寬帶光網(wǎng)絡(luò)第7章 光互聯(lián)網(wǎng)

第7章光互聯(lián)網(wǎng)7.1

互聯(lián)網(wǎng)的概念

1.互聯(lián)網(wǎng)的起源 2.網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)和因特網(wǎng) 3.全光網(wǎng)絡(luò)互聯(lián) 4.光互聯(lián)網(wǎng)中的IP傳送技術(shù)

7.2IPv4

1.IPv4的地址 2.子網(wǎng)掩碼

3.IP包長(zhǎng) 4.IP路由 5.IPv4的現(xiàn)狀 7.3IPV61.IPv6的優(yōu)勢(shì) 2.對(duì)IPv6的一些誤解3.NAT引發(fā)問題

4.IPv6地址表示5.IPv6地址類型6.IPv4和IPv6報(bào)頭格式7.4IPv6對(duì)移動(dòng)通信的意義

1.移動(dòng)IP的引入2.移動(dòng)IP需解決的問題移動(dòng)IP的基本術(shù)語 4.移動(dòng)IP的基本過程7.5光互聯(lián)網(wǎng)7.5.1實(shí)現(xiàn)寬帶IP網(wǎng)絡(luò)的主要技術(shù)7.5.2IPoverSDH技術(shù)7.5.3IPoverWDM技術(shù)7.1

互聯(lián)網(wǎng)的概念

互聯(lián)網(wǎng)的起源

從某種意義上，互聯(lián)網(wǎng)可以說是美蘇冷戰(zhàn)的產(chǎn)物：

古巴核導(dǎo)彈危機(jī)；

越南戰(zhàn)爭(zhēng)爆發(fā)；

“實(shí)驗(yàn)室冷戰(zhàn)”開始。

1969年，美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃管理局(ARPA:AdvancedResearchProjectsAgency)開始建立一個(gè)命名為ARPANET

的網(wǎng)絡(luò)，把美國(guó)的幾個(gè)軍事及研究用電腦主機(jī)聯(lián)接起來。起初，ARPANET只聯(lián)結(jié)4臺(tái)主機(jī)，置于美國(guó)國(guó)防部高級(jí)機(jī)密的保護(hù)之下。

1983年，ARPA和美國(guó)國(guó)防部通信局研制成功了用于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的TCP/IP協(xié)議，美國(guó)加利福尼亞伯克萊分校把該協(xié)議作為其BSDUNIX的一部分，使得該協(xié)議得以在社會(huì)上流行起來，從而誕生了真正的互聯(lián)網(wǎng)。

1986年，美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)(NationalScienceFoundation，NSF)利用ARPANET發(fā)展出來TCP/IP協(xié)議，在5個(gè)科研教育服務(wù)超級(jí)電腦中心的基礎(chǔ)上建立了NSFNET廣域網(wǎng)。由于美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)的鼓勵(lì)和資助，很多大學(xué)、政府資助的研究機(jī)構(gòu)甚至私營(yíng)的研究機(jī)構(gòu)紛紛把自己的局域網(wǎng)并入NSFNET中。那時(shí)，ARPANET的軍用部分已脫離母網(wǎng)，建立自己的網(wǎng)絡(luò)——MilNET。

ARPANET逐步被NSFNET替代。到1990年，ARPANET已退出了歷史舞臺(tái)。如今，NSFNET已成為互聯(lián)網(wǎng)的重要骨干網(wǎng)之一。2.

網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)和因特網(wǎng)(1)網(wǎng)絡(luò)：泛指由兩臺(tái)以上的主機(jī)連接而成的，相互之間能夠傳輸信息的系統(tǒng)，是最廣泛的概念。(2)互聯(lián)網(wǎng)：是指開頭字母小寫的internet，泛指由多個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相互連接而成一個(gè)大型網(wǎng)絡(luò)。(3)因特網(wǎng)：是指開頭字母大寫的Internet，它是指1969年誕生于美國(guó)，最初名為“阿帕網(wǎng)”(ARPAnet)，后來又成為連接大學(xué)及高等院校計(jì)算機(jī)的學(xué)術(shù)系統(tǒng)，現(xiàn)在已發(fā)展成為一個(gè)覆蓋五大洲150多個(gè)國(guó)家的開放型全球計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的那個(gè)網(wǎng)絡(luò)。這個(gè)網(wǎng)絡(luò)擁有許多服務(wù)商，是全球最大的網(wǎng)絡(luò)。

《現(xiàn)代漢語詞典》2002年增補(bǔ)本對(duì)“互聯(lián)網(wǎng)”和“因特網(wǎng)”所下的定義分別是“指由若干電子計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相互連接而成的網(wǎng)絡(luò)”和“目前全球最大的一個(gè)電子計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)，是由美國(guó)的ARPA網(wǎng)發(fā)展演變而來的”。

3.

