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i p v 6 实验网的建设与应用研究 学位论文独创性声明 本人承诺：所呈交的学位论文是本人在导师指导下所取得的研究成果。论文中除特 别加以标注和致谢的地方外，不包含他人和其他机构已经撰写或发表过的研究成果，其 他同志的研究成果对本人的启示和所提供的帮助，均已在论文中做了明确的声明并表示 谢意。 学位论文作者繇留荔锡 日 ，。 强：归f 、易 学位论文版权的使用授权书 本学位论文作者完全了解辽宁师范大学有关保留、使用学位论文的规定，及学校有 权保留并向国家有关部门或机构送交复印件或磁盘，允许论文被查阅和借阅。本文授权 辽宁师范大学，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库并进行检索，可以采 用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。保密的学位论文在解密后使用本 授权书。 学位论文作者繇字劈 6 5 p 签氨掰日期：，。 摘要 lp v 6 实验网游建设与应用研究 研究生：宁芳露 指导教师：牵钢 专韭：漾程与教学论 随着信息网络技术的快速发展，作为当前的i n t e r n e t 网络协议基础的i p 协议栈芷 进行若巨大的变革。簌地址空间、网络安全等方颤，i p v 4 驻嚣出越采越多的缺点。人们 提溅了餍i p v 6 协议取代i p v 4 协议的方法，懿解决运些薅题。i p v 6 其簿诸翔海黧缝琏、缀 播、邻居发现、自动酉己置等许多新特性。然而，如何实现i p v 4 向i p v 6 的平滑过渡，以及 怎样在现有i p v 4 霹络上进乎亍i p v 6 组网，仍然是基蕊有待解决的扭题。本课题簸是以掌攮 相荚知识，歼展基础应用，袄鬃经验为鞴的，在鐾验室内构建i p v 6 的实验环境并提供 些撼本应用服务。 本文广泛收集势分辑了黧内势关警i p v 6 协议以及i 脚8 过渡技术錾最瓤资辩，研究 了i p v 6 的新特性，进而探讨了i p v 6 协议，包括i p v 6 报文结构以及与i p v 4 的对眈、i p v 6 地 址体系结构、i p v 6 单播数据通信、i p v 6 路由协议等重要技术。对于i p v 6 的过渡技术，则 重点分辑了褒i p v 4 捺议基磴上实凌豹i p v 6 网络之闼熬互遴技本。翔6 r e 、手动、6 t 0 4 等 各种隧道按术。 在以上各种技术基础之上。自行设计、组建了本院的华为高级网络实验室，并避 孬一系铡熬实验设计，包括i p v 6 穆议蒺穗、i p v 6 鼹圭、隧道等实赣。最蠡谪试窝郝爨 了支持i p v 6 协议的w w w 、o n s 等成用服务。 关键谲：i p v 6 磺棱技拳隧遴安验丽 i p v 6 实验辫的建设每威用研究 第一章绪论 随着趸联网在社会各个领域的广泛应用和商业化的深入发展，现有的网络基础设 施季b 网络服务已经难以满足和支持大规模的网络废用，如交互式远程实时教攀、远程医 疗、协同工诈、科醑、数字纯瀚书馆、袭撅实验藏等。与诧同时，陵着两络溉模的不辑 扩大，现有网络的管理和运营已经变得q # 常复杂，地址空间、服务质量、带宽瓶颈、数 据保密、弼络安全、凝韭务豹擞剥模式、对移动特性的支持等闽题燮撂越来越突出。为 了鞭好建避接撬战，必须建立蘩予i p v 6 的下一代互联网，为实现下一代互联网服务搭 建黼性能、黼质量、可靠安全的平台。程全球技术与经济犬环境下开展下代互联网 帮i p v 6 磺究，这对于提舞我麓莹患纯蒸础设施鲍水平、满足国民经济发展蔫求具有獾 要的推动作麓。 i p v 6 技术的掇出 基骣甄联喇雾黝投或认为，互联列技术的发震周期缀题4 个除段，印磺究开发骱 段( r e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n t ) 、合作伙伴之间进行大规模试验阶段( p a r t n e r s h i p ) 、私 有化阶段( p r i v a t i z a t i o n ) 、商业化阶段( c o m m e r c i a l i z a t i o n ) 。现在的互联网以分组交换 技术、t c 嬲壬 誊系缝孛每舞主要技本特，蠖，姨1 9 6 9 年豹a 嗍e t 舞始，经绣了3 0 多譬 的发展历史目前已经处于商渡化发展阶段。互联网发展疗j 史表明，互联网控术具有两 大特点：一悬它的实验科学特性。研究成果需要通过建立犬规模的试验网进行实验和验 狂。需要p a r t n e r s h i p 发震酴段；二是它与产韭缕会豹紧密健。旗科疆残果到实瑗产鼗纯 的发展速度很快，即p r i v a t i z a t i o n 和c o m m e r c i a l i z a t i o n 两个阶段。以光通信技术为例， 从实验室中塞出的研究成果可以很快转化为产品，并迅速投入市场，创造了技术发展每 半年酾一番缒薪静“帮尔定捧”。 由于光通信技术每半年翻一番，艇联网用户数量每半年翻一褥。在这样巨大的技 术驱动和社会发展条件下，蔓联网的可扩展性、服务质量保证以及安全性等方面存在的 蠲趱西盏突嬲，下一代互联网按术应运祷生。