IPv6技术及发展现状介绍

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培训目标

学完本课程后，您应该能：

掌握IPv6的基本概念 掌握IPv6的关键技术

掌握如何演进到IPv6

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目1. 2. 3. 4. 5.

录

IPv6产生的背景及其发展状况 IPv6的基础概念 IPv6关键技术 如何演进到IPv6 相关项目及其进展

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互联网的发展历程 借问酒家何处去，牧童遥指杏花村~2009 ~ 1990‘s ~1980’s 1969.10.29 38年前， ARPAnet引用 了互联网的原 则 20年前，Tim Berners-Lee发 明了WWW浏览 器 15年前定义了 IPv6 13年前开始研 究下一代互联网 美国Internet2 是13年前开始 启动的，到现在 下一代互联网研 究还在继续 ~2010 2010年的1月13日， 中国三网融合大幕拉开

互联网的生日 到今天互联网 走过了40年 互联网成为了 27个候选人之 一，作为一个 网络获得了诺 贝尔和平奖 2010年的提名

1944年冯诺曼 提出了计算机 的原理 1974年出现了 第一台计算机 。 25年前出现了 .com

10年前互联网的 创始人获得了美 2010.2,美国圣何塞 国工程院的奖励 召开IPv6运营商理事会 。 第一次会议(暨成立大 会),成立了总体、技 7年前中国启动 术、业务、应用四个工 了CNGI的项目 作组 。 2010年3月，美国FCC 1年前宽带化被 发布了连接美国的国家 作为振兴经济的 宽带计划 战略举措 2010年3月15、16日 2009年1月7日 ，ITU-P和ITU-D,联 ，3G在中国正 合召开了第一次IPv6组 的会议，要考虑发展中 式启动。 国家未来的需要，起草 2009年，温家 保留大的IPv6地址全球 宝总理“感知中 策略的提议 国”4

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什么是下一代互联网 以IPv6为核心，包括一系列新技术和新应用 实现更大的扩展性，更快的端到端速率，更好的安全及服务保障 给运营商带来更大的业务空间，给用户带来真正的数字化生活地址资源极其丰富 物联网成为可能 家居生活更加智能化

更大

更快

传输和处理速度更快 无线接入带宽更大

地址规划更为科学 网络及流量的控制更 为简单，用户行为的 分析和控制更为精细

NGI可控 可管更安全

地址可溯源 互联网安全可信 电子商务、电子银 行等应用更为普遍

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国际IPv4地址使用状况根据最新统计， IANA还有大约7个A 可供分配，剩余不足

1亿IPv4地址，预计2011年2月分配结束

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国内IPv4使用情况2009年底中国网民规模达到3.84亿，年增长率28.9%[1]2009年中国IPv4地址量达到2.32亿，较2008年增长28.2%[1] 最近两年，网民平均IPv4地址

拥有量持续下降，同时国际IP地址面临被分配殆尽； 推进互联网向以IPv6为基础的下一代互联网过程已成为当务之急[1]中国互联网发展状况统计报告(2010年1月) CNNIC统计截至2009年12月31日各运营商的 IPv4地址拥有数量单位名称 中国电信集团公司 地址量 80,414,720 46,604,288 34,766,848 14,551,552 折合数 4A+203B+8C 2A+199B+32C 2A+18B+128C 222B+10C

根据CNNIC的统计，截至2009年12月31日， 中国大陆IPv4地址数量达到232,446,464个 (2.3亿),折合数13A+218B+218C。

中国联合网络通信集团公司中国移动通信集团公司 中国教育和科研计算机网

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业务发展还需大量IP地址

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全球IPv6部署状况

新经济受阻，需要寻找新的商机，对 IPv6的需求开始逐渐明显； 希望继续保持互连网领域的主导地位和 市场优势；

欧盟计划在2010年之前，敦促四分之一的 企业、政府机构和家庭用户转换到IPv6互联 网地址协议； 欧洲科研机构GEANT中枢网络已百分之百 实现了与IPv6协议兼容； FT在积极准备IPv6,提出IPv6目标架构，准 备2011年后进行规模部署；

中国八部委联合启动中国下一代 互联网示范工程(CNGI)项目； 08年发改委投资推动下一代互联 网的试商用； 09年三大运营商开始规模进行 IPv6的研讨和试商用；