全光網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)全光網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)包括國(guó)家級(jí)網(wǎng)絡(luò)之間的互聯(lián)構(gòu)成的全球Internet，以及國(guó)家內(nèi)部各種網(wǎng)絡(luò)之間的互聯(lián)。這種互聯(lián)強(qiáng)調(diào)在光層的互聯(lián)。其主體是核心網(wǎng)，包括三種類型：(1)全光環(huán)網(wǎng)：環(huán)網(wǎng)范圍達(dá)到2000~4000km，環(huán)網(wǎng)優(yōu)點(diǎn)是具備自愈性，當(dāng)多個(gè)環(huán)網(wǎng)形成互聯(lián)環(huán)的時(shí)候，能具備更強(qiáng)的保護(hù)能力。(2)全光網(wǎng)狀網(wǎng)網(wǎng)狀網(wǎng)是全光網(wǎng)發(fā)展的高級(jí)階段，范圍較大，節(jié)點(diǎn)數(shù)目較多，生存性和資源配置能力最強(qiáng)。(3)國(guó)家級(jí)全光網(wǎng)采用網(wǎng)狀網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，可以把全國(guó)范圍內(nèi)的多個(gè)環(huán)網(wǎng)和地區(qū)網(wǎng)狀子網(wǎng)連接起來，形成全國(guó)范圍的、建立在光層上的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)

4.

光互聯(lián)網(wǎng)中的IP傳送技術(shù)

在光互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，主要應(yīng)考慮到如何在光層上傳輸IP數(shù)據(jù)包。目前在光互聯(lián)網(wǎng)中，有三種IP傳送技術(shù)，即：

IPoverATM；

IPoverSDH；

IPoverWDM。(1)IPOverATMIP與ATM技術(shù)的結(jié)合，ATM是屬于二層交換，是一種硬件交換技術(shù)，利用硬件進(jìn)行信元交換，可以大大提高數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)速度和交換速度。

IP包是一種變長(zhǎng)的數(shù)據(jù)包，而ATM信元是一種固定長(zhǎng)度的幀結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)度為53字節(jié)。把IP包封裝到ATM幀中，需要將IP拆開并重新封裝。優(yōu)點(diǎn)：①ATM的QoS是最好的，它可以做到電路仿真，保證網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量；②網(wǎng)絡(luò)具有很好的可擴(kuò)展性和靈活性；③支持多種業(yè)務(wù)，并為不同業(yè)務(wù)類型提供不同的服務(wù)質(zhì)量QoS；④有很好的網(wǎng)絡(luò)流量管理和控制性能。缺點(diǎn)：①傳輸效率低，“信元稅”達(dá)25%左右；②網(wǎng)絡(luò)管理比較復(fù)雜，隨著接口速率的增加其速率不易提高；③主要適用于網(wǎng)絡(luò)邊緣多業(yè)務(wù)的匯合和一般容量的骨干網(wǎng)，不太適用于超大型IP骨干網(wǎng)。

(2)IPoverSDHIP數(shù)據(jù)包通過采用點(diǎn)到點(diǎn)協(xié)議PPP(PointtoPointProtocol)，映射到SDH幀上,按各次群相應(yīng)的線速進(jìn)行連續(xù)傳輸。IPOverSDH省去了ATM層，簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提高了傳輸效率百分之二十到三十，降低了成本。是一種高效、實(shí)用的IP傳送技術(shù)。

SDH幀結(jié)構(gòu)中安排了豐富的開銷比特，可以加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行、管理和維護(hù)能力,網(wǎng)絡(luò)有很好的兼容性等；適用于經(jīng)營(yíng)IP業(yè)務(wù)的ISP、以IP業(yè)務(wù)量為主的電信網(wǎng)。其缺點(diǎn)是不能提供較好的服務(wù)質(zhì)量QoS,對(duì)大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)須處理龐大、復(fù)雜的路由表，而且查找困難，路由信息占用較大的帶寬。(3)IPoverWDM也稱為IPoverOptical，讓IP包直接面向波長(zhǎng)，因此其傳輸效率最高，節(jié)省了網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商的成本，同時(shí)也降低了用戶獲得多媒體通信業(yè)務(wù)的費(fèi)用，是一種最直接、最經(jīng)濟(jì)的IP網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。主要特點(diǎn)：①充分利用光纖的低損耗波段，增加光纖的傳輸容量；②可同時(shí)在一根光纖中實(shí)現(xiàn)雙向多媒體通信傳輸，可以很容易地兼容不同性質(zhì)和不同協(xié)議的業(yè)務(wù)；③在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中有很大的靈活性和自由度，擴(kuò)容更方便；④使用WDM技術(shù)可降低對(duì)一些器件性能上的過高要求；⑤WDM系統(tǒng)中主要器件波分復(fù)用器是無源器件，省電，可靠性高，故障率低，便于維護(hù)，降低了成本。三種IP傳輸技術(shù)都將長(zhǎng)期共存，相互補(bǔ)充。IPoverWDM是未來的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展方向之一，最具有生命力和發(fā)展前途。光傳送網(wǎng)在我國(guó)應(yīng)用十分普遍,大多采用DWDM。原網(wǎng)通公司（現(xiàn)在的新聯(lián)通）已經(jīng)建成20Gbps的IP骨干網(wǎng)，連接包括北京、上海、廣州在內(nèi)的15個(gè)國(guó)內(nèi)主要城市。7.2IPv4

互聯(lián)網(wǎng)采用的是TCP/IP協(xié)議族，是由多個(gè)協(xié)議構(gòu)成的協(xié)議族。IP協(xié)議是TCP/IP協(xié)議族的核心協(xié)議。目前IP協(xié)議的版本號(hào)是4(簡(jiǎn)稱為IPv4)，發(fā)展至今已經(jīng)使用了30多年。1.

