編輯推薦
《IPv6技術》是H3C網絡學院係列教程之一
《IPv6技術》的最大特點是理論與實踐緊密結閤,書中列舉瞭大量詳盡、實用的IPv6技術實驗
《IPv6技術》是一本內容全麵、敘述詳細、通俗易懂的IPv6技術教材
《IPv6技術》是為已經具備IPv4網絡基礎知識並對IPv6技術感興趣的人員編寫的
內容簡介
《IPv6技術》詳細討論瞭IPv6技術,包括協議報文結構、IPv6地址、地址配置技術、IPv6路由協議、IPv6安全與可靠性、IPv4嚮IPv6的過渡等。《IPv6技術》的最大特點是理論與實踐緊密結閤,通過在H3C網絡設備上進行大量而翔實的IPv6實驗,能夠使讀者更快、更直觀地掌握IPv6理論與動手技能。
《IPv6技術》是為已經具備IPv4網絡基礎知識並對IPv6技術感興趣的人員編寫的。對於專業的科學研究人員與工程技術人員,《IPv6技術》是全麵瞭解和掌握IPv6知識的指南。而對於大中專院校計算機專業二年級以上的學生,《IPv6技術》是加深網絡知識,掌握網絡前沿技術的好教材。另外,《IPv6技術》還可以作為H3C網絡學院的補充教材。
內頁插圖
目錄
第1章 IPV6簡介
1.1 內容簡介
1.2 IPv4的局限性
1.3 IPv6的發展曆程
1.4 IPv6的新特性
1.5 總結
第2章 IPv6基礎
2.1 內容簡介
2.2 IPv6地址
2.2.1 IPv6地址錶示
2.2.2 IPv6地址分類
2.2.3 單播地址
2.2.4 組播地址
2.2.5 任播地址
2.2.6 接口上的IPv6地址
2.2.7 IPv6地址分配概況
2.3 IPv6報文
2.3.1 IPv6基本術語
2.3.2 IPv6報文結構
2.3.3 IPv6報頭結構
2.3.4 IPv6擴展報頭
2.3.5 上層協議相關問題
2.4 ICMPv6
2.4.1 ICMPv6基本概念
2.4.2 ICMPv6差錯消息
2.4.3 ICMP信息消息
2.4.4 幾個應用
2.5 總結
第3章 IPv6鄰居發現
3.1 內容簡介
3.2 ND協議概述
3.2.1 功能簡介
3.2.2 ND協議報文
3.2.3 重要概念
3.2.4 主機數據結構
3.3 IPv6地址解析
3.3.1 地址解析
3.3.2 NUD(鄰居不可達檢測)
3.3.3 地址解析交互報文
3.4 無狀態地址自動配置
3.4.1 路由器發現
3.4.2 重復地址檢測
3.4.3 前綴重新編址
3.4.4 無狀態地址自動配置過程
3.4.5 地址的狀態及生存周期
3.4.6 地址自動配置交互報文
3.5 路由器重定嚮
3.5.1 重定嚮過程
3.5.2 重定嚮報文
3.6 總結
第4章 DHCPv6和DNS
4.1 內容簡介
4.2 IPv6中的DHCP
4.2.1 DHCPv6概述
4.2.2 DHCPv6交互過程
4.2.3 DHCPv6消息格式
4.2.4 DHCP唯一標識
4.2.5 IA
4.2.6 無狀態DHCP
4.3 IPv6中DNS功能的擴展
4.4 總結
第5章 IPV6路由協議
5.1 內容簡介
5.2 IPv6路由協議概述
5.2.1 IPv6路由錶
5.3 RIPng
5.4 OSPFv3
5.5 BGP4+
5.6 IPv6-IS-IS
5.7 總結
第6章 IPv6安全技術
6.1 內容簡介
6.2 IPv6安全概述
6.3 IPv6的ACL
6.4 IPSec
6.5 總結
第7章 IPv6中的VRRP
7.1 內容簡介
7.2 IPv6中的VRRP概述
7.3 VRRP報文格式和狀態機
7.4 總結
第8章 IPV6組播
8.1 內容簡介
8.2 IPv6組播基本概念
8.3 IPv6組播地址
8.4 MLD協議
8.5 IPv6PIM協議
8.6 總結
第9章 IPv6過渡技術
9.1 內容簡介
9.2 IPv6的部署進程
9.3 IPv6過渡技術概述
9.4 IPv6網絡之間互通
9.5 IPv6與IPv4網絡之間互通
9.6 過渡技術總結
9.7 IPv6的部署
9.8 總結
