工業(yè)領(lǐng)域IPV6改造升級(jí)解決方案_第1頁(yè)
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文檔簡(jiǎn)介

1、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)工業(yè)領(lǐng)域 IPV6 改造升級(jí)解決方案目錄 HYPERLINK l _TOC_250029 概述1 HYPERLINK l _TOC_250028 需求分析3 HYPERLINK l _TOC_250028 解決方案10 HYPERLINK l _TOC_250028 成功案例16工業(yè)領(lǐng)域 IPV6 改造升級(jí)解決方案概述隨著用戶的數(shù)據(jù)中心、廣域網(wǎng)、園區(qū)網(wǎng)絡(luò)的成功運(yùn)行、改 造完成,網(wǎng)絡(luò)建設(shè)規(guī)范也陸續(xù)完善起來(lái)。由于業(yè)務(wù)與用戶的迅 猛增長(zhǎng),致使雙棧網(wǎng)絡(luò)還是隧道過(guò)渡,已經(jīng)不再是關(guān)注的重點(diǎn)。而如何能夠?qū)Pv6 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成和IPv4 網(wǎng)絡(luò)一樣安全、可管理、可運(yùn)營(yíng)成為對(duì)當(dāng)前用戶網(wǎng)絡(luò)新的挑戰(zhàn)。背景當(dāng)

2、代中國(guó),互聯(lián)網(wǎng)是關(guān)系國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)設(shè)施,深刻影響著全球經(jīng)濟(jì)格局、利益格局和安全格局。我國(guó)是世界上較早開(kāi)展 IPv6 試驗(yàn)和應(yīng)用的國(guó)家,在技術(shù)研發(fā)、網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、應(yīng)用創(chuàng)新方面取得了重要階段性成果,已具備大規(guī)模部署的基礎(chǔ)和條件。抓住全球網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)加速創(chuàng)新變革、信息基礎(chǔ)設(shè)施快速演進(jìn)升級(jí)的歷史機(jī)遇,加強(qiáng)統(tǒng)籌謀劃,加快推進(jìn)IPv6 規(guī)模部署,構(gòu)建高速率、廣普及、全覆蓋、智能化的下一代互聯(lián)網(wǎng),是加快網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國(guó)建設(shè)、加速國(guó)家信息化進(jìn)程、助力經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、贏得未來(lái)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)新優(yōu)勢(shì)的緊迫要求。實(shí)施目標(biāo)在部署 IPv6 之前,我們首先應(yīng)該考慮 IPv6 部署的總體方案和策略,具體考慮因素如下: 首先考慮網(wǎng)

3、絡(luò)設(shè)備對(duì) IPv6 業(yè)務(wù)支持的廣度。比如 IPv6 的過(guò)渡技術(shù)有手工隧道方式,自動(dòng)隧道方式,有基于 MPLS VPN 技術(shù)的 6PE 方式,有基于網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換技術(shù)的,IPv6 的單播路由協(xié)議有 RIPng,OSPFv3,ISISv6,BGP4+等等,IPv6 的組播路由協(xié)議有 PIM-DM,PIM-SM,PIM-SSM,MLDv1,MLDv2 等等。支持的業(yè)務(wù)種類越多越方便我們進(jìn)行研究。其次考慮網(wǎng)絡(luò)設(shè)備對(duì)IPv6 業(yè)務(wù)支持的深度。IPv6 首先應(yīng)該部署在運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)。這是因?yàn)樵?IPv6 網(wǎng)絡(luò)里沒(méi)有私網(wǎng)地址概念(Site local 地址類型已經(jīng)被 IPv6 工作組取消),永遠(yuǎn)不出現(xiàn) NAT(指

4、類似IPv4 私有地址訪問(wèn)公有地址的方式)?,F(xiàn)階段 IPv6 網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜度應(yīng)該大于 IPv4 的電信運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò),IPv4 和 IPv6 混合組網(wǎng)的現(xiàn)象應(yīng)該是當(dāng)前的主旋律,也必定是一個(gè)長(zhǎng)期演進(jìn)的緩慢過(guò)程。再次,廣泛使用的用戶終端設(shè)備及辦公軟件等對(duì) IPv6 支持能力參差不齊。雖然移動(dòng)終端系統(tǒng)(IOS、Android 等)、固定終端系統(tǒng)(PC 等)都標(biāo)稱已經(jīng)支持了IPv6 能力,如對(duì)于客戶端獲取 IP 地址的方式,IOS 支持 DHCPv6,但 Android 僅支持 ND 方 式,支持和協(xié)議實(shí)現(xiàn)方式的不同給 IPv6 的部署和推廣帶來(lái)了超出預(yù)期的技術(shù)成本和改造難度。此外,基于 IPv6 的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)

