络实验配置实例，使读者熟悉和掌握IPv6网络配置、连接和使用方法，体验IPv6网络带来的便捷和高效。
本书配套教学资源请登录http://www.hxedu.com.cn/hxedu/fg/book/bookinfo.html?code=G0265480免费获取。

内容简介

本书在IPv6协议原理、技术基本知识的基础上，围绕IPv6面临的安全问题、IPv6推进中的过渡机制和IPv6网络建设的部署方案，展开技术应用和实现方法的介绍。本书主要内容涵盖：IPv6网络基础知识、IPv6协议结构、地址结构、ICMPv6和邻居发现协议、IPv6路由、IPv6安全机制、移动IPv6技术、IPv6过渡技术、IPv6网络配置实验、IPv6部署，也介绍了IPv6与相邻层协议、IPv6网络协议栈应用等知识。本书突出分析和讨论了IPv6安全技术、过渡技术和IPv6网络部署。
全书内容层次分明，考虑到作为教材使用，IPv6基础知识部分涵盖前8章内容。书中突出IPv6推广过程中面临的安全、过渡与部署主要问题，说明需要注意的事项并给出解决问题的思路和建议。书中内容理论与实验结合紧密，实验部分包括IPv6网络协议栈应用和IPv6网络配置实验。
本书适合作为高等学校计算机科学与技术专业、网络工程专业和通信工程专业的本科生、研究生的教学用书，也适合从事IPv6网络、下一代网络（NGN）研究和应用的IT专业人员阅读，或需要学习IPv6网络知识的读者阅读。

作者简介

作者为杭州电子科技大学教授,一直从事计算机网络的教学和科研工作，是浙江省精品课程《计算机网络》负责人，杭电“网络工程”专业负责人。作者具有丰富的写作经验，教学生动易懂,颇受学生喜欢。

目　　录

第1章 IPv6基础知识 1
1.1 计算机网络基本知识 1
1.1.1 计算机网络概述 1
1.1.2 计算机网络和计算机网络体系结构 4
1.1.3 当代计算机网络体系结构 6
1.1.4 网络协议层次与网络拓扑中网络结点的对应位置 7
1.1.5 计算机网络协议 8
1.1.6 常用的计算机网络体系结构 9
1.1.7 计算机网络中的寻址 11
1.1.8 计算机网络中层次和协议的绑定 12
1.2 IPv6协议的研究历程 14
1.2.1 IPv4协议需要改进的原因 14
1.2.2 IPv6协议的研究过程 15
1.2.3 IPv6协议的制定过程 16