可戳看击，下一代互联网萁毒与现在静置 联网同样的发展规律和技术特点，美国的下一代互联网技术已经经历了研究开发阶段， 羁静正处于仑痒伙伴之间进行大规模试骏阶段。 下一代互联网熊有眈当翦酶互联嘲更大、篼侠、更安全、委及对和更方催的特簌。 i p v 6 技术悬实现这拭特征的主要技术之一。i p v 6 协议由蕊联网标准化组织i e t f 的i p n g 工作组于1 9 9 4 年9 月酋次提如，其设谤基标就怒改进现行的i p v 4 垂挣议豹明鼹不足。搏 地址空间胰i p v 4 盼3 2 位( 蛾址总量为2 3 z ) 改窝为1 2 8 他( 缝堆憨量为2 n s ) ，并撬离 网络的可管理性、安全性、可移动性和q o s 能力等。目前许多国家和地区的下一代互 联掰都在牙矮i p v 6 技本戆磺巍与实验，骞些蚕家嚣始提供i p v 6 巍她他黢务。尽警我凰 已经对i p v 6 技术开展了尝试性研究实验工作。并且积极参与国际l p v 6 技术研究工件 但是我国下一代互联网的建设和研究逐仅仅处于起步阶段，己落聪于世界拨达国家。现 2 i p v 6 实验两的建设与旗用研究 在遗锈舞妻簿决雏弼簇是海臻少令长鼹离、大楚潮蘸、鬟毒广泛影翡力豹下一代互联 网研究试验环境。 ， 1 2 国外背豢 1 2 + 1i p v 6 纛美国 美国是i p v 4 豹发源地，笼论在建蜓资源和巍业应雳方嚣都占攥了先天豹佬势，荧 国现有i p 地琏1 2 亿发右，平均每个美国人有4 个i p 她城。因此目前既没有地址溉 缺的忧虑叉很不愿意改动花赞大量资禽构建的i p v 4 商业网络体系。所以，美国目前 主要是敬毽器i p v 6 研究、瓤调串心豹嚣嚣出现懿。在i p v 6 雄出之璐鹣几年书，毽翻对 新标准的态度是漫不经心的。研究和开发i p v 6 的主要组织如i e t f 、6 b o n e 等都设在荑 国。 美国一整蓉际，翱毫公司，鲡慝程、微软、i b m 、惠营、s u n 帮簿孚毛箩控臻黢了敢佟 关系，共同推进i p v 6 硬件和软件的开发这标忠着美国对待新标准的态度肖所转变， 不会情愿失去在互联网领域的主导地位和市场优势。这种惑度转变的原因如下： i ) 美鞠新经济发晨受阻，高科簌公司的帝德大大缩永，它粕需要寻拽新的商监橇 会羊技术热点。 2 ) 疆藏，美国密场可能不蔫要i p v 6 的产茹，但耘产品可以撼岛国际枣场，这拣 公司希望在新技术中仍然占据主导作用弗从中获熊。 3 ) 北燕对i p v 6 服务有大蹙的潜农需求返种需求是由需要增加i p 地址的移动装 置熬捌增；| 发的。 4 ) 备主簧厂商也出于商业利益的考虑开始支持i p v 6 已经或者准备推出支持i p v 6 的试验性产品。 当然，羹国露i p v 6 鹩态度是审馕静、毒繇整静，公镯薅i p v 6 的揍翁霓全是盎予 商业利益的考虑，如慰科，起钥非常明镏地采用软件的方式传递i p v 6 分组1 i i i 不是采用 硬她方式。巍到2 0 0 5 年1 2 月1 7 日才发表了可撮麓路由器的i p v 6 踌幽处理速度的两欺 雷律产品。写精立青住新、美国j n n i p e rn e t w o r k s 等众多供应硬俘支持i p v 6 路由器t a n 交换机的运赣商相比，可以说煅著名的恩科已经怒“步人簸尘”。 1 2 2i p v 6 在欧洲 在效溯+ 竣癀移蓦太公司对i p v 6 豹态度藜线较获投。藏匿努辑魏下： 1 ) 欧洲的 p v 4 地址空间比较匮荛+ 而上网人数却逐年上升 2 ) 欧洲在i p v 4 的网络缀涛中落聪于美国而欧洲移动通信事业相当发达，它们 希餐在移动邋信蓣域率攀握先梳，并逶遥3 g 静帮薯来安璐它 】在来来静网络经济串尊 美豳并驾齐鞭的愿望。 3 ) 专敷认为欧洲豹3 g 搐在2 3 年内步入嶷嚣应用阶段。为丁抓住这一发展的懿 - 3 i p v 6 实验网的建设与应用研究 机，欧洲的各大厂商和运静商都对i p v 6 寄予了厚望，并竭尽全力对它进行推广和研究， 如诺基亚、爱立信、英国电信等公司直都是i p v 6 研究方向的主要引导者。 欧洲领导层及欧盟对于发展i p v 6 的促进作用如下： 欧洲虽然没有像亚洲那样大的地址压力，健在互联网方面宣落稻于荚围，这是 它新不甘心的。现在看到驻溯走向i p v 6 的梦伐在加速，落避一步强纯了欧溯镁导瀑在 发壤i p v 6 方瑟豹决心。一方瑟他 f 】认戈采用i p v 6 梅为下一代露定翳服务靼移动剐擐务 豹广泛部嚣彻底孵决地址嶷闾阉题；另一方蕊出于政治动机，他们担心在未来互联网设 备与应用的发展方面落后子像日本这样的国家。所以，最然欧洲在i p v 4 地址上的压力 比妲洲小，但它也不愿掉以轻心，而是要在i p v 6 上肖所作为。随着荚国公司对i p v 6 的 接绡也会健进欧洲i p v 6 的部藩，间时也会加大i p v 6 接术和产品的竞争。 欧瑟的一个文件中说道；“欧盔需要在开发和掌握支持下一代甄联潮发震的基础接 术方西扮演重要角色。”“如巢我靠j 簿要一伞移动互联网世界，髋登须要i p v 6 。”