IPv6网络——基础、安全、过渡与部署 PDF下载

编辑推荐

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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。

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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
1.2.4 IPv6协议的主要特征 17
1.2.5 IPv4协议与IPv6协议的主要差异 18
1.3 IPv6标准化工作和协议分析工具 19
1.3.1 标准制定组织 19
1.3.2 IPv6标准化进程 19
1.3.3 网络协议分析工具 20
1.4 思考练习题 23

第2章 IPv6协议首部结构 25
2.1 IPv6协议数据单元的结构 25
2.1.1 IPv6协议数据单元 25
2.1.2 IPv6协议与IPv4协议的比较 27
2.2 IPv6协议的扩展首部 31
2.2.1 IPv6协议扩展首部概述 31
2.2.2 逐跳选项扩展首部 32
2.2.3 路由扩展首部 35
2.2.4 分段扩展首部 37
2.2.5 身份认证扩展首部 39
2.2.6 封装安全荷载扩展首部 40
2.2.7 目的选项扩展首部 41
2.2.8 IPv6扩展首部与IPv4选项的比较 42
2.3 IPv6协议与相邻层协议的关系 43
2.3.1 高层协议使用的一些规则和上层校验和计算 43
2.3.2 IPv6协议与底层网络协议 44
2.3.3 IPv6与链路层MTU 44
2.3.4 底层网络对IPv6协议的封装 45
2.3.5 IPv6CP的配置选项 45
2.3.6 IPv6与帧中继 46
2.4 思考练习题 47

第3章 IPv6地址结构 48
3.1 IPv6地址技术 48
3.1.1 IPv6地址标识方法 48
3.1.2 IPv6前缀和IPv6地址空间 49
3.1.3 IPv6地址分配机构及所分配的前缀位数 50
3.2 IPv6地址分类 51
3.2.1 IPv6地址分类概述 51
3.2.2 取消广播地址的原因 51
3.2.3 IPv6地址的一般格式 52
3.3 IPv6单播地址 52
3.3.1 IPv6单播地址概述 52
3.3.2 可汇聚全球单播地址 53
3.3.3 链路本地地址 55
3.3.4 站点本地地址 56
3.3.5 6to4地址和ISATAP地址 57
3.4 IPv6多播地址 58
3.4.1 IPv6多播地址格式 58
3.4.2 请求结点多播地址 59
3.4.3 IPv6多播地址映射为Ethernet地址 59
3.5 IPv6任播地址 60
3.5.1 任播地址的特点 60
3.5.2 任播地址的格式 61
3.6 IPv6特殊地址 62
3.6.1 未指定地址和回环地址 62
3.6.2 IPv4兼容或IPv4映射的IPv6地址 62
3.6.3 IPv4与IPv6地址的比较 63
3.6.4 主机IPv6地址和路由器IPv6地址 63
3.7 IPv6地址配置技术 64
3.7.1 IPv6地址配置 64
3.7.2 地址手工配置和检测 65
3.8 IPv6地址无状态自动配置 65
3.8.1 IPv6地址无状态自动配置的特征 65
3.8.2 IPv6主机地址自动配置过程 66
3.8.3 Windows支持的地址自动配置 66
3.9 IPv6地址有状态自动配置DHCPv6 68
3.9.1 DHCPv6的作用和工作模式 68
3.9.2 DHCPv6标准 69
3.9.3 DHCPv6报文格式 70
3.10 IPv6域名系统 71
3.10.1 IPv6域名系统的实现 71
3.10.2 IPv6域名地址的解析 72
3.10.3 自动发现DNS服务器和自动域名更新 72
3.11 思考练习题 73