第1章  IPv6基础知识	1<br />
1.1  计算机网络基本知识	1<br />
1.1.1  计算机网络概述	1<br />
1.1.2  计算机网络和计算机网络体系结构	4<br />
1.1.3  当代计算机网络体系结构	6<br />
1.1.4  网络协议层次与网络拓扑中网络结点的对应位置	7<br />
1.1.5  计算机网络协议	8<br />
1.1.6  常用的计算机网络体系结构	9<br />
1.1.7  计算机网络中的寻址	11<br />
1.1.8  计算机网络中层次和协议的绑定	12<br />
1.2  IPv6协议的研究历程	14<br />
1.2.1  IPv4协议需要改进的原因	14<br />
1.2.2  IPv6协议的研究过程	15<br />
1.2.3  IPv6协议的制定过程	16<br />
1.2.4  IPv6协议的主要特征	17<br />
1.2.5  IPv4协议与IPv6协议的主要差异	18<br />
1.3  IPv6标准化工作和协议分析工具	19<br />
1.3.1  标准制定组织	19<br />
1.3.2  IPv6标准化进程	19<br />
1.3.3  网络协议分析工具	20<br />
1.4  思考练习题	23<br />
<br />
第2章  IPv6协议首部结构	25<br />
2.1  IPv6协议数据单元的结构	25<br />
2.1.1  IPv6协议数据单元	25<br />
2.1.2  IPv6协议与IPv4协议的比较	27<br />
2.2  IPv6协议的扩展首部	31<br />
2.2.1  IPv6协议扩展首部概述	31<br />
2.2.2  逐跳选项扩展首部	32<br />
2.2.3  路由扩展首部	35<br />
2.2.4  分段扩展首部	37<br />
2.2.5  身份认证扩展首部	39<br />
2.2.6  封装安全荷载扩展首部	40<br />
2.2.7  目的选项扩展首部	41<br />
2.2.8  IPv6扩展首部与IPv4选项的比较	42<br />
2.3  IPv6协议与相邻层协议的关系	43<br />
2.3.1  高层协议使用的一些规则和上层校验和计算	43<br />
2.3.2  IPv6协议与底层网络协议	44<br />
2.3.3  IPv6与链路层MTU	44<br />
2.3.4  底层网络对IPv6协议的封装	45<br />
2.3.5  IPv6CP的配置选项	45<br />
2.3.6  IPv6与帧中继	46<br />
2.4  思考练习题	47<br />
<br />
第3章  IPv6地址结构	48<br />
3.1  IPv6地址技术	48<br />
3.1.1  IPv6地址标识方法	48<br />
3.1.2  IPv6前缀和IPv6地址空间	49<br />
3.1.3  IPv6地址分配机构及所分配的前缀位数	50<br />
3.2  IPv6地址分类	51<br />
3.2.1  IPv6地址分类概述	51<br />
3.2.2  取消广播地址的原因	51<br />
3.2.3  IPv6地址的一般格式	52<br />
3.3  IPv6单播地址	52<br />
3.3.1  IPv6单播地址概述	52<br />
3.3.2  可汇聚全球单播地址	53<br />
3.3.3  链路本地地址	55<br />
3.3.4  站点本地地址	56<br />
3.3.5  6to4地址和ISATAP地址	57<br />
3.4  IPv6多播地址	58<br />
3.4.1  IPv6多播地址格式	58<br />
3.4.2  请求结点多播地址	59<br />
3.4.3  IPv6多播地址映射为Ethernet地址	59<br />
3.5  IPv6任播地址	60<br />
3.5.1  任播地址的特点	60<br />
3.5.2  任播地址的格式	61<br />
3.6  IPv6特殊地址	62<br />
3.6.1  未指定地址和回环地址	62<br />
3.6.2  IPv4兼容或IPv4映射的IPv6地址	62<br />
3.6.3  IPv4与IPv6地址的比较	63<br />
3.6.4  主机IPv6地址和路由器IPv6地址	63<br />
3.7  IPv6地址配置技术	64<br />
3.7.1  IPv6地址配置	64<br />
3.7.2  地址手工配置和检测	65<br />
3.8  IPv6地址无状态自动配置	65<br />
3.8.1  IPv6地址无状态自动配置的特征	65<br />
3.8.2  IPv6主机地址自动配置过程	66<br />
3.8.3  Windows支持的地址自动配置	66<br />
3.9  IPv6地址有状态自动配置DHCPv6	68<br />
3.9.1  DHCPv6的作用和工作模式	68<br />
3.9.2  DHCPv6标准	69<br />
3.9.3  DHCPv6报文格式	70<br />
3.10  IPv6域名系统	71<br />
3.10.1  IPv6域名系统的实现	71<br />
3.10.2  IPv6域名地址的解析	72<br />
3.10.3  自动发现DNS服务器和自动域名更新	72<br />
3.11  思考练习题	73<br />
<br />
第4章  ICMPv6协议和邻居发现协议	75<br />
4.1  ICMPv6协议概述	75<br />
4.1.1  ICMPv6协议的功用	75<br />
4.1.2  ICMPv6对ICMPv4的改进	75<br />
4.1.3  ICMPv6报文的类型和组成	76<br />
4.2  ICMPv6协议格式	77<br />
4.2.1  ICMPv6报文的一般格式和处理规则	77<br />
4.2.2  ICMPv6报文的类型	78<br />
4.3  ICMPv6差错报文	79<br />
4.3.1  目的地不可达报文	79<br />