敬盟 委爨会已歪式建议欧洲各基致农及工业界颧全力支持i p v 6 ，更在敬爨行教系统下成立7 i p v 6 工作小组e ci p v 6t a s kf o r c e ) ，为欧洲地区勾勒整体的i p v 6 发嶷蓝图。 欧委会迄今已经提供了大量的燮金，用于i p v 6 的试验项目。欧委会希望欧洲国家 尽翠采用i p v 6 。现在欧洲的i p v 4 地址将变得非常紧缺，时间显然很紧迫。既然没有别 的什么可以替代i p v 6 政府与业界现在就应该早点实施i p v 6 ，这样才可班避免措手不 及和风陵。等待只会付出更昂贵静代价。 欧委会簧求泣界为采用i p v 6 而共潲努力，这不仅会加强欧洲萄定运营裔和移渤运 营螽数竞争麓力，露鼠还将强讫生产据关设备静其它行啦熬竞争髭力，据汽车耱家用电 器行业。歇委会零望欧洲各国政掰为网络研究提供更多的资金，为i p v 6 产品、工具、 服务和应爝的开发者与试验者提供支持。欧委会的许多建议都希望集中强化欧盟的支 持以鼓励i p v 6 服务与应用在固定网和光线网上开展大规模试验以及开发i p v 6 的设备 与服务。 1 2 3i p v 6 在戴溯 踅太静她蛙空稠更鸯瑟瑟乏，所以大多数分耩家认为采翔i p v 6 标准约凰家梅是郄拨 p 她皱极度匮乏的国家，如中国、印度等。封予这些国家来说，i p v 6 憨一个瓤的机遇。 他们可以作出以下选择：使用n a t 技术用很少的地址连接到美国占主导地位的i p v 4 世 界中：或者投资 p v 6 获樽他们需要的众多地址，与其它的i p v 6 用户相连接，创建一个 更大的i p v 6 因特两。在时机成熟之时它们将会选择届者。 ( 一) 舀本 西前亚桶国家审，辩i p v 6 报黻极大热情的是话奉，舀本政府稍定了“e - j a p a n ”鹄 战略；1 9 9 9 年2 0 0 0 年拜始分配i p v 6 弱建垃，2 0 0 1 年2 0 0 5 年辩始全蜀本躬i p v 6 薅 用化黢务。这是因为 1 ) 旦本鲍缀济持续低迷，糍科技企业在全球赣经济的快速膨胀阶段井来分得一嘏： 羹或收益甚微，霸本救府希驻利用i p v 6 这一契机馒企业重振雄风，从而带动臼本经济 的发展。所以日本政府对i p v 6 投入了大量的精力和财力。 i p v 6 实验爨嫡建夔与癣薅研究 2 ) 珏本i p v 4 的她垃也很匮乏，丽秘本的移动通信领域却相当发达发震i p v 6 技 术可以引领阳本的移动通信步入筵大酌发展空闻，并走在薪接术开发的前酬“ 3 ) 亚洲将是i p v 6 产品和业务巨大的潜在市场，日本希望凭天、时、地利之机， 联会薤浏弱其它垦家大力攫f - i p v 6 括撼，扶两岛欧美鲢公司抗捃，并且使疆本在亚洲 市场中抢占先机。 日本i p v 6 的研究、开发岛应用大体可以分为四个阶段： 1 9 9 2 1 9 9 8 年：i p v 6 臻靛鞫标准诧翻定( 囊要圭并l 耱完戒) ： 1 9 9 8 1 9 9 9 年：产品和专业技术的研发； 2 0 0 0 - 2 0 0 1 年：运营商袋耀新技术进行商用模式豹开发； 2 0 0 2 德后：开教和展开商角服务。避行国黼合作与簇两发展。 日本的设备厂商是最早提供i p v 6 硬件支持的，如n e c 、日立、富士通，而且日本 已经骞l o 多家i s p 搀供i p v 6 驻务，热w i d e 豹n s p i x p 6 等。嚣本i i n 6 置于路由器已经 有了产品，2 0 0 0 年n e c , 日立、富士通三家公司开始分别推出i x c x , g p , 2 0 0 0 , g e o s t r e a l a 三个系列的i p v 6 骨干路由器产品。现在芷在开发两向s o h o 家庭的小型路由器。路由器 粒瓣律转发性能已经达到忍+ m b p s ，嚣藏不是革缒鲍转发翡能，瑷汪扩展刘涉及醚遘、 过滤、o o s 、多播、i p s e c 等更多的硬件功能。日本厂商在i p v 6 网络设备与信息家电中 占商很大优势。 由于敢府重筏，企韭积极，藏迄今蠢奉在i p v 5 豹磷发帮应用篷在亚太备营乃至毯 界的前列。嗣本参与i p v 6 研究的机构除了w i d e 还有日本通信综合研究所、i p v 6 普疑 及嬲发纯推进协会、i p v 6 实施娄员会。 ( 二) 韩国 韩国对于i p v 6 在战略、政策、立法、项目资助、国际合作等方面都有相应措施 蕻瓣已经制谨了i p v 6 弱溃避邀程，共分靼个黢段。 第一阶段( 2 0 0 1 年以前) 建立i p v 6 试验网，开展验证、运行和宣传工作； 第二阶段( 2 0 0 2 年一2 0 0 5 年) 建也i p v 6 岛，与现商i p v 4 太嘲互通，在i m t 2 0 0 0 主提供i e v 6 辍务： 第三阶段( 2 0 0 6 年一2 0 l o 年) 建立i p v 6 火网，原i p v 4 大网退化为i p v 4 岛。与 i p v 6 大网甄通，提供有线和光线的i p v 6 巍用服务： 第四除段( 2 0 1 1 年以矮) 演变成个萃一完整的i p v 6 两。 韩国摄出的“i p v 6 h o s t 变换技术”。最近被互联网技术国际标准化机构i e t f 注册 为爱式括箍。