第10章 IPV6基礎實驗
10.1 IPv6地址配置
10.2 IPv6地址解析(on-link)
10.3 IPv6路由器發現
10.4 IPv6地址解析(off-link)和NUD
10.5 IPv6前綴重新編址
10.6 總結
第11章 IPv6路由實驗
11.1 RIPng配置與協議分析
11.2 OSPFv3配置與協議分析
11.3 BGP4+配置與協議分析
11.4 IPv6-IS-IS配置與協議分析
11.5 總結
第12章 IPv6安全實驗
12.1 IPv6ACL的配置
12.2 總結
第13章 IPv6VRRP實驗
13.1 IPV6中VRRP的配置
13.2 總結
第14章 IPv6組播實驗
14.1 MLD協議配置與分析
14.2 IPv6PIM-DM協議配置與分析
14.3 IPv6PIM-SM協議配置與分析
14.4 IPv6PIM-SSM協議配置與分析
14.5 總結
第15章 IPv6過渡技術實驗
15.1 GRE隧道與手動隧道配置與分析
15.2 自動隧道配置與分析
15.3 6to4隧道配置與分析
15.4 ISATAP隧道配置與分析
15.5 NAT-PT配置與分析
15.6 6PE隧道配置與分析
15.7 總結
附錄A IPv6在主流操作係統上的實現及配置介紹
附錄B 移動IPv6簡介
附錄C 縮略語錶
精彩書摘
2.Internet骨乾路由器路由錶容量壓力過大
在Internet發展初期,IPv4地址結構被設計成一種扁平的結構,人們沒有考慮到地址規劃的層次結構性,以及地址塊的可聚閤特性,使得Internet骨乾路由器不得不維護非常大的BGP路由錶。在CIDR技術齣現之後,IPv4網絡號(前綴)規劃與分配纔有瞭一定的層次結構性。但是,CIDR不能解決曆史遺留的問題。截至2009年11月,Internet骨乾路由器上的BGP路由錶條目數已超過30多萬條,比2001年增加瞭20萬條。而且,隨著Internet,的快速發展,這個數目還在增長,給Internet骨乾路由器造成瞭很大的壓力,增加路由器內存不是解決這個問題的根本途徑。
3.NAT技術破壞瞭端到端應用模型
在目前IPv4網絡中,由於地址的緊缺,NAT(NetWOrk Address Translation,網絡地址轉換)技術得到瞭普遍的應用。NAT通過建立大量私有地址對少量公網地址的映射,從而能使很多使用私有地址的用戶訪問Internet。NAT被認為是解決IP地址短缺問題的有效手段,甚至被一部分人視為地址空間短缺的永久解決方案。
然而NAT自身固有的缺點注定瞭它僅僅是延長IPv4使用壽命的權宜之計,並不是IPv4地址短缺問題的徹底解決方案。
(1)NAT破壞瞭IP的端到端模型。IP最初被設計為隻有端點(主機和服務器)纔處理連接。NAT的應用對對等通信有著極大的影響。在對等通信模型中,對等的雙方既可作為客戶端,又可作為服務器來使用,它們必須直接將數據報文發送給對方纔能通信。如果有一方處於NAT轉換設備後方,就需要額外的處理來解決這種問題。
(2)NAT會影響網絡的性能。NAT技術要求NAT設備必須維持連接的狀態,NAT設備必須能夠記錄轉換的地址和端口。地址和端口的轉換與維護都需要額外的處理,成為網絡的“瓶頸”,影響網絡的性能。而且,對齣於安全需要而記錄最終用戶行為的組織來說,還需要記錄NAT狀態錶問題,更加重瞭NAT設備的負擔。
(3)NAT阻止瞭端到端的網絡安全。為瞭實現端到端的網絡安全,端點需要保證IP報頭的完整性,報頭不能在源和目的之間被改變。任何在路途中對報頭部分的轉換都會破壞完整性檢查,阻礙網絡安全的實現。因此,NAT應用阻礙瞭很多網絡安全應用的實現,如IPSec、點對點加密通信等。
前言/序言
伴隨著互聯網上各項業務的快速發展,本身作為信息化技術一個分支的網絡技術已經與人們的日常生活密不可分,在越來越多的人們依托網絡進行溝通的同時,網絡本身也演變成瞭服務、需求的創造和消費平颱,這種新的平颱逐漸創造瞭一種新的生産力,一股新的力量。迴顧人類曆史,第一次工業技術革命的推動力是蒸汽機,第二次電力革命的載體是電動機,第三次是信息技術革命,在信息技術革命當中,主要的推動載體就是電子計算機技術的發展。計算機的快速發展,就像人們賦予她的俗稱“電腦”那樣,是人類第一次以“上帝”和“女媧”的姿態進行“類人”智能的探索。