第4章 ICMPv6协议和邻居发现协议 75
4.1 ICMPv6协议概述 75
4.1.1 ICMPv6协议的功用 75
4.1.2 ICMPv6对ICMPv4的改进 75
4.1.3 ICMPv6报文的类型和组成 76
4.2 ICMPv6协议格式 77
4.2.1 ICMPv6报文的一般格式和处理规则 77
4.2.2 ICMPv6报文的类型 78
4.3 ICMPv6差错报文 79
4.3.1 目的地不可达报文 79
4.3.2 分组过大报文和超时报文 80
4.3.3 参数问题报文 80
4.4 ICMPv6查询报文 81
4.4.1 回声请求报文 81
4.4.2 回声应答报文 81
4.5 多播监听发现协议 82
4.5.1 多播监听发现协议定义 82
4.5.2 多播监听发现报文 82
4.5.3 多播监听查询报文 83
4.5.4 多播监听报告报文和完成报文 84
4.6 IPv6邻居发现协议 86
4.6.1 邻居发现协议概述 86
4.6.2 邻居发现协议的主要用途 87
4.6.3 邻居缓存和目的地缓存 88
4.7 邻居发现协议报文格式及选项 89
4.7.1 邻居发现协议报文格式 89
4.7.2 邻居发现协议的选项 89
4.8 IPv6邻居发现协议报文 92
4.8.1 路由器请求和路由器通告报文 92
4.8.2 邻居请求和邻居通告报文 94
4.9 IPv6重定向协议 96
4.9.1 重定向技术 96
4.9.2 ICMPv6重定向报文 97
4.10 IPv6地址解析技术分析 97
4.10.1 主机的数据结构 97
4.10.2 IPv6地址解析 98
4.10.3 主机数据包的发送算法 99
4.10.4 邻居可达性检测 100
4.10.5 路由器和前缀发现 100
4.10.6 邻居发现协议与ARP协议的比较 101
4.10.7 邻居发现协议的改进 102
4.11 思考练习题 103

第5章 IPv6路由协议 105
5.1 RIPng协议 105
5.1.1 RIPng协议概述 105
5.1.2 RIPng路由更新的规则 106
5.1.3 RIPng报文格式 107
5.1.4 RIPng下一跳实现和默认路由 108
5.2 OSPFv3协议 109
5.2.1 IPv6 OSPFv3概述 109
5.2.2 IPv6的OSPFv3报文格式 110
5.2.3 OSPFv3的Hello报文 111
5.2.4 OSPFv3数据库描述报文 113
5.2.5 OSPFv3链路状态请求、更新和确认报文 114
5.3 OSPFv3链路状态通告 115
5.3.1 概述 115
5.3.2 路由器LSA 118
5.3.3 网络LSA 119
5.3.4 区域间前缀LSA和区域间路由器LSA 120
5.3.5 自治系统外部LSA 121
5.3.6 链路LSA 122
5.3.7 区域内前缀LSA 122
5.4 OSPFv3技术分析 123
5.4.1 指定路由器和备份指定路由器 123
5.4.2 LSA洪泛 124
5.5 IPv6的BGP4+协议 125
5.5.1 BGP4+协议 125
5.5.2 BGP4+协议选路过程 126
5.6 BGP4+报文结构 127
5.6.1 BGP4+报文首部 127
5.6.2 OPEN报文 127
5.6.3 UPDATE报文 129
5.6.4 BGP4+路径属性 130
5.6.5 通知报文和生命期报文 131
5.7 BGP4+多协议可达机制 132
5.7.1 多协议可达NLRI 132
5.7.2 多协议不可达NLRI 134
5.8 思考练习题 134

第6章 IPv6安全机制 136
6.1 IPv6安全技术 136
6.1.1 IPv6面临的安全问题 136
6.1.2 IPv6协议在网络安全上的改进 137
6.1.3 IPv6协议存在的网络安全问题 138
6.2 IPSec协议 140
6.2.1 IPSec协议概述 140
6.2.2 IPSec体系结构 142
6.2.3 IPsec安全关联 143
6.2.4 IPSec操作模式 144
6.2.5 IPSec模块对IP分组的处理 146
6.2.6 IPSec部署 147
6.2.7 IPSec存在问题分析 149
6.3 IPv6中的认证 150
6.3.1 IPSec安全协议认证首部 150
6.3.2 IPv6认证过程 151
6.3.3 IPv6认证模式 152
6.4 IPv6中的加密 153
6.4.1 IPSec安全协议ESP 153
6.4.2 IPv6中的加密模式 154
6.5 密钥交换协议 155
6.5.1 密钥交换协议概述 155
6.5.2 3种密钥交换协议 156
6.5.3 IKE使用的属性和IKE的实现 159
6.5.4 基于公钥基础设施的密钥方案 160
6.6 邻居请求和邻居通告欺骗攻击 161
6.6.1 邻居缓存欺骗攻击 161
6.6.2 邻居不可达检测攻击 162
6.6.3 重复地址检测攻击

前沿

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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
本书在编写内容、编写形式方面做了以下尝试。
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。
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。
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。
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。
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。
本书得到了国家自然科学基金（No.61172133，No.61273075，No.61333011）的资助。
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。
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。

作者
于杭州