构建运营级IPv6网络

全球IPv4地址分配的枯竭，使以IPv6为代表的下一代互联网技术成为万众瞩目的焦点！本书以多维视角，对IPv6的标准体系进行了较全面的梳理，翔实地解读了IPv6网络构建、IPv6业务发展、IPv6过渡演进和运营级IPv6网络构建等内容。中国电信是世界上最大的互联网运营商之一，其技术选择对于产业链的发展具有重要影响。本书是中国电信专家厚积薄发之作，分享了他们多年来在该领域内的众多实践案例，适合于各位互联网从业者阅读。

┃第1章┃ IPv6概述 1
1.1 互联网发展概述 2
1.1.1 互联网起源 2
1.1.2 中国互联网发展状况 4
1.2 IPv4地址分配现状 8
1.2.1 全球IPv4地址枯竭问题日益紧迫 8
1.2.2 我国的IPv4使用形势更加严峻 10
1.3 发展下一代互联网的动力 12
1.3.1 地址资源不足 12
1.3.2 技术的发展和创新 13
1.3.3 拉动国民经济发展 13
1.3.4 军事需求 14
1.4 IPv6的发展现状 14
1.4.1 全球IPv6地址分配加速 14
1.4.2 域名系统对IPv6的支持进展顺利 16
1.4.3 全球IPv6网络建设加速，但数量依然很低 16
1.4.4 全球IPv6地址和网络利用率偏低 18
1.4.5 网站的IPv6部署进展缓慢，各国进度不一 18
1.4.6 结论 21
1.5 IPv6标准化进展 21
1.5.1 IPv6标准概述 21
1.5.2 IPv6标准进展 23
1.5.3 IPv6标准发展趋势 24
1.6 IPv6带给互联网的新契机 25
1.6.1 下一代互联网产业链日趋成熟 26
1.6.2 可商用过渡技术有望出现突破 26
1.6.3 下一代互联网商用部署基于网络和应用同步演进 27
1.6.4 与新型应用结合将成为下一代互联网发展契机 28
1.6.5 下一代互联网将发展为节能减排、低碳环保的绿色网络 28
1.7 本章小结 29
参考文献 29
┃第2章┃ IPv6基础协议 31
2.1 IPv6寻址 32
2.1.1 IPv6地址表示 32
2.1.2 IPv6地址分类 33
2.2 IPv6报文 37
2.2.1 IPv6和IPv4基本头部格式 37
2.2.2 IPv6扩展头部 38
2.3 ICMPv6 40
2.3.1 ICMPv6差错消息 40
2.3.2 ICMPv6信息消息 41
2.3.3 PMTU发现 42
2.4 IPv6邻居发现协议 43
2.4.1 IPv6地址解析 45
2.4.2 无状态地址自动配置 49
2.4.3 路由器重定向 51
2.5 DHCPv6和DNS 52
2.5.1 DHCPv6协议 52
2.5.2 IPv6中DNS功能的扩展 55
2.6 本章小结 57
参考文献 57
┃第3章┃ IPv6路由协议 59
3.1 IPv6路由协议概述 60
3.2 RIPng 61
3.2.1 RIPng的工作机制 61
3.2.2 RIPng的报文格式 63
3.2.3 RIPng报文处理过程 64
3.3 OSPFv3 65
3.3.1 OSPFv3概述 65
3.3.2 OSPFv3的协议报文 66
3.3.3 OSPFv3的LSA类型 68
3.4 BGP4+ 74
3.4.1 MP_REACH_NLRI 75
3.4.2 MP_UNREACH_NLRI 76
3.5 IPv6 IS-IS 76
3.5.1 单拓扑IS-ISv6技术实现 77
3.5.2 多拓扑IS-ISv6技术实现 79
3.6 本章小结 79
参考文献 80
┃第4章┃ IPv6过渡技术 81
4.1 IPv6过渡概述 82
4.1.1 IPv6过渡总论 82
4.1.2 IPv6过渡场景分析 83
4.1.3 IPv6过渡技术原则 85
4.1.4 IPv6过渡技术分类 85
4.2 IPv6隧道技术 90
4.2.1 DS-Lite隧道技术 90
4.2.2 6rd隧道技术 94
4.3 IPv6协议翻译技术 97
4.3.1 协议翻译模型 97
4.3.2 有状态NAT64协议翻译 99
4.3.3 无状态IVI协议翻译 102
4.4 IPv6轻量级过渡技术LAFT6 106
4.4.1 背景 106
4.4.2 LAFT6总体目标 106