IPv4的地址

IPv4使用32位地址，因此最多可能有4,294,967,296(=232，大約43億)個(gè)地址。IPv4的地址采用了“點(diǎn)分十進(jìn)制”的書寫規(guī)律，用點(diǎn)號(hào)將32位地址分成4個(gè)字節(jié)，每個(gè)字節(jié)（8位），用十進(jìn)制數(shù)表示。這4個(gè)字節(jié)分成兩個(gè)部分，前一部分是網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)，用來對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行區(qū)分，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)都是不一樣的；后一部分是網(wǎng)絡(luò)中的主機(jī)地址。

IP地址分為5種類型，分別是A類、B類、C類、D類和E類。A0網(wǎng)絡(luò)地址主機(jī)地址B10網(wǎng)絡(luò)地址主機(jī)地址C110網(wǎng)絡(luò)地址主機(jī)地址D1110組播地址E1111試驗(yàn)地址(1)A類地址一個(gè)A類IP地址由l字節(jié)的網(wǎng)絡(luò)地址和3字節(jié)主機(jī)地址組成，最高位必須是“0”，緊跟的7位表示網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)，剩下的24位(后3個(gè)字節(jié))表示主機(jī)標(biāo)識(shí)。

A類地址的第一個(gè)字節(jié)從1到126，總共有126個(gè)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)，但每個(gè)網(wǎng)絡(luò)中卻最多可容納224個(gè)(即總共16777216個(gè))主機(jī)。

A類地址的范圍是1.0.0.0到126.255.255.255，主要分配給具有大量主機(jī)而局域網(wǎng)絡(luò)數(shù)量較少的大型網(wǎng)絡(luò)。

(2)B類地址一個(gè)B類IP地址由2個(gè)字節(jié)的網(wǎng)絡(luò)地址和2個(gè)字節(jié)的主機(jī)地址組成，第1、2兩個(gè)字節(jié)作為網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)，后2個(gè)字節(jié)作為主機(jī)標(biāo)識(shí)，最高位必須是“10”(也就是第l字節(jié)從128到191)。

B類地址共擁有64×28個(gè)，即(191-128+1)×256=16384個(gè)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)中最多可容納28×28=216個(gè)(即65536個(gè))主機(jī)，地址范圍從128.0.0.0到191.255.255.255。

B類地址用于大中型規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)中，比如國(guó)際性大公司和政府機(jī)構(gòu)。(3)C類地址一個(gè)C類地址由3字節(jié)的網(wǎng)絡(luò)地址和l字節(jié)的主機(jī)地址組成，第l、2、3三個(gè)字節(jié)作為網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)，最后1個(gè)字節(jié)作為主機(jī)標(biāo)識(shí)。網(wǎng)絡(luò)地址的最高位必須是“110”(即第l字節(jié)從192到223)。

C類地址共擁有32×216個(gè)，即(223-192+1)×65536=2097152個(gè)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)中最多可容納28個(gè)(即256個(gè))主機(jī)，地址范圍從192.0.0.0到223.255.255.255。

C類地址常用于小型網(wǎng)絡(luò)中，比如一般小公司、校園網(wǎng)、研究機(jī)構(gòu)等。(4)D類地址

D類地址用于多路廣播組用戶。D類地址的高4位總是被置為lll0(即第1字節(jié)從224到239)，剩下的數(shù)位用于指明客戶機(jī)所屬的組。(5)E類地址

E類地址是一種僅供試驗(yàn)的地址，還沒有得到實(shí)際的應(yīng)用。E類地址的高4位總被置為1111，即第1字節(jié)從240到255。(6)幾個(gè)特殊地址

網(wǎng)絡(luò)地址：凡是主機(jī)段全部設(shè)為“0”的IP地址稱為網(wǎng)絡(luò)地址，如202.206.0.0是B類網(wǎng)絡(luò)地址。

廣播地址：主機(jī)ID部分全部設(shè)為“l(fā)”的IP地址稱為廣播地址，如202.206.255.255是B類的廣播地址。

保留地址：網(wǎng)絡(luò)ID不能以十進(jìn)制“127”作為開頭，在A類地址中數(shù)字127保留給診斷用，如127.1.1.1用于回路測(cè)試。

私有地址：私有地址可以自己組網(wǎng)時(shí)用，但不能在Internet網(wǎng)上用，有這些地址的計(jì)算機(jī)要上網(wǎng)必須轉(zhuǎn)換成為合法的IP地址。

10.0.0.0～10.255.255.255172.16.0.0～172.131.255.255192.168.0.0～192.168.255.2552.

子網(wǎng)掩碼

子網(wǎng)掩碼就是用來標(biāo)識(shí)IP地址32位2進(jìn)制數(shù)中有多少位屬于網(wǎng)絡(luò)地址。在尋址中子網(wǎng)掩碼是主機(jī)用來判斷所發(fā)送的數(shù)據(jù)包目的地址是本地還是需要跨路由，從而選擇不同的發(fā)送路徑。子網(wǎng)掩碼按IP地址的格式給出。A、B、C類IP地址的默認(rèn)子網(wǎng)掩碼如下：A：

255．0．0．0

B：

255．255．0．0

C：

255．255.255．0

用IP地址與相應(yīng)的子網(wǎng)掩碼，進(jìn)行與運(yùn)算，可以區(qū)分出網(wǎng)絡(luò)號(hào)部分和主機(jī)號(hào)部分。如202．30．152.3和202．30．152．80為C類IP地址，默認(rèn)子網(wǎng)掩碼為255．255．255．0，進(jìn)行與運(yùn)算后得出二者網(wǎng)絡(luò)號(hào)相同，說明兩主機(jī)位于同一網(wǎng)絡(luò)。子網(wǎng)掩碼的另一功能是用來劃分子網(wǎng)。3.