4.3.2  分组过大报文和超时报文	80<br />
4.3.3  参数问题报文	80<br />
4.4  ICMPv6查询报文	81<br />
4.4.1  回声请求报文	81<br />
4.4.2  回声应答报文	81<br />
4.5  多播监听发现协议	82<br />
4.5.1  多播监听发现协议定义	82<br />
4.5.2  多播监听发现报文	82<br />
4.5.3  多播监听查询报文	83<br />
4.5.4  多播监听报告报文和完成报文	84<br />
4.6  IPv6邻居发现协议	86<br />
4.6.1  邻居发现协议概述	86<br />
4.6.2  邻居发现协议的主要用途	87<br />
4.6.3  邻居缓存和目的地缓存	88<br />
4.7  邻居发现协议报文格式及选项	89<br />
4.7.1  邻居发现协议报文格式	89<br />
4.7.2  邻居发现协议的选项	89<br />
4.8  IPv6邻居发现协议报文	92<br />
4.8.1  路由器请求和路由器通告报文	92<br />
4.8.2  邻居请求和邻居通告报文	94<br />
4.9  IPv6重定向协议	96<br />
4.9.1  重定向技术	96<br />
4.9.2  ICMPv6重定向报文	97<br />
4.10  IPv6地址解析技术分析	97<br />
4.10.1  主机的数据结构	97<br />
4.10.2  IPv6地址解析	98<br />
4.10.3  主机数据包的发送算法	99<br />
4.10.4  邻居可达性检测	100<br />
4.10.5  路由器和前缀发现	100<br />
4.10.6  邻居发现协议与ARP协议的比较	101<br />
4.10.7  邻居发现协议的改进	102<br />
4.11  思考练习题	103<br />
<br />
第5章  IPv6路由协议	105<br />
5.1  RIPng协议	105<br />
5.1.1  RIPng协议概述	105<br />
5.1.2  RIPng路由更新的规则	106<br />
5.1.3  RIPng报文格式	107<br />
5.1.4  RIPng下一跳实现和默认路由	108<br />
5.2  OSPFv3协议	109<br />
5.2.1  IPv6 OSPFv3概述	109<br />
5.2.2  IPv6的OSPFv3报文格式	110<br />
5.2.3  OSPFv3的Hello报文	111<br />
5.2.4  OSPFv3数据库描述报文	113<br />
5.2.5  OSPFv3链路状态请求、更新和确认报文	114<br />
5.3  OSPFv3链路状态通告	115<br />
5.3.1  概述	115<br />
5.3.2  路由器LSA	118<br />
5.3.3  网络LSA	119<br />
5.3.4  区域间前缀LSA和区域间路由器LSA	120<br />
5.3.5  自治系统外部LSA	121<br />
5.3.6  链路LSA	122<br />
5.3.7  区域内前缀LSA	122<br />
5.4  OSPFv3技术分析	123<br />
5.4.1  指定路由器和备份指定路由器	123<br />
5.4.2  LSA洪泛	124<br />
5.5  IPv6的BGP4+协议	125<br />
5.5.1  BGP4+协议	125<br />
5.5.2  BGP4+协议选路过程	126<br />
5.6  BGP4+报文结构	127<br />
5.6.1  BGP4+报文首部	127<br />
5.6.2  OPEN报文	127<br />
5.6.3  UPDATE报文	129<br />
5.6.4  BGP4+路径属性	130<br />
5.6.5  通知报文和生命期报文	131<br />
5.7  BGP4+多协议可达机制	132<br />
5.7.1  多协议可达NLRI	132<br />
5.7.2  多协议不可达NLRI	134<br />
5.8  思考练习题	134<br />
<br />
第6章  IPv6安全机制	136<br />
6.1  IPv6安全技术	136<br />
6.1.1  IPv6面临的安全问题	136<br />
6.1.2  IPv6协议在网络安全上的改进	137<br />
6.1.3  IPv6协议存在的网络安全问题	138<br />
6.2  IPSec协议	140<br />
6.2.1  IPSec协议概述	140<br />
6.2.2  IPSec体系结构	142<br />
6.2.3  IPsec安全关联	143<br />
6.2.4  IPSec操作模式	144<br />
6.2.5  IPSec模块对IP分组的处理	146<br />
6.2.6  IPSec部署	147<br />
6.2.7  IPSec存在问题分析	149<br />
6.3  IPv6中的认证	150<br />
6.3.1  IPSec安全协议认证首部	150<br />
6.3.2  IPv6认证过程	151<br />
6.3.3  IPv6认证模式	152<br />
6.4  IPv6中的加密	153<br />
6.4.1  IPSec安全协议ESP	153<br />
6.4.2  IPv6中的加密模式	154<br />
6.5  密钥交换协议	155<br />
6.5.1  密钥交换协议概述	155<br />
6.5.2  3种密钥交换协议	156<br />
6.5.3  IKE使用的属性和IKE的实现	159<br />
6.5.4  基于公钥基础设施的密钥方案	160<br />
6.6  邻居请求和邻居通告欺骗攻击	161<br />
6.6.1  邻居缓存欺骗攻击	161<br />
6.6.2  邻居不可达检测攻击	162<br />
6.6.3  重复地址检测攻击