4.4.3 LAFT6系统架构 107
4.4.4 轻量级过渡技术LAFT6的应用 108
4.5 IPv6过渡其他问题讨论 110
4.5.1 IPv6过渡关键问题 110
4.5.2 尚需解决的问题 112
4.6 本章小结 113
参考文献 113
┃第5章┃ IPv6安全技术 115
5.1 IPv6安全概述 116
5.2 IPv6的ACL 117
5.2.1 IPv6 ACL分类 118
5.2.2 IPv6 ACL匹配顺序 119
5.3 IPSec 120
5.3.1 ESP在IPv6中的封装 121
5.3.2 AH在IPv6中的封装 122
5.4 SAVI与IP地址防欺骗 123
5.5 IPv6地址溯源 125
5.6 总结 126
5.7 本章小结 127
参考文献 128
┃第6章┃ IPv6组播 129
6.1 IPv6组播概述 130
6.2 IPv6组播地址 130
6.3 MLD协议 132
6.3.1 MLD消息 132
6.3.2 MLDv1实现机制 133
6.3.3 MLDv2实现机制 136
6.4 PIM协议 137
6.5 IPv6组播技术过渡方案 138
6.5.1 IPv6组播双栈过渡技术 138
6.5.2 IPv6组播翻译过渡技术 139
6.5.3 IPv6组播隧道过渡技术 140
6.5.4 IPv6组播部署问题研究重点 141
6.6 总结 142
6.7 本章小结 142
参考文献 142
┃第7章┃ IPv6的移动性 144
7.1 网络层移动性概述 145
7.2 主机移动性 146
7.2.1 IPv6主机移动性概览 146
7.2.2 移动IPv6与移动IPv4的比较 148
7.2.3 移动IPv6工作原理和流程 149
7.2.4 移动IPv6实现技术和机制 151
7.3 子网移动性 159
7.3.1 子网移动性概述 159
7.3.2 NEMO的移动性管理概述 160
7.3.3 NEMO协议流程 161
7.3.4 嵌套移动网络的形成 163
7.3.5 NEMO协议的优点及存在的问题 164
7.4 本章小结 165
参考文献 165
┃第8章┃ 运营商网络中的IPv6演进 167
8.1 下一代互联网演进的场景分析 168
8.1.1 下一代互联网演进原则 168
8.1.2 下一代互联网演进场景 168
8.2 现有网络向IPv6演进的策略 170
8.2.1 新建IPv6网络演进模式 170
8.2.2 端到端双栈演进模式 170
8.2.3 隧道和协议翻译演进模式 172
8.2.4 现有网络的演进策略 174
8.3 现有网络向IPv6演进需要解决的问题 174
8.3.1 网络设备升级双栈 175
8.3.2 业务平台升级改造 176
8.3.3 IT支撑系统升级改造 177
8.3.4 网关/终端更新 177
8.3.5 过渡技术的部署 178
8.4 总结与展望 179
8.5 本章小结 179
参考文献 180
┃第9章┃ 骨干网IPv6部署 181
9.1 骨干网演进原则 182
9.2 骨干网演进方案 183
9.2.1 在MPLS网络中部署IPv6 185
9.2.2 在Native IP网络中部署IPv6 189
9.3 本章小结 192
参考文献 192
┃第10章┃ 城域网IPv6部署 193
10.1 城域网演进原则 194
10.2 网络演进方案 194
10.3 过渡技术部署 196
10.3.1 过渡技术场景分析 196
10.3.2 过渡技术部署要点 198
10.4 家庭网络 199
10.5 总结 200
10.6 本章小结 201
参考文献 201
┃第11章┃ 移动网的IPv6部署 202
11.1 3GPP确定的移动网络中4个IPv6应用场景 203
11.1.1 场景1：双栈连接，有限的公网IPv4地址 203
11.1.2 场景2：双栈连接，有限的私网IPv4地址 204
11.1.3 场景3：仅有IPv6连接的终端访问IPv4/v6业务 206
11.1.4 场景4：双栈主机上的IPv4用户访问IPv4业务 206
11.1.5 总结 207
11.2 移动核心网向IPv6的演进 207
11.2.1 移动网向IPv6演进涉及的网元分析 207