IP包長(zhǎng)

IP包由首部（header）和實(shí)際的數(shù)據(jù)部分組成。數(shù)據(jù)部分最長(zhǎng)可為65515字節(jié)（=216-1-最短首部長(zhǎng)度20字節(jié)）。但是一般來說，低層（鏈路層）的特性會(huì)限制能支持的IP包長(zhǎng)。例如以太網(wǎng)（Ethernet）協(xié)議，最大傳輸單元(MaximumTransferUnit,MTU)，為1518字節(jié)，以太網(wǎng)的幀首部使用18字節(jié)，剩給整個(gè)IP包（首部+數(shù)據(jù)部分）的只有1500字節(jié)。還有一些底層網(wǎng)絡(luò)只能支持更短的包長(zhǎng)。這種情況下，IP協(xié)議提供一個(gè)分割（fragment）的可選功能。長(zhǎng)的IP包會(huì)被分割成許多短的IP包，每一個(gè)包中攜帶一個(gè)標(biāo)志（Fragmentid）。發(fā)送方（比如一個(gè)路由器）將長(zhǎng)IP包分割，一個(gè)一個(gè)發(fā)送，接送方（如另一個(gè)路由器）按照相應(yīng)的IP地址和分割標(biāo)志將這些短IP包再組裝還原成原來的長(zhǎng)IP包。

4.

IP路由

IPv4并不區(qū)分作為網(wǎng)絡(luò)終端的主機(jī)(host)和網(wǎng)絡(luò)中的中間設(shè)備（如路由器）兩者之間的差別。每臺(tái)電腦可以既做主機(jī)又做路由器。

IPv4技術(shù)既適用于局域網(wǎng)（LAN）也適用于廣域網(wǎng)。一個(gè)IP包從發(fā)送方出發(fā)，路由器按照路由表中的路徑將IP包發(fā)往目的地方向。路由器對(duì)每一個(gè)IP包都是單獨(dú)選擇路由的，這提高了IP通信的可靠性。但單是IP層上的包傳輸，并不能保證完全可靠。所以，在IP之上再運(yùn)行TCP協(xié)議為解決這些缺點(diǎn)提供了一個(gè)可靠的數(shù)據(jù)通路。5.

IPv4的現(xiàn)狀

IPv4的地址空間有限，采用32位地址長(zhǎng)度，只有約43億個(gè)地址。IPv4目前面臨地址耗盡的危險(xiǎn)，在2010年當(dāng)互聯(lián)網(wǎng)IP地址資源耗盡后，將會(huì)形成一個(gè)新市場(chǎng)。目前中國(guó)絕大部分網(wǎng)絡(luò)都是使用IPv4的網(wǎng)絡(luò)地址，IPv4目前已經(jīng)用掉了80％。其中中國(guó)的使用量已經(jīng)超過了日本，僅次于美國(guó)居世界第二位。目前美國(guó)已經(jīng)開發(fā)了IPv6網(wǎng)絡(luò)地址。目前中國(guó)使用這個(gè)地址資源的只有教育網(wǎng)。歐盟委員會(huì)希望于2010年前將歐盟成員國(guó)境內(nèi)四分之一的商業(yè)和政府部門以及家用網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換成IPv6標(biāo)準(zhǔn)。美國(guó)已經(jīng)開始對(duì)已經(jīng)與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)商簽訂IPv6協(xié)議的政府部門給予有條件的獎(jiǎng)勵(lì)政策。以IPv4為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)體系局限凸現(xiàn)

根據(jù)亞太網(wǎng)絡(luò)信息中心ＡＰＮＩＣ互聯(lián)網(wǎng)研究科學(xué)家ＧｅｏｆｆＨｕｓｔｏｎ在２００８年６月的最新預(yù)測(cè)，按照最近３年ＩＰｖ４地址分配速度，互聯(lián)網(wǎng)地址分配機(jī)構(gòu)ＩＡＮＡ的ＩＰｖ４地址將在２０１１年１月耗盡.1.IPv6的優(yōu)勢(shì)地址容量巨大理論上有2128個(gè)地址，足夠?yàn)榈厍蛏厦恳涣Ｉ匙臃峙湟粋€(gè)獨(dú)立地址具有更好的可運(yùn)營(yíng)可管理性支持鄰居發(fā)現(xiàn)和自動(dòng)配置具有更好的移動(dòng)性支持解決了MobileIPv4三角路由問題解決了MobileIPv4防火墻入口過濾問題路由優(yōu)化，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化：取消了外地代理的概念解決了MobileIPv4隧道軟狀態(tài)問題7.3IPv6內(nèi)置安全性功能增加了AH(封裝頭）和ESP（封裝安全負(fù)荷）都是擴(kuò)展報(bào)頭，提供網(wǎng)絡(luò)層的安全保證將IPSec的安全機(jī)制集成在IPv6協(xié)議中，內(nèi)置的VPN業(yè)務(wù)能力高效的服務(wù)質(zhì)量(QOS)增加了流標(biāo)示擴(kuò)展頭提高了數(shù)據(jù)包處理效率未來可區(qū)分服務(wù)級(jí)別和基于服務(wù)級(jí)別計(jì)費(fèi)協(xié)議本身的擴(kuò)展性問題TLV(Type，Length，Value)的消息結(jié)構(gòu)，提高了對(duì)增值業(yè)務(wù)的支持能力,移動(dòng)IP的擴(kuò)展部分格式相同。2.對(duì)IPv6的一些誤解