07年9月份，美国Verizon通信公司企业事业部表示，将在未 来一年半之内完成IPv6的切换； 07年12月17日，Sprint宣布已经全面准备好部署下一代互联 网协议IPv6; 美国国防部决定到08年整个通信网络过渡到IPv6网络；美国 联邦政府要求政府网络设备采购必须通过NIST组织的IPv6认 证测试；美国在08年5月申请了大量IPv6地址，一跃成为 IPv6地址数最多的国家。 09年，AT&T为美军驻欧部队建设IPv6网络； 09年，Comcast进行了端到端IPv6业务演示，10年1月27日 宣布开始IPv6试商用，网络已经完成IPv6部署；

日本政府通过e-Japan计划推动IPv6网络环境的实现，并获得了 广泛的应用； 08年，韩国建设6个IPv6下一代互联网交换中心(NGIX),并为 10个互联网服务提供商(ISP )提供了互联互通； 新加坡和马来西亚在下一代宽带战略中全面考虑IPv6引入；

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IPv6标准研究-IETF

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IPv6标准研究-BBF4.TR069 3.IPTV 3.DQM Green4.Fiber

FMC

4.IPTV

4.0 IPv65.0 Multiservice Arch

G.hnMon& Diag

R3.1

3.TR069

1Q09

2Q09

3Q09

4Q09

1Q10

2Q10

3Q10

4Q10

1Q11

Announced releases Planned releases Incubator

Major Release Sub-Release

BBF关注IPv6技术在电信网络中的落地、架构、端到端部署时

的问题 在现有TR-101架构中进行研究，包括：用户通过PPP方式实现IPv6 Internet 接入；BRAS、AN和RG的IPv6实现设备规范；IPv6家庭网关的规范；终端地址 分配建议等； 计划在2010上半年完成规范制定，实际在2010年11月完成。移动院 11

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IPv6发展概况 IPv6核心标准基本完成，接入与运营规范正在形成，过渡技术是研究热点

网络设备基本支持，主流用户终端基本可用 主流操作系统支持良好，标准网络应用软件已经具备标准 IETF 100多个核心标准已完成

设备 网络设备 主流路由设备支持

软件 操作系统 主流计算机操作系统支持

目前致力于过渡技术和运营 维护的研究

国外移动分组域设备支持 接入设备支持基本功能

主流服务器操作系统支持 主流终端操作系统支持

BBF 正在制定接入规范，如 WT177等 NTT等积极推动，内部已采 用企业自定接入规范

终端 智能移动终端支持 家庭网关桥接模式支持，路 由模式不支持

应用程序 WEB、 Email、 FTP等标准 网络应用软件支持

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IPv6产生的背景及其发展状况 IPv6的基础概念 IPv6关键技术 如何演进到IPv6 相关项目及其进展

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IPv6地址结构IPv6=128位

IPv6前缀(64位)

接口ID(64位)

IPv6地址 = 前缀 + 接口ID– 前缀：相当于v4地址中的网络ID – 接口ID:相当于v4地址中的主机ID,通常由MAC地址生成或随机数 – 2031:0000:1F1F:0000:0000:0100:11A0:ADDF

IPv6前缀 前缀

2031:0000:1F1F:0000

::

接口标识

0000:0100:11A0:ADDF

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IPv6地址格式首选格式 用十六进制表示，如：FE08:…. 4个数字一组(16bits),中间用 “ : ” 隔开，如：2001:12FC:…. 地址前缀长度用“/xx”来表示 例如：2001:0410:0000:0001:0000:0000:0000:45ff/64 压缩格式 若以零开头可以省略，连续全零的组可用“::”表示，如:1:2::ACDE:…. 一个地址中“::”只能出现一次

地址前缀长度用“/xx”来表示 例如： 2001:410:0:1::45ff/64 内嵌IPv4地址的格式 IPv6地址的其它部分(不包括IPv4地址的部分)可以采用首选或者压缩格式 IPv6地址中内嵌的IPv4地址采用IPv4的十进制表示方法 地址前缀长度用“/xx”来表示 例如：0:0:0:0:0:0:166.168.1.2/64IPv6技术及发展现状介绍 移动院 15

IPv6接口ID 主要生成方式包括– 从48位MAC地址扩展成 EUI-64格式 – 自动生成的伪随机数 (为了保护隐私) – 通过DHCP分配 – 手工配置00 90 27 00

0090

9027

27

17

FC17

0FFC 0F

48位MAC地址

FFFF

FEFE 17 FC 0F 64位格

式

0000 00U0

其中U=

0=唯一 1=不唯一

U取反

MAC地址唯一 性标识

EUI-64格式接口ID生成

02

90

27

FF

FE

17

FC

0F

EUI-64地址

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IPv6地址类型单播地址标识一个接口，目的 为单播地址的报文会 被送到被标识的接口