如同人類民族之間語言的多樣性一樣,最初的計算機網絡通信技術也呈現多樣化發展。不過伴隨著互聯網應用的成功,IP作為新的力量逐漸消除瞭這種多樣性趨勢。在大量開放式、自由的創新和討論中,基於IP的網絡通信技術被積纍完善起來;在業務易於實現、易於擴展、靈活方便性的選擇中,IP標準逐漸成為唯一的選擇。
現有的IP協議是基於IPv4的設計架構。在互聯網的快速推進下,各種應用、需求被增加到IP網絡平颱中,導緻IPv4本身逐漸步履蹣跚。首先是地址枯竭,隨後是骨乾路由錶龐大,而彌補地址不足的NAT技術又反過來影響瞭IPv4建立“端到端”通信連接的初衷。同時,越來越多的語音、視頻等服務需求的增多,使人們在享受IPv4架構的易用性的同時,又在詬病IPv4在QoS方麵的不足。
IPv6作為新的力量走上前颱。從20世紀90年代起,從理論界到用戶,從設備廠商到IP服務提供商,都逐漸清晰地聽到IPv6作為新的力量走上曆史舞颱的腳步聲。在中國,從政府到民間,也逐步對大力發展IPv6形成統一共識,這不僅是IP發展的趨勢,也是中國擺脫發達國傢在IP技術領域前期技術製衡與壁壘的重要契機。
H3C網絡學院係列教程:IPv6技術 簡介 在當今信息爆炸、網絡互聯日益緊密的世界,IP地址資源的枯竭已成為製約互聯網進一步發展的重要瓶頸。IPv4地址分配機製的局限性,使得我們急需一種更具擴展性、更高效、更安全的下一代互聯網協議。IPv6,作為互聯網協議的演進,正以前所未有的姿態,引領著全球網絡架構的變革。它不僅解決瞭IPv4地址數量不足的問題,更在安全性、可移動性、配置簡化等方麵帶來瞭顛覆性的改進。 H3C網絡學院係列教程——《IPv6技術》,正是為瞭滿足廣大網絡工程師、IT從業者以及對下一代網絡技術充滿熱情的朋友們,深入理解和掌握IPv6核心技術而精心打造的一本力作。本書秉持“理論與實踐並重,入門與精通兼顧”的編寫理念,力求為讀者構建一個清晰、係統、完整的IPv6知識體係,助您在IPv6時代的網絡浪潮中乘風破浪。 本書內容亮點與特色 本書並非對IPv6的簡單羅列,而是深入剖析其設計理念、技術細節以及在實際網絡中的應用。我們精心梳理瞭IPv6的方方麵麵,力求全麵而詳盡: 第一部分:IPv6的基石——深入解析IPv6協議 IPv6的誕生背景與發展曆程:我們將帶領讀者迴顧IPv4地址短缺的嚴峻現實,探討IPv6的起源,以及它如何應運而生,成為互聯網發展的必然選擇。瞭解其曆史淵源,有助於我們更深刻地理解IPv6的設計哲學。 IPv6地址體係的革命:這是IPv6最核心的亮點之一。本書將詳細闡述IPv6的128位地址長度,揭示其龐大的地址空間如何解決IPv4的燃眉之急。我們將深入講解IPv6地址的分類(單播、多播、任播),以及各種地址類型的具體含義和使用場景,例如: 全球單播地址(Global Unicast Address, GUA):其層次化的結構如何實現路由聚閤,以及在設計上如何考慮可擴展性。 唯一本地地址(Unique Local Address, ULA):在私有網絡中的應用,以及與IPv4私有地址的異同。 鏈路本地地址(Link-Local Address, LLA):其自動配置的便利性,以及在無狀態地址自動配置(SLAAC)中的關鍵作用。 多播地址(Multicast Address):與IPv4組播的對比,以及IPv6增強的多播功能,例如所有節點多播、所有路由器多播等,它們如何支撐各種網絡功能。 任播地址(Anycast Address):概念解析及其在實現高可用性和負載均衡方麵的潛力。 保留地址(Reserved Address):理解這些特殊地址的用途。 IPv6地址的壓縮規則:學習如何簡化IPv6地址的書寫,使其更加易讀易用。 