a.IPv6的唯一驅(qū)動(dòng)力是地址空間不足地址空間不足僅僅是其中的一個(gè)原因。若為解決地址空間不足，使用64位的地址就夠了。之所以采用128位地址，是因?yàn)樗芴峁└玫膶哟谓Y(jié)構(gòu)，這對(duì)高效的路由算法、地址自動(dòng)配置來說是必不可少的。

b.不需要全新的IPv6，只要對(duì)IPv4進(jìn)行擴(kuò)充就足夠雖然在IPv4發(fā)展的過程中，人們總是通過一些巧妙的補(bǔ)丁方案解決它暴露出來的缺陷，但是可以說原始的TCP/IP框架已經(jīng)發(fā)展到了它的極限，已經(jīng)不可能再通過打補(bǔ)丁的方式來應(yīng)付了。

c.NAT(NetworkAddressTranslation)技術(shù)已較好的解決了地址空間不足的問題，如p2p應(yīng)用的問題已經(jīng)可以通過udp穿越等方法得到解決，bt等已經(jīng)可以在NAT后面連接，IPv6的優(yōu)勢(shì)不明顯。

NAT技術(shù)破壞了端到端的高性能通信模式，盡管很多P2P的application都可以很好的克服nat的穿越問題，但我們也看到，這些克服不是從tcp/ip協(xié)議的角度讓他本身避免或克服的，而是application自己考慮辦法來克服的，或者需要NAT軟件能很好的讀懂a(chǎn)pplication的協(xié)議。這點(diǎn)是很不符合網(wǎng)絡(luò)分層設(shè)計(jì)的原則的，不但增加了重復(fù)勞動(dòng)降低效率的機(jī)會(huì)，也提供給黑客更多的出現(xiàn)漏洞的機(jī)會(huì)。3.NAT引發(fā)問題打破了全球獨(dú)特的地址模式打破了地址的穩(wěn)定性打破了一直在線的模式打破了對(duì)等的模式妨礙了一些應(yīng)用的實(shí)施妨礙了一些安全協(xié)議的實(shí)施妨礙了一些QoS功能的實(shí)施帶來了錯(cuò)誤的安全感導(dǎo)致了隱性成本IPv6=足夠的全球地址

=無NAT截至2008年12月，中國(guó)下一代互聯(lián)網(wǎng)示范工程核心網(wǎng)已經(jīng)完成建設(shè)任務(wù)，該核心網(wǎng)由6個(gè)主干網(wǎng)、兩個(gè)國(guó)際交換中心及相應(yīng)的傳輸鏈路組成，6個(gè)主干網(wǎng)由在北京和上海的國(guó)際交換中心實(shí)現(xiàn)互聯(lián)。目前CERNET2、中國(guó)電信、中國(guó)網(wǎng)通／中科院、中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通和中國(guó)鐵通這6個(gè)主干網(wǎng)含國(guó)際交換中心已全部完成驗(yàn)收。已經(jīng)向互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)組織IETF申請(qǐng)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)草案9項(xiàng)，已獲批準(zhǔn)2項(xiàng)，這也是我國(guó)第一次進(jìn)入互聯(lián)網(wǎng)核心標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)域。4.IPv6地址表示128位通過8個(gè)由冒號(hào)分開的分段來表示以十六進(jìn)制書寫每個(gè)16-位分段實(shí)例：3ffe:3700:1100:0001:d9e6:0b9d:14c6:45ee

IPv6地址壓縮每個(gè)16-位分段中的開頭的零都可以壓縮實(shí)例：fe80:0210:1100:0006:0030:a4ff:000c:0097成為：fe80:210:1100:6:30:a4ff:c:97一個(gè)或多個(gè)臨近的16-位分段中所有零的都可以用雙冒號(hào)表示（::）實(shí)例：ff02:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0001成為：ff02::1但…雙冒號(hào)只能使用一次實(shí)例：2001:0000:0000:0013:0000:0000:0b0c:3701可以變成：2001::13:0:0:b0c:3701或：2001:0:0:13::b0c:3701但不能變成：2001::13::b0c:3701嵌入的IPv4地址一些轉(zhuǎn)換機(jī)制將IPv4地址嵌入到IPv6地址中嵌入的IPv4地址以帶點(diǎn)的十進(jìn)制數(shù)表示::13.1.68.3::ffff:129.144.52.38fe80::5efe:172.24.240.30實(shí)例：5.IPv6地址類型單點(diǎn)發(fā)送Unicast識(shí)別單一接口發(fā)送到單點(diǎn)發(fā)送地址的數(shù)據(jù)包被傳輸?shù)竭@個(gè)地址識(shí)別出的接口任播AnyCast識(shí)別一系列接口發(fā)送到任播地址的數(shù)據(jù)包被傳輸?shù)竭@個(gè)地址識(shí)別出的最近接口（根據(jù)路由協(xié)議的定義）組播Multicast識(shí)別一系列接口發(fā)送到組播地址的數(shù)據(jù)包被傳輸?shù)竭@個(gè)地址識(shí)別出的所有接口IPv6不帶有廣播地址IPv6使用“所有節(jié)點(diǎn)”組播