该顼技术能够把篼膝等终端规现鸯i p 地址传系技术( i p v 4 ) 中所馒用的 应用程序不需修改即可直接在i p v 6 阙上使用，是下一代互联网的核心技术之一。 1 ，3 簪内鹜豢 刍予绣史豹骧掰，孛囊褒i p v 4 豹发曩孛处子后进鹊炊态，农基蕲上笈言权不多 导敬在i p 地址的供需上严莺失衡。中国目前约5 1 0 0 万个地址，天约2 i 个中国尺1 个 i p 地址( 按1 3 亿中国人计算) 。美国人均i p 地址是我们的一百倍。不言而喻，中国应 一5 t i p v 6 实验两的建浚与应用研兜 该是全球最需要i p 地址的国家之。同时，中国作为个互联网和移幼通信太国，势 必簧在下圣 ：蔓联稠标准稀赛嚣分配孛力争委大鲍发畜狡。i p v 6 # 为核心基本技本，将 带幼大量相关技术和服务的发展，提升中国信息通信产业的整体实力，为中国的信息产 致带来瓤嬲发展撼遇。 中国对i p v 6 的研究始于1 9 9 8 年。2 0 0 0 年，天地驻连信惠技术有限公司建立了中 国第一个丽向商用的i p v 6 试验床，并加入了6 b o n e 。2 0 0 2 年3 月，天地互连倍息技术 寄陵公司每信息产、韭部电信传输掰联台发起戚煮t6 t n e t ( i p v 6t e l e c o m 静 a ln e t ) 组织，联含国内外运营商、i p v 6 厂商及主要研究机构，共同描建多运营商和多厂商的 i p v 6 试验乎台，致力予枣潼静i p v 6 推广与囊嗣亿避程。2 0 0 2 年5 男，天地互连信患援 术有限公闭与当地运营商合作，建立了中国第一个商用的电信级i p v 6 试验网。同年， 中国电信j 0 索、上海、广东的i p v 6 试验项羁也陆续启动。 1 3 1c e i 州e t 2 鲻伞 根据c n g i ( 中国下代互联网示范工程) 的规划，我国将在2 0 0 5 年底建成一个税 羲全国懿i p v 6 秘络，藏为 鲎赛土最太鹩l p 瞒掰络之一。2 0 0 4 年3 蜀 9 瑟。球g i 菝一0 主千网c e r n e t 2 ( 第二代中国教育和科研计算机网) 试验网开通，绵延6 0 0 0 公里以 2 筠一i o g 比特秒熬传竣速率避接了全国2 0 0 佘所高校。此网络采用i p v 6 。是目翦缴 界上所知规模最太的采用纯i p v 6 技术的下一代匿联网主干稠络。通过以上大攫模i p v 6 弼络建设的部署实施及商用探索，在未来的几年内，我国将成为以i p v 6 为基础的下 代阏络领域的领先国家。1 9 9 9 年7 月a 烈i c 、a r i n 帮r i p e 等歼始分配裔嗣i p v 6 缝髓。 c n n i c 陆续免费为中国联通、中豳铁通、中国科技网等申请了一定数量的i p v 6 地址进杼 援关应瓣释磅究。2 0 0 4 肇由碟k i c 承援豹中辩鲵知识截赫王稳燕要课簇”麓于i p v 6 域名根服务器研究”也己顺利通过鉴定和验收。此项成巢标志着我国已经掌握了自主建 立、运行、维护朝保障下一代互联网域名根服务器的关键技术。这将为我国在下一步蚬 耩化部署i p v 6 网络提供基础名字服务掇供有力的技术支撑，还将有幂j 子我国来来申请 和建立i p v 6 域名根服务器。2 0 0 4 年9 月3 日中国c n g i 正式进入到了实施阶段，标患 骜大规模地程遵i p v 6 进 亍应瑟，傻i p v 6 裔瑁舞俸纯酶成为霉麓。 1 3 2 禽笨8 6 3 馥糍i p v 6 装拳鹩发展策喀 l ，发曩策旗 根据“十氘”8 6 3 计如“战略性、前瞻性和前沿性”的要求及从熏点跟踪到实现跨 越的战略性转变。考虑到i p v 6 攀关国家利益及具有广桶的应用前景“十五”8 6 3 计划 通信技术主题进一步船大了对i p v 6 技术的研究和开发办度力争突破辅掌握i p v 6 关键 技术为产业发展提供具有自主知识产权的核心技术。通信技术主题对i p v 6 技术的发 糕嚣标驽策略是：蟊淘节一戴秘络豹发震趋势罴求，以“标准、专剽、人力”三太战 略为指导攻克i p v 6 关键技术，掌握糕心知识产权；自主开发支持i p v 6 协议的高性能 路垄器等关键设鍪，实硬网络关键设螽国产化，并带动网络技番垓心芯片、拨心软件的 6 。 l y v 6 实验羁磅建设岛应用磅竞 歼发：建成支持i p v 4 v 6 取协议棱及宽带流媒体她务的离性能宽带倍怠示范网，开展面 向下一代网络的先进应用。 与此同时，信息技术领域计算机软硬件技术主题也设立了重大渫题，目标是建立 下一代互联网新技术研究的综合实验和验证环境，在此环境中开展i p v 6 、实时传输、可 靠缀搔、网络新协议、流媒体服务、网络服务质璧保证、网络可管理设和网络性能测量 等方螽的试验研究。 慧之，国家8 6 3 嚣翻辩i p v 6 静支持溪燕了簌技术麓范割定、关键接零蟹 究，弼络 设番研制、协议软件开发到试验环境建立、幂穗网络建设及应用开发簿多个方面。 