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前　　言

前言
IPv6网络是下一代Internet（NGI）和下一代网络（NGN）的基础核心网络，是未来信息社会的基础设施。IPv6技术的提出是为了解决IPv4网络面临的诸多问题，用IPv6网络取代IPv4网络已经成为业界的共识。随着网络应用范围的不断扩大，IPv6网络安全问题日益凸显，IPv6网络过渡对IPv6网络建设的推进至关重要，IPv6网络部署应用的步伐正在加快。
在IPv6网络迅速推广、日益引起人们重视的今天，人们要问的是，IPv6网络离人们还有多远，人们身边的IPv6技术在哪里，人们什么时候才能使用IPv6网络。其实IPv6技术正在或已经融入了人们的生活，国内外IPv6的推广和部署一直在紧锣密鼓地进行着，IPv6网络就在人们的身边，人们在计算机网络上发送和接收的信息，此刻就在作为因特网主干网的IPv6网络上传输，人们正在使用着IPv6技术。
从现有IPv4网络过渡到IPv6网络会面临一些困难，因为从IPv4升级到IPv6涉及很多技术问题、商业问题，甚至政治问题。中国在IPv6技术方面的研究起步晚于美国、日本和韩国等，但是中国Internet和通信市场的巨大空间及前景，都使中国的IPv6技术研究和应用，有机会、有潜力成为未来IPv6产业化进程中举足轻重的一部分。