IPv6地址作用范圍鏈路-本地Link-Localfe80::/10用在單一鏈路上帶有鏈路-本地源或目的地址的數(shù)據(jù)包不轉(zhuǎn)發(fā)到其它鏈路站點(diǎn)-本地Site-Localfec0::/10用于單一站點(diǎn)帶有站點(diǎn)-本地源或目的地址的數(shù)據(jù)包不轉(zhuǎn)發(fā)到其它站點(diǎn)應(yīng)用與RFC1918類似Isdeprecatedbyrfc3879。2004.1.1停止分配；2006.6.6停止使用。全球全球唯一地址帶有全球地址的數(shù)據(jù)包可被轉(zhuǎn)發(fā)到全球網(wǎng)絡(luò)的任何部分識(shí)別地址類型未規(guī)定地址環(huán)回地址組播地址鏈路-本地單點(diǎn)發(fā)送地址站點(diǎn)-本地單點(diǎn)發(fā)送地址全球單點(diǎn)發(fā)送/任播地址::/128::1/128ff00::/8fe80::/10fec0::/10其它類型IPv6前綴全球單點(diǎn)發(fā)送地址FP =格式前綴（=001，用于全球聚合的單點(diǎn)發(fā)送地址）TLA-ID =最高級(jí)別的聚合標(biāo)識(shí)符RES =預(yù)留用于未來使用NLA =下一個(gè)級(jí)別的聚合標(biāo)識(shí)符SLA-ID =站點(diǎn)級(jí)別的聚合標(biāo)識(shí)符接口ID =接口標(biāo)識(shí)符接口-IDFPTLA-IDResNLA-IDSLA-ID≥3≤138241664128位公共拓?fù)湔军c(diǎn)拓?fù)浣涌跇?biāo)識(shí)符網(wǎng)絡(luò)部分節(jié)點(diǎn)部分TLA/NLA格式（建議廢棄不用RFC3587）全球單點(diǎn)發(fā)送地址

接口-ID001全球路由前綴子網(wǎng)3451664128位公共拓?fù)湔军c(diǎn)拓?fù)浣涌跇?biāo)識(shí)符網(wǎng)絡(luò)部分節(jié)點(diǎn)部分全球路由前綴使用類似CIDR的分級(jí)體系每個(gè)人（從公司到居民）都得到48-位前綴每個(gè)人都得到16-位子網(wǎng)空間也有例外（規(guī)模非常大的用戶及移動(dòng)節(jié)點(diǎn)）新格式全球單點(diǎn)發(fā)送地址可更加簡(jiǎn)便地更換ISP無需調(diào)整地址空間足夠的增長(zhǎng)空間001只占總地址空間的1/816-位子網(wǎng)空間足以支持大多數(shù)用戶可簡(jiǎn)化多歸更多信息，請(qǐng)參見RFC3177前綴和子網(wǎng)長(zhǎng)度為何是固定的？接口ID對(duì)鏈路來說是唯一的識(shí)別特定鏈路上的接口可動(dòng)態(tài)獲得

IEEE地址采用MAC-to-EUI-64轉(zhuǎn)換其它地址采用其它的自動(dòng)方法可用來形成鏈路-本地地址可用來形成帶有無狀態(tài)自動(dòng)配置功能的全球地址組播地址格式組-ID11111111標(biāo)記84112128位scop4前3位設(shè)為0最后一位定義地址類型：0=固定（或眾所周知）1=本地分配（或短期）定義地址范圍0 預(yù)留節(jié)點(diǎn)本地范圍鏈路本地范圍站點(diǎn)本地范圍企業(yè)本地范圍E 全局范圍F 預(yù)留IPv4Well-knownmulticastaddressMulticastGroup節(jié)點(diǎn)-本地范圍FF01::1224.0.0.1所有-節(jié)點(diǎn)地址FF01::2224.0.0.2所有-路由器地址鏈路-本地范圍FF02::1224.0.0.1所有-節(jié)點(diǎn)地址FF02::2224.0.0.2所有-路由器地址FF02::5224.0.0.5OSPFIGPFF02::6224.0.0.6OSPFIGP-DRFF02::9224.0.0.9RIP路由器FF02::D224.0.0.13所有PIM路由器站點(diǎn)-本地范圍FF05::2224.0.0.2所有-路由器地址任何有效范圍FF0X::101224.0.1.1網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議NTPIPv4眾所周知的組播地址組播組IPv6眾所周知的組播地址在2008全球IPv6高峰會(huì)議，中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)信息中心(CNNIC)主任毛偉透露，截至今年3月底，中國(guó)的IP地址數(shù)量已經(jīng)超過1.4億，位居世界第二位。