11.2.2 移动网向IPv6演进的步骤 209
11.3 终端向IPv6的演进 211
11.3.1 概述 211
11.3.2 PDP/PDN连接激活及IPv6地址获取过程 212
11.3.3 终端PDP/PDN连接激活策略 215
11.3.4 DNS解析 219
11.4 本章小结 220
参考文献 220

┃第12章┃ 支撑系统的IPv6改造及部署 221
12.1 运营支撑系统接口 222
12.2 运营支撑系统的业务流程 223
12.3 CRM系统 224
12.3.1 概述 224
12.3.2 CRM改造方案 225
12.4 业务运营支撑OSS系统改造方案 226
12.4.1 概述 226
12.4.2 系统现状分析 227
12.4.3 IPv6需求分析 227
12.4.4 OSS改造工作量分析 229
12.4.5 SPS改造方案 229
12.4.6 TSAP改造方案 230
12.4.7 服务保障系统改造方案 231
12.5 AAA系统 232
12.5.1 概述 232
12.5.2 业务流程 232
12.5.3 系统改造业务场景 233
12.5.4 系统改造方案 234
12.6 Billing系统建设方案 241
12.6.1 流程描述 241
12.6.2 功能改造 242
12.7 DNS系统 243
12.7.1 通用DNS系统平台方式 243
12.7.2 DNS改造方案 243
12.8 IPv6网络的管理 246
12.8.1 概述 246
12.8.2 网络管理体系结构 247
12.8.3 IPv6网络管理 248

12.9 本章小结 250
参考文献 251
┃第13章┃ IPv6部署实施案例 252
13.1 政府IPv6部署计划 253
13.1.1 美国 253
13.1.2 欧洲 254
13.1.3 日韩 255
13.2 网络的部署案例 256
13.2.1 Comcast IPv6网络部署 256
13.2.2 法国电信IPv6网络部署 257
13.2.3 Free IPv6网络部署 259
13.2.4 NTT IPv6网络部署 259
13.2.5 CERNet2网络部署 261
13.3 本章小结 263
┃第14章┃ IPv6网络设备的实现 264
14.1 华为设备IPv6支持情况 265
14.1.1 概述 265
14.1.2 现有设备IPv6支持情况 266
14.1.3 对IPv6新技术的研发计划 267
14.2 中兴设备IPv6支持情况 267
14.2.1 概述 267
14.2.2 现有设备IPv6支持情况 268
14.2.3 对IPv6新技术的研发计划 269
14.3 思科设备IPv6支持情况 269
14.3.1 概述 269
14.3.2 思科设备IPv6支持情况 270
14.4 H3C设备IPv6支持情况 272
14.4.1 概述 272
14.4.2 现有设备IPv6支持情况 272
14.5 阿尔卡特-朗讯设备IPv6支持情况 274
14.5.1 阿尔卡特-朗讯7750 SR设备IPv6支持情况 274
14.5.2 现有设备IPv6支持情况 275
14.5.3 对IPv6新技术的研发计划 276
14.6 本章小结 276
┃第15章┃ 现有业务的IPv6部署 277
15.1 宽带接入业务 278
15.2 VPN业务 281
15.2.1 MPLS VPN 281
15.2.2 VPDN 283
15.2.3 IPSec VPN 284
15.3 IDC业务 285
15.4 IPTV业务 286
15.5 CP/SP应用的IPv6迁移 288
15.6 本章小结 290
参考文献 291
┃第16章┃ 下一代互联网的发展趋势 292
16.1 基于IPv6的下一代互联网演进趋势 293
16.1.1 下一代互联网的体系架构 293
16.1.2 下一代互联网演进趋势 294
16.2 基于下一代互联网的应用发展趋势 297
16.2.1 基于下一代互联网的物联网应用 298
16.2.2 基于下一代互联网的移动互联网应用 301
16.2.3 下一代互联网未来将关注节能减排技术 306
16.3 本章小结 308