前    言<br />
IPv6网络是下一代Internet（NGI）和下一代网络（NGN）的基础核心网络，是未来信息社会的基础设施。IPv6技术的提出是为了解决IPv4网络面临的诸多问题，用IPv6网络取代IPv4网络已经成为业界的共识。随着网络应用范围的不断扩大，IPv6网络安全问题日益凸显，IPv6网络过渡对IPv6网络建设的推进至关重要，IPv6网络部署应用的步伐正在加快。<br />
在IPv6网络迅速推广、日益引起人们重视的今天，人们要问的是，IPv6网络离人们还有多远，人们身边的IPv6技术在哪里，人们什么时候才能使用IPv6网络。其实IPv6技术正在或已经融入了人们的生活，国内外IPv6的推广和部署一直在紧锣密鼓地进行着，IPv6网络就在人们的身边，人们在计算机网络上发送和接收的信息，此刻就在作为因特网主干网的IPv6网络上传输，人们正在使用着IPv6技术。<br />
从现有IPv4网络过渡到IPv6网络会面临一些困难，因为从IPv4升级到IPv6涉及很多技术问题、商业问题，甚至政治问题。中国在IPv6技术方面的研究起步晚于美国、日本和韩国等，但是中国Internet和通信市场的巨大空间及前景，都使中国的IPv6技术研究和应用，有机会、有潜力成为未来IPv6产业化进程中举足轻重的一部分。<br />
2010年3月11日，由清华大学与中国电信联合建立的“下一代互联网技术与应用联合实验室”正式揭牌，中国电信计划于2010年开始在湖南、广东、江苏、浙江、四川和山东等省部署20余万IPv6宽带用户，包括小区宽带、ADSL及Wi-Fi接入。此外，中国以教育科研领域为先峰，拉开了IPv6试商用的序幕，并明确要求国内100所知名高校的校园网在2010年底实现向IPv6网络的升级改造。<br />
CERNET和CERNET2是教育信息化的重要信息基础设施，于2013年开始实施“三通两平台”网络保障工程。在CERNET 2建设推动下，几十个教育科研重大应用实现了IPv6升级，带动了上千个校园信息资源和应用系统IPv6升级，在100多个IPv6校园网上提供了上千个IPv6信息资源与应用服务。可以看出，人们迫切需要学习IPv6技术，掌握IPv6网络的知识。<br />
让读者对学习到的IPv6网络知识，能够知其然，更知其所以然，明白所学、知道所用，是编者编写本书的初衷。<br />
本书在介绍IPv6协议原理、技术基本知识的基础上，围绕IPv6面临的安全问题、IPv6推进中的过渡机制和IPv6网络建设的部署方案，展开技术应用和实现方法的介绍。其主要内容涵盖：IPv6网络基础知识、IPv6协议结构、地址结构、ICMPv6和邻居发现协议、IPv6路由、IPv6安全机制、移动 IPv6技术、IPv6过渡技术、IPv6网络配置实验、IPv6部署；也介绍了IPv6与相邻层协议、IPv6网络协议栈应用等知识；突出分析和讨论了IPv6网络安全、过渡与部署知识。<br />
本书注重IPv6网络基础知识内容的介绍，前8章内容为学习IPv6网络基本理论、技术提供了支持。第9章为IPv6网络协议栈应用，涉及Windows、Linux应用环境中IPv6网络协议栈的配置方法，以及IPv6网络命令的使用方法。第10章为IPv6技术配置实验，涉及到IPv6网络基本实验、IPv6网络路由器配置、IPv6隧道基本配置、ISATAP隧道配置、6to4隧道配置、内网结点与外部IPv6网络结点的连接等，实验内容与IPv6应用密切相关，对读者学习IPv6网络基本配置方法、熟悉网络设备的IPv6配置要求，掌握在自己的网络结点访问外部IPv6网络的结点的设置过程提供了帮助。第11章为IPv6部署，涉及IPv6部署的推进过程，以及升级现有IPv4网络支持IPv6应用的途径，讲述在不同应用环境中部署IPv6网络的多种方案，供读者在建设和部署IPv6网络时参考。<br />
全书内容层次分明，考虑到作为教材使用，IPv6基础知识涵盖前8章内容，书中又突出了IPv6推广过程中面临的安全、过渡与部署的主要问题，说明需要注意的事项并给出解决问题的思路和建议。书中内容理论与实验结合紧密，实验部分包括IPv6网络协议栈应用和IPv6网络配置实验，涵盖第9章和第10章。<br />
许多计算机网络知识的学习是触类旁通的，这些章节内容的安排，目的是让读者通过阅读，知道IPv6技术的由来、IPv6网络在哪里、IPv6网络怎样配置、怎样使用IPv6网络，进一步加深对IPv6网络安全、过渡和部署方面的理论、技术和实现方法的理解，为今后进行IPv6网络学习、推进IPv6网络部署、建设IPv6网络和应用IPv6网络打下基础。<br />
写作内容结合教学和科研实践，突出IPv6安全技术、过渡技术与IPv6网络部署的主要内容，注重IPv6网络理论、技术与应用的融合，使读者容易理解IPv6网络安全、过渡与部署中面临的主要问题。<br />
引导读者从动手实践层面理解IPv6网络协议栈和网络设备配置方法，学习实现IPv6网络安全面临的问题和采用的主要防御技术，掌握从IPv4网络向IPv6网络过渡阶段中采用的主要方法，学习怎样针对不同网络应用采用相应的IPv6网络部署方案。<br />
本书在编写内容、编写形式方面做了以下尝试。<br />
1）IPv6网络知识讲述循序渐进、层次清晰，力求讲清楚IPv6网络基本理论知识的来龙去脉。内容涵盖IPv6网络基础知识、理论、安全、过渡和部署主要内容，注重对IPv6网络深层次内容的介绍。<br />
2）透彻分析IPv6安全、过渡与部署三个主题，给出解决IPv6安全、过渡与部署面临问题的思路和途径，可以使对IPv4网络比较熟悉，又对IPv6网络有一定了解的读者看到IPv6网络的广阔性和多样性。<br />
3）引导读者循序渐进地了解和掌握IPv6基本知识，说明从IPv4网络向IPv6网络过渡中，在理论、应用和工程方面需要注意的问题。<br />
4）注重理论与实践的融合，突出IPv6网络协议栈应用，通过IPv6网络实验配置实例，使读者较快熟悉和掌握IPv6网络配置、连接和使用方法，尽快体验到IPv6网络带来的便捷和高效。<br />
本书由王相林编著。王景丽、朱晨、沈清姿、刘立朋、陈国峰、江宜为、王慧娟、卢庆菲、李蓓蕾、何晓龙、李明月、孙冬梅、王志华参与了书稿编写工作，这里一并向他们表示感谢。<br />
本书得到了国家自然科学基金（No.61172133，No.61273075，No.61333011）的资助。<br />
本书适合作为高等学校计算机科学与技术专业、网络工程专业和通信工程专业的本科生、研究生的教学用书，也适合从事IPv6网络、下一代网络（NGN）研究和应用的IT专业人员阅读，或需要学习IPv6网络知识的读者阅读。<br />
由于IPv6网络在安全、过渡与部署诸多方面面临许多问题，IPv6技术正处在发展过程中，书中难免存在疏漏，不妥之处请读者批评指正，在此向阅读和使用本书的读者表示感谢。作者的电子邮件地址为wangedu@163.com。<br />
<br />
作  者<br />
于杭州

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