2006年，我國(guó)擁有9500萬IP地址，實(shí)際消耗量達(dá)到9800萬；2007年的時(shí)候?qū)嶋H消耗量達(dá)到1.35億，居世界第三位。今年則是超越了日本，居于美國(guó)之后；在IP地址人均占有量方面，我國(guó)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于歐美。我國(guó)已獲得IPv4地址數(shù)量?jī)H占全球已分配總數(shù)量的4.5%，中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展速度非?？?，地址制約會(huì)有明顯影響。在IPv6地址申請(qǐng)方面，截至2007年11月，中國(guó)大陸IPv6地址擁有量排名世界第16(27塊)。德國(guó)最多，接近10000塊，我國(guó)IPv6地址數(shù)量?jī)H為德國(guó)1/330。前16排名依次為德國(guó)、日本、法國(guó)、澳大利亞、韓國(guó)、意大利、臺(tái)灣、波蘭、英國(guó)、荷蘭、美國(guó)、挪威、瑞士、加拿大、阿根廷和中國(guó)大陸。6.IPv4和IPv6報(bào)頭格式IPv4PDUIPv6PDUminimum20octetsmaximum65535octetsIPv4HeaderDataFieldFixed40octetsmaximum65535octets0ormoreTransport-levelPDUIPv6HeaderExtensionHeaderExtensionHeaderDestinationAddressSourceAddressVerIHLServiceTypeIdentificationFlagsOffsetTTLProtocolHeaderChecksumSourceAddressDestinationAddressOptions+PaddingTotalLengthVerFlowLabelPayloadLengthNextHeaderHopLimitTrafficClassIPv4vs.IPv6報(bào)頭IPv4PacketHeaderIPv6PacketHeader32bits攜帶零個(gè)、一個(gè)或多個(gè)擴(kuò)展報(bào)頭的IPv6分組

IPv6specificationrecommendedorder:IPv6headerHop-by-hopoptionsheaderRoutingheaderFragmentheaderAuthenticationheaderEncapsulationsecuritypayloadheaderDestinationoptionsheaderIPv6packetwithallextensionheadersOctets:40VariableVariableVariableVariableVariableVariable820(optionalvariablepart)=NextheaderfieldIPv6headerHop-by-hopoptionsheaderRoutingheaderFragmentheaderAuthenticationheaderEncapsecuritypayloadheaderTCPheaderApplicationdata

Destinationoptionsheader擴(kuò)展選項(xiàng)報(bào)頭的格式選項(xiàng)的格式7.4IPv6對(duì)移動(dòng)通信的意義未來一體化的移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)將提供一個(gè)通用的移動(dòng)應(yīng)用平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用與移動(dòng)承載技術(shù)無關(guān)，并支持業(yè)務(wù)的跨系統(tǒng)間切換

IPv6將在未來移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)中扮演重要角色GPRSGSMCSD3GWLANIPv6Based移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)SMSMMS移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)數(shù)據(jù)承載網(wǎng)絡(luò)IPv6網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)Web服務(wù)器豐富的Web應(yīng)用傳統(tǒng)IP協(xié)議未考慮節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)性（路由和節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)都靠IP地址）隨無線接入技術(shù)的發(fā)展（PAN、WLAN、WAN），支持節(jié)點(diǎn)移動(dòng)是發(fā)展趨勢(shì)1.移動(dòng)IP的引入無線終端在各種底層無線網(wǎng)絡(luò)之間的漫游IPoverEverything數(shù)據(jù)、語音、視頻等多種類型業(yè)務(wù)的融合EverythingoverIP移動(dòng)IP也稱為IPMobility,2.移動(dòng)IP需解決的問題接入路由器1通信對(duì)端移動(dòng)節(jié)點(diǎn)接入路由器2ADDR1ADDR1DATA移動(dòng)節(jié)點(diǎn)由接入路由器1連接的子網(wǎng)1移動(dòng)到接入路由器2連接的子網(wǎng)2子網(wǎng)1子網(wǎng)2接入路由器1通信對(duì)端移動(dòng)節(jié)點(diǎn)接入路由器2ADDR2ADDR1DATA子網(wǎng)1子網(wǎng)2IP地址的改變對(duì)于通信對(duì)端和上層（IP層以上）是透明的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)需要一個(gè)在移動(dòng)過程中保持不變的標(biāo)識(shí)不中斷已經(jīng)建立的連接通信對(duì)端始終能夠找到移動(dòng)節(jié)點(diǎn)家鄉(xiāng)地址3.移動(dòng)IP的基本術(shù)語家鄉(xiāng)地址(HoA:HomeAddress)：移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的標(biāo)識(shí)，手動(dòng)配置或者由家鄉(xiāng)網(wǎng)絡(luò)分配，通常不變轉(zhuǎn)交地址(CoA:Care-ofAddress)：移動(dòng)節(jié)點(diǎn)位置的標(biāo)識(shí)，由移動(dòng)到的外地網(wǎng)絡(luò)分配，隨位置變化家鄉(xiāng)代理(HomeAgent)：保存移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的家鄉(xiāng)地址和轉(zhuǎn)交地址之間的映射關(guān)系(綁定)通信對(duì)端(CorrespondNode)：和移動(dòng)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，它可能是靜止的節(jié)點(diǎn)，也可能是移動(dòng)節(jié)點(diǎn)HoA與CoA的對(duì)應(yīng)關(guān)系稱為綁定(Binding)<HoA,CoA>知道移動(dòng)節(jié)點(diǎn)家鄉(xiāng)地址如何將IP分組發(fā)送到移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)交地址？IP分組先發(fā)送到家鄉(xiāng)代理，由家鄉(xiāng)代理發(fā)送給移動(dòng)節(jié)點(diǎn)！移動(dòng)IP基本過程包括以下三個(gè)步驟移動(dòng)檢測(cè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到自己移動(dòng)到了外地網(wǎng)絡(luò)代理公告（移動(dòng)IPv4）/路由器公告（移動(dòng)IPv6）轉(zhuǎn)交地址配置移動(dòng)IPv4外地代理轉(zhuǎn)交地址（即外地代理地址）(ForeignAgentCoA)配置轉(zhuǎn)交地址(Co-locatedCoA)移動(dòng)IPv6全局可路由轉(zhuǎn)交地址（CoA）<家鄉(xiāng)地址、轉(zhuǎn)交地址>的綁定注冊(cè)到家鄉(xiāng)代理到通信對(duì)端4.移動(dòng)IP的基本過程IPv4Internet協(xié)議轉(zhuǎn)換IPv6孤島IPv6孤島IPv6InternetIPv6InternetIPv4孤島IPv4孤島IPv6孤島IPv6孤島IPv6孤島IPv4InternetIPv6與IPv4互通IPv4孤島IPv6InternetIPv6網(wǎng)絡(luò)IPv6網(wǎng)絡(luò)純IPv6網(wǎng)絡(luò)遷移設(shè)想遷移機(jī)制類型雙協(xié)議棧IPv4/IPv6共存于一個(gè)設(shè)備隧道用于穿越IPv4覆蓋范圍的IPv6隧道貫穿之后，用于穿越IPv6覆蓋范圍的IPv4隧道貫穿6over4和4over6翻譯器IPv6<->IPv4部署IPv6方式一:雙棧雙棧核心交換機(jī)IPv4/IPv6雙棧網(wǎng)絡(luò)IPv4userIPv4/IPv6userIPv6user雙棧路由器IPv4網(wǎng)絡(luò)IPv6網(wǎng)絡(luò)雙協(xié)議棧通常只是“雙層”，而不是整個(gè)棧物理/數(shù)據(jù)鏈路IPv6IPv4TCP/UDP應(yīng)用0x86DD0x0800TCP/UDP部署IPv6方式二:隧道雙棧核心交換機(jī)IPv4網(wǎng)絡(luò)IPv4userIPv4/IPv6userIPv6user雙棧路由器IPv6網(wǎng)絡(luò)IPv4網(wǎng)絡(luò)隧道技術(shù)隧道應(yīng)用IPv4IPv4IPv6路由器到路由器主機(jī)到路由器路由器到主機(jī)主機(jī)到主機(jī)IPv6IPv6IPv6IPv6IPv4IPv6IPv6設(shè)備商業(yè)化的路由器-JuniperT320、T640-Cisco12000系列-Cisco7507B-HITACHIGR2000-NokiaIP330-QuidwayNE80-清華比威12008-…IPv6Ready認(rèn)證