IPv6數據報文結構解析:與IPv4相比,IPv6的報文頭更加精簡和高效。本書將詳細解析IPv6基本報頭(Base Header)的各字段,如版本、流量類、流標簽、有效載荷長度、下一報頭、跳數限製、源地址、目的地址等,並重點介紹IPv6的可選擴展報頭(Extension Headers),如: 逐跳選項報頭(Hop-by-Hop Options Header) 路由報頭(Routing Header) 片段報頭(Fragment Header) 認證報頭(Authentication Header) 封裝安全載荷報頭(Encapsulating Security Payload Header) 目的選項報頭(Destination Options Header) 我們將深入分析這些擴展報頭的機製,以及它們如何為IPv6帶來更強的靈活性和安全性。 IPv6的ICMPv6協議:ICMPv6是IPv6網絡中不可或缺的一部分,它不僅承擔瞭IPv4 ICMP的差錯報告功能,更包含瞭許多新的控製和管理功能。本書將詳盡介紹ICMPv6報文類型,包括: 目標不可達(Destination Unreachable) 超時(Time Exceeded) 參數問題(Parameter Problem) 重定嚮(Redirect) 迴顯請求/應答(Echo Request/Reply) 鄰居發現報文(Neighbor Discovery Messages, NDP):這是IPv6區彆於IPv4最重要的機製之一,我們將用大量篇幅詳細介紹。 第二部分:IPv6的核心機製——鄰居發現協議(NDP) 鄰居發現協議(Neighbor Discovery Protocol, NDP)是IPv6網絡中的核心組成部分,它取代瞭IPv4中的ARP、ICMP Router Discovery等協議,實現瞭地址解析、可達性檢查、路由器發現、前綴發現、參數發現等多種功能。本書將深入淺齣地解析NDP的每一個組成部分: 鄰居請求(Neighbor Solicitation, NS)與鄰居通告(Neighbor Advertisement, NA):它們如何實現IPv6的地址解析,替代ARP功能。詳細講解RS(Router Solicitation)和RA(Router Advertisement)如何實現路由器發現和前綴發現。 重疊鄰居發現(Duplicate Address Detection, DAD):IPv6如何通過DAD機製來避免地址衝突,確保網絡的穩定性。 重定嚮(Redirect)報文:路由器如何通過重定嚮報文告知主機更優的下一跳。 NDP的安全問題與防範:深入探討NDP可能存在的安全風險,如中間人攻擊,並介紹相關的安全加固措施。 第三部分:IPv6的配置與部署 IPv6地址自動配置(SLAAC):無狀態地址自動配置(Stateless Address Autoconfiguration, SLAAC)是IPv6的一大優勢,它使得設備無需DHCP服務器即可自動獲取IPv6地址。我們將詳細介紹SLAAC的工作流程,包括路由器通告(RA)的作用,以及設備如何生成自己的IPv6地址。 DHCPv6:雖然SLAAC提供瞭基礎的地址配置,但在復雜的網絡環境中,DHCPv6仍然扮演著重要角色。本書將介紹DHCPv6的兩種模式: 有狀態DHCPv6(Stateful DHCPv6):DHCPv6服務器負責管理和分配IPv6地址以及其他配置信息。 無狀態DHCPv6(Stateless DHCPv6):SLAAC負責地址分配,DHCPv6服務器僅提供DNS服務器等其他配置信息。 我們將詳細講解DHCPv6的報文交互過程,以及其配置與管理。 IPv6的過渡技術:在IPv4和IPv6共存的網絡環境中,過渡技術是必不可少的。本書將係統介紹多種主流的IPv6過渡技術,並分析它們的優缺點及適用場景: 雙棧(Dual Stack):同時運行IPv4和IPv6協議棧。 隧道技術(Tunneling): IPv6 over IPv4隧道(如6to4, ISATAP):將IPv6數據包封裝在IPv4數據包中傳輸。 