下一代互联网通信协议的技术研究与应用

论文摘要

互联网诞生30多年,对人类社会生活产生重大影响,已成为最为快捷的获取信息的手段。第一个实际应用的互联网通信协议版本IPv4,已应用30多年,期间处理器的性能、典型的存储器大小、因特网主干链路带宽都提高了上千甚至数百万倍,应用方式和应用人群也发生了巨大变化,但它其本身却改动很小。随着新的移动通信和多媒体实时互动通信等多样化需求同益增加,IPv4由于自身地址空间不足、服务质量差、配置复杂、移动性支持和安全性差等原因,产生了诸多问题。针对这些问题,自90年代初,世界各个国家、各种组织、营运商和专家就对下一代互联网协议进行了研究,这就是IPv6。IPv6相对IPv4有许多新的特点,如简化的IP报头格式、主机地址自动配置、认证和加密以及较强的移动支持能力等,概括讲主要体现在以下几个方面:一是更大的地址长度,IPv6地址长度为128位,形成了一个巨大的地址空间,能够为所有可以想象出的网络设备提供一个全球惟一的地址。二是移动性,移动IPv6能够通过简单的扩展,在全球范围内解决有关网络和访问技术之间的移动性问题也有较好的安全性保障,而且移动IPv6在新功能和新服务方面可提供更大的灵活性。三是内置的安全特性,把IPSec作为必备协议,保证了网络层端到端通信的完整性和机密性。四是服务质量的提升,在IPv6报头中新增加了字段“业务级别”和“流标记”,提供不同水平的服务。五是自动配置,支持无状态和有状态两种地址的自动配置方式,极大地简化了网络管理的工作量,同时也使网络的访问变得简单。本论文主要从IPv6的体系结构出发,首先介绍了IPv6的基础知识,对IPv6和IPv4报头格式进行了详细比较;然后分析了有“即插即用”功能的邻居发现协议、IPv6的巨大地址空间和RIPng路由协议。接下来,本文重点分析研究了移动IPv6,介绍了移动IPv6基本概念,分析了移动IPv6的工作原理和特点,重点分析了MIPv6的切换技术,对原始MIPv6、FMIPv6和HMIPv6的切换原理和时延性能进行了分析,并提出了一种F-HMIPv6切换解决方案,并对MIPV6的安全优化问题进行了分析研究。然后,分析研究了IPv4I到IPv6的过渡技术,分析了双协议栈技术、NAT-PT网络地址/协议转换技术,特别是隧道技术,研究了最常用手工配置隧道、自动配置隧道、6 over 4,6 to 4,ISATA等几种隧道类型。最后,论文简单介绍了IPv6的研究现状与应用前景。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 英文缩略语
• 第一章 前言
• 1.1 研究背景
• 1.2 论文结构
• 第二章 IPv6标准研究
• 2.1 IPv6的主要特点
• 2.2 IPv6数据报格式
• 2.2.1 基本报头
• 2.2.2 IPv6扩展报头
• 2.3 IPv6邻居发现协议
• 2.3.1 邻居发现工作原理
• 2.3.2 主机的数据结构
• 2.3.3 数据报的发送算法
• 2.3.4 邻居发现协议的功能
• 2.4 IPv6的地址空间
• 2.4.1 IPv6地址结构
• 2.4.2 IPv6地址分类
• 2.5 RIPng路由协议
• 2.5.1 RIPng的报文格式
• 2.5.2 RIPng的工作原理
• 2.5.3 RIPng的实现
• 2.5.4 存在的问题及改进方向
• 2.6 IPv6网络安全
• 2.6.1 IPv6网络安全概述
• 2.6.2 IPSec协议分析
• 2.6.3 IPSec协议体系结构
• 2.6.4 加密与身份验证算法
• 第三章 MIPv6技术研究
• 3.1 MIPv6协议概述
• 3.1.1 MIPv6基本术语
• 3.1.2 MIPv6的工作原理
• 3.1.3 MIPv6的主要特点
• 3.2 MIPv6的切换技术
• 3.2.1 原始的MIPv6切换
• 3.2.2 快速移动IPv6切换（FMIPv6）
• 3.2.3 分层MIPv6切换（HMIPv6）
• 3.2.4 F-HMIPv6解决方案
• 3.3 MIPv6切换仿真实验
• 3.3.1 NS2工具介绍
• 3.3.2 仿真实验设计
• 3.3.3 MIPv6切换仿真实验及分析
• 3.4 MIPv6安全优化
• 3.4.1 MIPv6面临的安全问题
• 3.4.2 MIPv6安全机制优化
• 第四章 IPv4到IPv6的过渡
• 4.1 IPv4到IPv6过渡中使用的节点类型
• 4.2 IPv4到IPv6过渡中使用的地址类型
• 4.3 IPv6/IPv4双协议栈技术
• 4.4 NAT-pT网络地址/协议转换技术
• 4.5 隧道技术
• 4.6 手工配置隧道
• 4.7 自动配置的隧道
• 4.7.1 6 over 4隧道
• 4.7.2 ISATAP隧道
• 4.7.3 6 to 4隧道
• 第五章 总结与展望
• 5.1 本文所做的主要工作
• 5.2 前景与展望
• 5.2.1 IPv6在移动通信中的应用
• 5.2.2 IPv6在网络家电中的应用
• 参考文献
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表