IPv6Ready認(rèn)證又有“IPv6ReadyPhase-1認(rèn)證”和“IPv6ReadyPhase-2認(rèn)證”之分?！癐Pv6ReadyPhase-1認(rèn)證”已經(jīng)實(shí)施多年了，全球已有180多個(gè)企業(yè)或組織的產(chǎn)品通過“IPv6ReadyPhase-1認(rèn)證”；“IPv6ReadyPhase-1認(rèn)證”主要是對(duì)IPv6的基本功能進(jìn)行評(píng)價(jià)。“IPv6ReadyPhase-2認(rèn)證”是IPv6領(lǐng)域最高等級(jí)的資質(zhì)認(rèn)證，認(rèn)證內(nèi)容有核心協(xié)議、IPSec、移動(dòng)IPv6、MLD和過渡機(jī)制。目前，全球僅有15個(gè)IPv6產(chǎn)品獲得了“IPv6ReadyPhase-2認(rèn)證”。7.5光互聯(lián)網(wǎng)7.5.1實(shí)現(xiàn)寬帶IP網(wǎng)絡(luò)的主要技術(shù)7.5.2IPoverSDH技術(shù)7.5.3IPoverWDM技術(shù)7.5.1實(shí)現(xiàn)快帶IP網(wǎng)絡(luò)的主要技術(shù)1．傳送技術(shù)2．接入技術(shù)1．傳送技術(shù)(1)IPoverATM①IPoverATM的基本原理②IPoverATM的特點(diǎn)ⅠATM技術(shù)本身能提供QoS保證，具有地址、流量控制、帶寬管理、擁塞控制功能以及故障恢復(fù)能力，這些是IP所缺乏的，因而IP與ATM技術(shù)的融合，也使IP具有了上述功能。Ⅱ適應(yīng)于多業(yè)務(wù)，具有良好的網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)展能力，并能對(duì)其它幾種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議如IPX等提供支持。Ⅲ需對(duì)ATM交換機(jī)的呼叫處理能力提出要求。Ⅳ封裝開銷較高。POA、POS、POW的重疊結(jié)構(gòu)(2)IPoverSDHIPoverSDH，也稱為PacketoverSDH(POS)，即直接以SDH網(wǎng)絡(luò)作為IP數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的物理傳輸網(wǎng)絡(luò)，可見是一種IP與SDH技術(shù)的結(jié)合。①IPoverSDH的基本原理②IPoverSDH的特點(diǎn)(3)IPoverWDM①IPoverWDM的