2 课题部署 根据8 6 3 计划笑于i p v 6 技术的发展目标妈策略，通信主题部署丁相应的课题，主 臻包括“高性能i p v 6 路由器基础平台及实验系统”、“高性能i p v 6 路出器协议栈软件”、 “i p v 6 协议测试技术”、“移动i p v 6 关键技术姘完”等课题；高性能宽带信息网( 3 t n e t ) 震大专项部署了“l 比特菇性能i p v 6 v 4 双辚议援黯盘器”、“3 t n e ti p 黼组网、测试 器试验”等漾霆：；中篝税软疆俘主题部署了“耩一代互联廷袭来练会嶷验强境”等漾 瓣。这些课题的部署，袋明了我国已经进入念谶开展i p v 6 离性能核心黯由器按术的研 究阶段。 1 4 研究内容和方法 1 4 。i 研究内容 本课题研究的主要内容如下： 1 ) i p v 6 协议的熟憨和掌 量，对比研究i p v 4 与i p v 6 协议异同以及主机对两种协议 的兼容性： 2 ) i p v 6 单播数掇邋信机制的研究： 3 ) i p v 6 过渡援零酶裁是对隧道辊割麴磷究； 4 ) i p v 6 实验瓣穗划设诈与实施： 5 ) i p v 6 基础实验、i p v 6 隧道实验、曩通实验以及动态路由实验的设计与实施； 6 ) 校园网从纯i p v 4 网过渡到i p v 4 和i p v 6 兼容网的策略方法研究： 7 ) 搭建i p v 6 的哭键应用服务平台。 1 0 2 解究方法与思路 课题主要用到的按术包括： 1 ) w i n d o w s 技术； 2 ) 组网技术； 3 ) i p v 4 协议； 4 ) i p v 6 协议； ， i p v 6 实验羁磅建设岛应用磅竞 5 ) 动态路由( r i p n g ，i s i s ，b g p 4 + 等) ； 6 ) i p v 6 过渡技术( g r e 、手动、自动、6 t 0 4 、i s a t a p 等隧道技术) ； 7 ) 常用i p v 6 网络应用( w 唧、d n s 等) 。 本课题涉及知识面较广，需要用到的网络知识很多，包括网络底层协议、网络规 划、网络组网、网络调试、路由配置、动态路由、隧道技术、网络服务器配置与调试、 网络安全、w i n d o w s 系统熟练使用以及了解内核机理等等。这些都需要有一定的知识积 累和动手能力，也需要花费比较多时间和精力才能够解决，需要个人长期接触以及工作 学习积累。因个人能力有限，在实践过程中碰到许多难题，有时候往往是一个小问题也 需要想尽各种办法才能解决，走了不少弯路。 采用的方法是： 1 ) 选择了主流的、支持i p v 6 协议的操作系统平台，主要是w i n d o w sx p 和w i n d o w s 2 0 0 3 。在该平台上进行了一系列相关的i p v 6 基础实验，对实验数据进行分析： 2 ) 在华为路由产品上进行各种路由协议的配置，实现多机互联的隧道、路由实验 寻找i p v 6 互联中的问题，积累相应的经验； 3 ) 搭建网络实验平台，在其上进行i p v 6 i p v 4 服务的提供及接入实验，并积极申 请、调试学校实验平台接入c e r n e t 的i p v 6 实验床，从而为将来连通6 b o n e 作准备； 4 ) 平台搭建好后，再在其上配置搭建主流的i p v 6 应用平台； 5 ) 开通学院内部i p v 6 实验接入服务并分配i p v 6 地址。 本文的研究思路、内容如下图 8 ! ! ：! 壅竺璺塑壅堡量皇旦堡墨 腰1 - t 论文研究思路与内容 一9 i p v 6 实验网的建设与应用研究 2 1 i p v 6 与i p v 4 的对比 2 1 1i p v 6 的特点 第二章i p v 6 协议分析 对比i p v 4 ，i p v 6 有如下的特点，这些特点也可以称作是i p v 6 的优点：简化的报头 和灵活的扩展；层次化的地址结构：即插即用的连网方式；网络层的认证与加密；服务 质量的满足；对移动通讯更好的支持。 1 、简化的报头和灵活的扩展 i p v 6 对数据报头作了简化，以减少处理器开销并节省网络带宽。i p v 6 的报头由一 个基本报头和多个扩展报头( e x t e n s i o nh e a d e r ) 构成，基本报头具有固定的长度( 4 0 字节) ，放置所有路由器都需要处理的信息。由于i n t e r n e t 上的绝大部分包都只是被路 由器简单的转发，因此固定的报头长度有助于加快路由速度。i p v 4 的报头有1 5 个域， 而i p v 6 的只有8 个域，i p v 4 的报头长度是由i h l 域来指定的，而i p v 6 的是固定4 0 个 字节。这就使得路由器在处理i p v 6 报头时显得更为轻松。与此同时，i p v 6 还定义了多 种扩展报头，这使得i p v 6 变得极其灵活，能提供对多种应用的强力支持，同时又为以 后支持新的应用提供了可能。每一个扩展报头的内容和语义决定了是否去处理下一个报 头。因此，扩展报头必须按照它们在包中出现的次序依次处理。一个完整的i p v 6 的实 现包括下面这些扩展报头的实现：逐个路程段选项报头，目的选项报头，路由报头，分 段报头，身份认证报头，有效载荷安全封装报头，最终目的报头。 2 、层次化的地址结构 i p v 6 将现有的i p 地址长度扩大4 倍，由当前i p v 4 的3 2 位扩充到1 2 8 位以支持 大规模数量的网络节点。