手動配置隧道(Manual Tunneling):直接在IPv4網絡中建立IPv6隧道。 6PE/6VPE(MPLS IPv6/MPLS VPN over IPv6):在MPLS網絡中實現IPv6的承載。 翻譯技術(Translation): NAT64/DNS64:實現IPv6終端訪問IPv4資源。 NATpt(NAT Protocol Translation):提供IPv4和IPv6之間的協議轉換。 第四部分:IPv6路由與轉發 IPv6路由器的基本工作原理:深入解析IPv6路由器如何處理IPv6數據包,包括報頭檢查、跳數限製檢查、擴展報頭處理、路由查找等。 IPv6路由協議:與IPv4相比,IPv6的路由協議在設計上進行瞭優化,以適應其更大的地址空間和更扁平化的網絡結構。本書將詳細講解: RIPng(Routing Information Protocol next generation):RIP的IPv6版本,適用於小型網絡。 OSPFv3(Open Shortest Path First version 3):OSPF的IPv6版本,支持更復雜的網絡拓撲,並改進瞭配置和管理方式。 IS-IS for IPv6:IS-IS協議對IPv6的支持。 BGP4+(Border Gateway Protocol version 4 plus):BGP協議在IPv6環境下的應用,是互聯網路由的核心協議。 我們將對比這些路由協議的異同,講解其工作原理、配置方法以及在實際網絡中的部署策略。 IPv6的流量工程:介紹IPv6在流量工程方麵的優勢,以及如何利用其特性優化網絡流量。 第五部分:IPv6的安全 IPv6在設計之初就更加注重安全性,引入瞭IPsec等安全機製。本書將深入探討IPv6的安全特性: IPsec(Internet Protocol Security):詳細介紹IPsec的AH(Authentication Header)和ESP(Encapsulating Security Payload)協議,以及它們如何提供身份驗證、數據完整性和機密性。講解IKE(Internet Key Exchange)協議在IPsec中的作用。 IPv6地址空間帶來的安全影響:分析IPv6的巨大地址空間對網絡掃描和探測帶來的挑戰,以及如何應對。 IPv6中的常見安全威脅與防範:例如,拒絕服務攻擊(DoS/DDoS)、中間人攻擊、地址欺騙等,並提供相應的防禦措施。 IPv6安全部署的最佳實踐。 第六部分:H3C設備上的IPv6實踐 理論學習離不開實踐操作。本書將結閤H3C設備,提供豐富的配置案例和實驗指導,幫助讀者將所學知識應用於實際網絡環境中: H3C設備上IPv6的基本配置:包括接口IPv6地址配置、全局IPv6路由啓用等。 H3C設備上IPv6地址自動配置(SLAAC)的配置與驗證。 H3C設備上DHCPv6服務器和客戶端的配置。 H3C設備上IPv6過渡技術的配置:如雙棧、手動隧道、6to4隧道等。 H3C設備上RIPng、OSPFv3、BGP4+的配置與調試。 H3C設備上IPsec的配置與應用。 豐富的故障排查案例與技巧。 本書的適用人群 網絡工程師:希望全麵瞭解和掌握IPv6技術,應對未來網絡發展的挑戰。 IT管理人員:需要規劃和部署IPv6網絡,提升網絡性能和安全性。 即將進入IT行業的技術愛好者:希望打下堅實的IPv6基礎,為職業生涯做好準備。 高校學生與研究人員:學習下一代網絡協議,進行相關研究。 任何對互聯網未來發展和技術變革感興趣的讀者。 結語 IPv6不僅是一個新的IP協議版本,它代錶著互聯網發展的未來方嚮。掌握IPv6技術,不僅是跟上時代發展的步伐,更是為未來的網絡創新和應用奠定堅實的基礎。《H3C網絡學院係列教程:IPv6技術》將是您開啓IPv6之旅最可靠的夥伴。我們相信,通過本書的學習,您將能夠自信地駕馭IPv6技術,在數字化的浪潮中,構建齣更強大、更安全、更具生命力的網絡。