IPv6协议在现代网络工程中的应用研究

论文摘要

下一代网络（NGN:the Next Generation Network）,是用来描述下一代电信网络而使用的一个广义概念,其技术和业务快速发展,内涵也在不断的扩展。从OSI模型的第三层意义上讲,NGN概念几乎涵盖所有网络环节：从主干网到城域网直至接入层、用户端,以及复杂的应用业务层。与NGN不同,NGI概念属于计算机学科,NGN多用于电信,两者核心协议同样对IPv6有着很深依赖,NGI并没有严格定义,一般指安全性高、速度快、规模大、方便、及时的下一代互联网。当前,Internet采用最广泛的IP协议是v4版,用户已经习惯了IPv4简单、高效,但同时也认识到IPv4的32位地址空间渐渐变得无法满足需求,IPv4地址空间短缺问题日益严重。另外,IPv4存在自身局限性,例如有安全方面的漏洞等,上述原因决定了新IPv6标准诞生必然性,被誉为“互联网末日的挽救者”的新协议应运而生,IETF工作组制定出IPng的协议规范并称为"IP版本6”,即IPv6,成了下一代网络（NGN）的核心协议。它最明显的改进是IP地址数量变得几乎无限。在采用IPV6的情况下,地址空间被耗尽的可能性就几乎不存在了。基本上,IPv6的地址空间相当于为地球表面每平方米的面积提供了6.65×1023个地址。此外,还考虑了诸多IPv4中解决不好的问题,例如服务质量（QOS）的改善、v4版中ToS缺陷的改进,协议安全性保障机制的增强,提高了网络整体数据吞吐量,更好地实现了多播功能,并且支持即插即用和移动性。目前IPv6协议已经在现代网络工程技术和设备设计中展开试探性开发,并在许多教育网以及大中型企业推广应用,本文基于以上背景,结合自己工作经验,探讨了现代网络工程中实际设备的网络操作系统（IOS）的配置方法。在对IPv6技术进行理论探讨的基础上,深入研究如何有效利用IPv6技术构建现代通信网络,解决当前IPv4网络地址短缺,网络带宽不能满足信息流量增长的需要,以及网络安全的问题。具体研究内容如下：（1）根据IPv6的技术特点、IPv6路由协议、网络拓扑结构、各种IPv6过渡技术的优缺点以及各自适用的应用环境,说明ipv4向IPv6的平滑过渡技术的实际应用,为IPv6技术的推广和更好的应用于现代网络通信提供理论依据。（2）分析了从IPv4向IPv6过渡的技术问题,比较双协议站技术、隧道技术、网络地址-协议转换（NAT-PT）、ISATAP （Intra-Site Automatic Tunnel Addressing Protocol）站内自动隧道寻址协议)等目前较成熟的过渡技术的优缺点,并在Cisco IOS及其它IOS平台下,构造不同的网络拓扑,来应对过渡技术问题。（3）讨论了如何在尽量低的过渡成本下,逐步的由基于IPv4协议的网络平滑过渡到IPv6主导的网络,而不至于影响当前在使用中的网络。本文依据实际应用,结合个人工作环境,客观地陈述个人观点,畅想了在不远的将来NGN带给人们的便捷与高效的生活。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 本文主要工作
• 1.3 理论意义
• 1.4 本文课题预期目标
• 第2章 IPv6协议实际需求分析
• 2.1 国内外发展现状
• 2.1.1 国外IPv6进展现状
• 2.1.2 国内IPv6发展状态的透视
• 2.1.3 国内发展IPv6的驱动力
• 2.2 国内IPv6发展策略和前景
• 2.2.1 中国IPv6发展前景分析
• 2.2.2 IPv6协议迅猛的发展趋势
• 2.2.3 Wi-Fi对IPv6的依赖性
• 2.2.4 国内电信运营商面对IPv6的态度
• 2.2.5 国内网络设备厂商发展IPv6设备的动力分析
• 2.3 IPv6的标准化进程
• 2.3.1 网络类标准
• 2.3.2 应用类标准
• 2.3.3 过渡类标准
• 2.3.4 安全类标准
• 2.3.5 资源类标准
• 第3章 IPv6路由及过渡阶段主要技术分析
• 3.1 下一代网络建设重点在于平滑过渡
• 3.2 协议过渡过程中可能出现的节点类型
• 3.3 协议过渡过程中可能出现的地址类型
• 3.3.1 兼容IPv4的地址（6over4地址）
• 3.3.2 IPv4映射地址
• 3.3.3 6to4地址
• 3.3.4 ISATAP地址
• 3.3.5 TEREDO地址
• 3.4 当前主流IPv6路由协议
• 3.4.1 RIPng路由协议
• 3.4.2 OSPFv3
• 3.4.3 IS-IS
• 3.4.4 BGP4+
• 3.5 IPv4与IPv6网络的互联技术
• 3.5.1 手动隧道
• 3.5.2 自动隧道
• 3.5.3 GRE隧道
• 3.5.4 ISATAP隧道
• 3.5.5 6TO4隧道
• 3.5.6 6over4燧道
• 3.5.7 Teredo隧道
• 3.6 IPv4与IPv6网络的互通技术
• 3.6.1 NAT-PT技术浅析
• 3.6.2 NAT-PT的几种类型
• 第4章 IPv6协议配置实现方法
• 4.1 双栈路由器的配置
• 4.2 CiscoIOS配置IPv6 Over IPv4隧道的配置
• 4.3 双栈设备静态地址配置
• 4.3.1 使用EUI-64格式配置静态地址
• 4.3.2 配置接口MTU
• 4.4 6to4隧道实现
• 4.5 Redhat系统下IPv6静态配置及默认网关的设置
• 4.5.1 IPv6地址的静态配置
• 4.5.2 静态默认网关设置
• 4.6 NAT-PT技术在Cisco IOS的实现
• 4.6.1 在Cisco IOS上配置NAT-PT
• 4.6.2 动态地址池的NATPT在Cisco IOS上的实现
• 4.6.3 基于端口的NATPT配置在Cisco IOS上的实现
• 4.7 NAT-PT在华为IOS的实现
• 4.7.1 静态NATPT配置在华为交换机上的实现
• 4.7.2 动态NATPT配置在华为交换机上的实现
• 4.7.3 Microsoft Windows操作系统下IPv6的配置
• 第5章 过渡隧道技术的分析总结
• 5.1 各种隧道技术分析总结
• 5.2 NAT-PT总结分析
• 第6章 IPv6应用前景展望
• 6.1 移动终端业务
• 6.2 新智能终端的应用
• 6.3 网络在线游戏产业
• 6.4 在Wi-Fi网络的应用
• 参考文献
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表