i p v 6 支持更多级别的地址层次，i p v 6 的设计者把i p v 6 的地址 空间按照不同的地址前缀来划分，并采用了层次化的地址结构，以利于骨干网路由器对 数据包的快速转发。 i p v 6 定义了三种不同的地址类型。分别为单点传送地址( u n i c a s ta d d r e s s ) ，多点 传送地址( m u l t i c a s ta d d r e s s ) 和任意点传送地址( a n y c a s ta d d r e s s ) 。所有类型的 i p v 6 地址都是属于接口( i n t e r f a c e ) 而不是节点( n o d e ) 。一个i p v 6 单点传送地址被 赋给某一个接口，而一个接口又只能属于某一个特定的节点，因此一个节点的任意一个 接口的单点传送地址都可以用来标示该节点。 3 、即插即用的连网方式 i p v 6 把自动将i p 地址分配给用户的功能作为标准功能只要机器一连接上网络便 可自动设定地址。它有两个优点：一是最终用户用不着花精力进行地址设定二是可以 大大减轻网络管理者的负担。i p v 6 有两种自动设定功能：一种是和i p v 4 自动设定功能 1 0 - i p v 6 实输网的建设与庶用研究 一撵豹名为“全状态鑫动设定”块能。另一耪是“无状态自动设定”功能。 4 、网络胺的认证与加密 安全闫露始终蹙与i n t e r n e t 褶荚豹一个重簧话纛。由手在l 协议设诗之耪没有 考感安全性，因而在早期的i n t e r n e t 上时常发生诸如企业或机构网络遭到攻击、机密 数据被窃取等不幸的攀侍。为了加强i n t e r n e t 的安全健，获1 9 9 5 年开始，i e t f 着筝研 究制定了套用于保护i p 通信的i p 安全( i p s e c ) 协议。i p s e c 是i p v 4 的一个可选扩 展协议，是i p v 6 的个必须组成部分。 i p s e c 豹生要功能是疰羁终屡霹数据分缍提供女a 密帮鉴别等安全鞭轰它提供了两 种安全机制：认证和加密。认证机制使i p 通信的数据接收方能够确认数据发送方的真 实巍份瑷及数据在佟输过程中惫否遭到改动。黧密謇毛割遁过霹数攥进行编羁泉保证数据 的机密性，以防数攒在传输过稔中被他人截获而失密。 作为i p s e c 的项蘸要应用，i p v 6 集成了驻拟专用两( v p n ) 的功能，使用i p v 6 可以更容易地、实域更为安全可靠的璇拟专用网。 5 、服务质量的满足 基予i p v 4 静i n t e r n e t 在设诗之耪，其毒一耱餐肇懿服务震量，瓣采周“暴羧大 努力”( b e s te f f o r t ) 传输，从原理上讲服务质量q o s 是笼保证的。文本传输静态 图像等佟输对q o s 并无要求。醚着i p 网上多媒体韭务增加，如i p 电话、r o d ，电筏会 议等实对应用，对传输延对和延时抖动均有严格的要求。 i p v 6 数据包的格式包含一个8 位的业务流类别( c l a s s ) 和个新的2 0 位的流标 签( f l o wl a b e l ) 。其曩鲍是竞诲发送业务漉的源节煮彝转发业务流豹踌由嚣在数握包 上加上标记，并进行除默认处理之外的不同处理。一般来说，在所选择的链路上，可以 根据开销、蒂宽、瑟时或箕袍赫性j c 重数据巍遴行特殊豹处理。 i p 幅的中阃节点接收到一个信息包时，通过验证他的流标签，就可以判断它属于 哪个流，然后就可戳知道信息键的q 0 5 需求，迸行快速的转发。 6 、对移动逶嘏更好鲍支持 未来移动通信与互联网的结合将是网络发腱的大趋势之一。移动匿联网将成为我 翻警常生活静部分，改交我嚣】生瀑豹方方蟊蘸。移动互联朗苓仅仅是移动接入曩联 网它还提供系列以移动性为核心的多种增值业务：查询本地化设计信息、远程控制 工冀、无限互动游戏、购物付款等。 移动i p v 6 豹设计汲取了移动i p v 4 的设计缓验，并且利用了i p v 6 的许多斯的特征， 所以提供了比移动i p v 4 更多的、更好的特点。 2 1 2i p v 4 ，i p v 6 的报文结构比较 瓤的i p v 6 报头的结构比i p v 4 简单锶荔i p v 6 报头中删除丁i p v 4 报头中许多不常 用的域，放入了可选项和报头扩展中；i p v 6 中的可选项有麓严格的定义。i p v 4 中有l o 个固定故凄豹域、2 个她嬷空魍积善于个选项，i p v 6 中只磷6 个城却2 个地址空阉一 晟然i p v 6 报头占4 0 字节。是2 4 字节i p v 4 报头的1 6 倍，但因其长度固定( i p v 4 报头是交长的) ，簸不需簧消耗_ i 童多豹内存容量。 i p v 6 实验嘲酌建谴与应用碍完 i p v 4 中豹撤头长度( h e a d e rl e n g t h ) 、驻务类型( t y p eo fs e r v i c e ，t o s ) 、标识 符( i d e n t i f i c a t i o n x 标志( f l a g ) 、分段偏移( f r a g m e n to f f s e t ) 和报头校验和( h e a d e r c h e c k s u m ) 这6 个城被删除。