组播地址标识多个接口，目的 为组播地址的报文会 被送到被标识的所有 接口

任播地址标识多个接口，目的为 任播地址的报文会被送 到最近的一个被标识接 口，最近节点是由路由 协议来定义的

链路本地地址 ：例FE80::E0:F726:4E58 站点本地地址(已废止),由唯一本地(如FD00::/8)替代 全球单播地址：例2001:A304:6101:1::E0:F726:4E58

未指定地址：::回环地址：::1 内嵌IPv4地址的IPv6地址：例::10.153.70.200

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与IPv4地址对比比较项目 地址空间 地址语法 地址类型互联网路由特征

IPv4 2^32(4,294,967,296) 点分十进制，32位地址每8位分成一段。这8位长的段换 算成等价的十进制数值，并用点号隔开。 通常用一个等于前缀长度的点分十进制数作为子网掩码 。 单播、多播、广播单级路由和多级路由混合

IPv6 2^128(340个1000的12次幂) 128位地址每16位分成一段，每个16位段换算成4位十六 进制数，并用冒号隔开。 不使用子网掩码，仅支持前缀长度表示法。 单播、多播、任播从最基本的设计起都支持高效、多级寻址和路由。

地址中主机ID长度

可变 Internet地址类别 多播地址(224.0.0.0/4) 广播地址 未指定的地址0.0.0.0 环回地址：127.0.0.1 公共IP地址 私有IP地址(10.0.0.0/8, 172.16.0.0/12以及 192.168.0.0/16)APIPA地址(169.254.0.0/16)

单播IPv6地址主机ID是固定为64比特 IPv6中无此概念 IPv6多播地址(FF00::/8) IPv6中无此概念 未指定的地址是:: 环回地址是::1 全球单播地址 唯一本地(FD00::/8)或者站点本地地址(FEC0::/10)(不 推荐)链路本地地址(FE80::/64)

等价地址

文本表示：点分十进制表示法 前缀表示：以十进制点缀表示的子网掩码或者是前缀长 度的表示法

文本表示：前导零压缩以及零压缩的十六进制冒号表示法前缀表示：仅仅只有前缀长度的表示法

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IPv6报文结构IPv4报头 版本号 报头长度 标识符 生存时间 传输协议 源IPv4地址目的IPv4地址

服务类型 标志

数据报长度 分段偏移 报头校验和

将所有可选字段移出IPv6报 头，或删除或置于扩展报头 中 服务类型、传输协议和生存 时间3个域的名称或部分功 能被改变

选项 填充(8bit) 流量类型 流标签

新增加了1个域，即流标签 固定的基本报头长度(40 字节),故不需要消耗过多 的内存容量

IPv6报头版

本号

有效载荷长度 源IPv6地址

下一报头

HOP 限制

目的IPv6地址

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IPv6报文结构

基本报头 包括报文转发的基本信息，路由器通过基本报头解析就能完成绝大多数的报文转发任务

扩展报头 包括一些扩展的报文转发信息，该部分不是必需的，也不是每个路由器都需要处理，一般只 有目的路由器(或者主机)才处理扩展报头

上层协议数据单元 一般由上层协议报头和它的有效载荷构成，该部分与IPv4的上层协议数据单元没有任何区别IPv6技术及发展现状介绍 移动院 20

与IPv4报文结构的对比比较项目 IPv4 版本 相同字段，但是版本号不同 IPv6

Internet报头 已从IPv6中删除。IPv6不包括报头长度字段，因为IPv6报头总是 40字节的 长度 固定长度。每个扩展报头或者是固定长度或者标识了自己的长度。 服务类型 由IPv6的通信流类别字段取代

总长度标识符 报头字段 标签 片段偏移

由IPv6的有效负载长度字段取代，这个字段仅表示有效负载的长度。已从IPv6中删除。片段信息并不包含在IPv6报头中。而是包括在片段扩展 报头中。

生存时间协议 报头校验和 源地址 目的地址 选项IPv6技术及发展现状介绍

由IPv6的跳限制字段取代由IPv6的下一个报头字段取代 已从IPv6中删除。链路层有对整个 IPv6 数据包做比特层面的错误检测的校 验和。 保持不变，除了IPv6的地址是128比特长。 保持不变，除了IPv6的地址是128比特长。 已从IPv6中删除。IPv6扩展报头取代了 IPv4 选项。移动院 21

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/7n91.html