报文总长( t o t a ll e n g t h ) 、协议类型( p r o t o c o lt y p e ) 和生存时间( t i m et ol i v e ，t t l ) 3 个域的名称或部分功能被政变。其选项( o p t i o n s ) 功能完全被改变，新增加了2 个域，即优先级和流标签。 下表为其体魏i p v 4 与i p v 6 报头魄较。 表2 - 1 乎v 4 镪头格式 4 b i t 版奉母4 b i t 报头长度8 b i t 服务类型 1 6 b i t 数据包长度 标识符( 1 6 b i t ) 标志( 4 b i t 、分段偏移( 1 2 b i t ) 生襻时闯( 8 b i t )传输协议( 8 b i t )报头棱骏萃旺( 1 6 b i t ) 源撑她缝( 3 2 b i t ) 霉静舻缝缝( 3 2 n t ) 选项( 2 4 b i t ) 填充( 8 b i t ) 表2 - 2 i p v s 包头格式 l4 b i t 版本譬4 b i t 优先缓 2 4 b i t 流标签 l洚祷长发( 1 6 b i t ) 下一擐受( s b i )h o p 疆期f 麴i t l源i p 地址( 1 2 8 b i t ) i目的i p 地址( 1 2 8 b i t ) 2 2 l p v 6 地蛾体系结梅 2 2 1i p v 6 地址表迭方式 1 1 p v 6 的地址空间 i p v 6 最显著的特征就在于它的巨擞的地址空间。i p v 6 采用1 2 8 位的地址长度，熙 i p v 4 的四倍。当地址长度为3 2 位时，靛多可青2 。或4 。2 9 4 ，9 6 7 2 9 6 个可能的i p 她址； 丽兰缝蟪长度 为 1 2 8谴 蚌 。划耨有2 ”裁 3 4 0 ，2 8 2 ，3 6 6 ，9 2 0 ，9 3 8 ，4 6 3 ，4 6 3 ，3 7 4 。6 0 7 ，4 3 1 ，7 6 8 ，2 1 | ，4 5 6 拿爵毵鼹l p 缝毯摇当予垒 球人均可分配1 8 1 0 “个i p v 6 地斌。 7 0 年代术期进行i p v 4 地址空间设计时，谁也未曾料到i p v 4 的地址空间这么快藏 会被耗尽。随着i n t e r n e t 的发展以及壤网主机数量的爆炸性膨胀，到1 9 9 2 年，i p v 4 的剩余可分配地址已经降到了临界点。 。1 2 i p v 6 实验躅的建没每短臻研究 新设计的i p v 6 ，冀地址空间之丈，几乎馒我们很难想象它会肖被耗尽的一天，这 瓯量的可分配地址空间给未来i n t e r n e t 的商遮、稳定发展提供了可繇的保证。i p v 6 地 翅t 以层次化的设计柬对成当今i n t e r n e t 的拓扑结构，1 2 8 位的地址w 分解为多个网络层 次同时提供相当灵活的层次寻址和路由。 有关i p v 6 的地纰缡构体系，可参见r f c2 3 7 3 。 2 ，i p v 6 缝址语法 t p v 4 缝蛙表示为患分十透蒯落式，3 2 佼鹣地址势成4 个8 谴分缀。每个8 经写成 十进制，中间用点号分隔。而i p v 6 的1 2 8 位她址则是以1 6 位为分缀每个1 6 位分 组写成4 个十六进制数，中间用冒号分隔，称为冒号分十六进制格式。 下面试举一例，先肴一个以二进制形式袭示的i p v 6 地址： 0 0 1 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 l l l n l l l l 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 该1 2 8 馁邈蛙鞋1 8 霞隽一分缓霉表示隽：0 0 1 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 0 1 00 0 0 0 0 0 0 0 1 t 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 1 0 1ll1 0 0 1i1 0 1l 0 0 0 0 0 0 t 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1llll1l1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 0 0 01 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 t 0 每个1 6 位分组转换成十六进制并以冒号分龋： 2 1 d r ：o o d 3 ：0 0 0 0 ：2 f 3 b ：0 2 a a ：o o f f ：f e 2 8 ：9 c 5 a i p v 6 可以将每4 个十六进制数字中的前导零位去除做简化表承，但每个分组必须 慧少保密一位数字。去除藏导零位岳，上述缝蜓对写或： 2 l o a ：0 3 ：0 ：2 f 3 b ：2 a a ：强：f e 2 8 ：9 c 5 矗 3 零压缩 某些类型的地址中可能包含很长的零序列为进一步简化表示法，i p v 6 还可以将 冒号十六进制格式中相邻的连续零位进行零聪缩，用双冒号“：”寝示。例如链路本 地地址f e 8 0 ：0 ：0 ：o ：2 a a ：f f ：f e g a ：4 c a 2 可压缩成f e 8 0 ：2 a a ：f f ：f e 9 a ：4 c a 2 ；多点传送地 址f f 0 2 ：0 ：o ：o ：o ：0 ：o ：2 妪缩后，可表示为f f 0 2 ：2 。 要想知道“；：”突囊馁表多少个0 ，我髓可以擞这样鳇升簿：雳8 去城压缩 嚣酌分缓数，再蒋结鬃黎疆1 6 。倒妇，在缝缎f f 0 2 ：2 中。寄穗个分维( “f f 0 2 ” ， 维和“2 ”分组 ，那么被压缩掉的“0 ”共鸯( 8 - 2 ) 1 6 = 9 6 位。 值得注意的是，谯一个特定的地址中，零压缩只能使用一次，也就是i 兑在任意 个冒号分十六进制格式中只能出现一个双管号“：”，否则我们就无法知道每个 “：”所代表的确切零位数了。 4 i p v 6 前缀 翦缀是建垃串翼鸯强定蓬瓣谴数蘩分或袭豢魏络振谖熬垃数罄势。i p v 6 豹子网标 谈、路由器和缝疆范潮蓊缀表示法与i p v 4 采粥静c i d r 标记法褶嗣。箕翦缀可书写舞； 地址7 前缀长度。例如2 1 0 h ：d 3 ：, 1 8 是一个路由器前缀，丽2 1 d a ：o ：2 f 3 b ：f 6 4 是一 个子网前缀。 注意：在i p v 4 安现中普遍使用的被称为予网掩码的点分十进制网络前缀表示法在 i p v 6 中己不再使用，i p v 6 仅支持前缀长度表示法。 1 3 i p v 6 实输网的建设与应用研究 2 2 2 当前i p v 6 地艟分配 i p v 6 地址熟翦足位撑定7 缝垃类型，包禽翦几经的交量长发域畦骰格式翦缀。这 貔前缀的分配状况见下表。 袭2 - 3i p v 6 缝蛙窆弼扮分配 地址类型二进制前缀i p v 6 标识 来指定0 0 0 1 2 8b i t s ：，1 2 8 环回地址o o 1 ( 1 2 8b i t s ) ：1 1 2 8 缳播 1 1 1 1 1 1 f f 0 0 ：8 链路本地她址 1 1 1 1 1 0 1 0f e 8 0 ：1 0 孵点本地地址 1 1 1 1 0 1 1f e c 0 = 1 0 全局单播( 其他) i p v 6 豹荤煮传送缝琏瓴括霉聚集全球蕈赢传送迤聚、链黯本绝摹煮传送缝缝、节 点本地单点传送地址，共计占i p v 6 寻址总空问的1 5 。 2 3i p v 6 地址分类 i p v 6 缝琏是独立接搿瀚标识符，所有静i p v 6 建址都蔹分配刘接西丽菲节煮。由 于每个接口都属于某个特定节点，因此节点的任意一个接口地址都可用来标识一个节 点。i p v 6 蒋三种类型地址： 2 3 1 单播地r ( u n i c a s ta d d r e s s ) 即单点传送地址。一个i p v 6 单点传送地址与单十接口相关联。发给菔播地址的包 传送到由该地址标识的单接口上。但是为了满足负载平衡系统，在i 疆c2 3 7 3 中允许多 个接墨绩矮霹一缝蛙，是要在实王冕孛这些接嚣篱起来形瓣一个接强。 i p v 6 单点传遴地址包括：可聚集全球单点传送地址、链路本地地址、站点本地地 址和其他一些特殊的单点传送地址。 1 、鳟聚集金嫁单点传送建垃 可聚集全球单点传送地址，顾名思义是可以在全球范围内进行路由转发的地址 格式前缀为0 01 ，棚当于i p v 4 公共地址。全球地址的设计商助子掏架一个接于层次的路 翻基璐设施。与毯蘸 p v 4 新采爰静平蚕与瑟次港会垄路由撬制不两，1 p v 6 支持鬟离教 的层次寻址和路由机制。可聚集全球单点传送地址结构如图2 - l 所示。 1 4 i p v 6 囊轻踺砖建设鸯摩霹碍完 盈2 1 可聚袅惫球单点搀送地址 0 0 1 是格式静缀，掰于区别其它地址类鬣。淹爱分剐是1 3 谴懿l 融i d , 8 谴的r e s 2 4 位的n l ai d 、1 6 位s l ai d 和6 4 位主机接口i d 。t l a ( t o pl e v e la g g r e g a t o r 顶 缀聚台体) 、n l a ( n e x tl e v e la g g r e g a t o r ，下级聚合体) 、s l a ( s i t el e v e la g g r e g a t o r 带点级聚合体) 三者构成了自顶向下排列的三个网络层次。t l a 是岛长途服务供应商和 嘏话公司相互连接的公共骨干网络接入点其i d 的分配由国际i n t e r n e t 注册机构i a n a 严播管理。n i a 遥鬻韪大型i s p ，它扶t 强处串请获褥地址，著为s 黼分配她址。s 娃 裁霹稼为订户( s u b s c r i b e r ) ，宅可爨是一个撬稳或一个垂墅i s p 。s 飘受责为藩手它的 订户分配缝娃。s l a 通常为其订户分配由连续缝缝缓戎静缝蛙袭。戳馁这些氍梅可以建 立自己的地址层次臻构以识别不同的子网。分屡结构的最底层是网络主机。 注：r e s 是8 位保留位，以备将来t l a 域n l a 扩充之用。 2 、本