5、用寥寥可數(shù),眾多應(yīng)用服務(wù)商并未找到合適的 IPv6 應(yīng)用盈利方式, 內(nèi)容和應(yīng)用的缺失又反過(guò)來(lái)加劇了 IPv6 發(fā)展遲緩的問(wèn)題。最后考慮 IPv6 標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展、完善的持續(xù)性。目前 IPv6 標(biāo)準(zhǔn)中仍有許多處于草案階段,即使已經(jīng)成為 RFC 標(biāo)準(zhǔn)的,以后仍有可能會(huì)進(jìn)行協(xié)議擴(kuò)充。 綜上所述,部署 IPv6 網(wǎng)絡(luò)的時(shí)候,應(yīng)該采用平滑過(guò)渡的策略。首先完成IPv6 基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)承載能力建設(shè)的目標(biāo),為將來(lái)IPv6 應(yīng)用上線做好準(zhǔn)備。其次根據(jù)現(xiàn)有用戶實(shí)際網(wǎng)絡(luò)及應(yīng)用的實(shí)際部署情況,應(yīng)用雙棧技術(shù)和過(guò)渡技術(shù),在不影響現(xiàn)有 IPv4 主體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的前提下,使得現(xiàn)網(wǎng)中需要部署 IPv6 網(wǎng)絡(luò)的地方能夠通過(guò)各種隧道和

6、翻譯技術(shù),過(guò)渡階段協(xié)議內(nèi)、協(xié)議間的應(yīng)用互訪。在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)中的位置工業(yè)領(lǐng)域 IPV6 升級(jí)/改造解決方案在下圖(圖 1):工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)中處于工廠外部網(wǎng)絡(luò)(互聯(lián)網(wǎng)/移動(dòng)網(wǎng)/專用網(wǎng)絡(luò))這個(gè)位置,關(guān)聯(lián)關(guān)系為:7 工廠云平臺(tái)(及管理軟件)與協(xié)作平臺(tái),8 智能產(chǎn)品與工廠。為企業(yè)上云提供網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)支撐。圖 1 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)示意圖需求分析互聯(lián)網(wǎng)演進(jìn)升級(jí)的必然趨勢(shì)基于互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議第四版(IPv4)的全球互聯(lián)網(wǎng)面臨網(wǎng)絡(luò)地 175 址消耗殆盡、服務(wù)質(zhì)量難以保證等制約性問(wèn)題,IPv6 能夠提供充足的網(wǎng)絡(luò)地址和廣闊的創(chuàng)新空間,是全球公認(rèn)的下一代互聯(lián)網(wǎng)商業(yè)應(yīng)用解決方案。大力發(fā)展基于 IPv6 的下一代

7、互聯(lián)網(wǎng),有助于顯著提升我國(guó)互聯(lián)網(wǎng)的承載能力和服務(wù)水平,更好融入國(guó)際互聯(lián)網(wǎng),共享全球發(fā)展成果,有力支撐經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展,贏得未來(lái)發(fā)展主動(dòng)。技術(shù)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的重大契機(jī)推進(jìn) IPv6 規(guī)模部署是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)產(chǎn)業(yè)生態(tài)的一次全面升級(jí), 深刻影響著網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)、產(chǎn)業(yè)、應(yīng)用的創(chuàng)新和變革。大力發(fā) 展基于 IPv6 的下一代互聯(lián)網(wǎng),有助于提升我國(guó)網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)自主創(chuàng)新能力和產(chǎn)業(yè)高端發(fā)展水平,高效支撐移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián) 網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等新興領(lǐng)域快速 發(fā)展,不斷催生新技術(shù)新業(yè)態(tài),促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用進(jìn)一步繁榮,打 造先進(jìn)開(kāi)放的下一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)產(chǎn)業(yè)生態(tài)。網(wǎng)絡(luò)安全能力強(qiáng)化的迫切需要加快 IPv6 規(guī)模應(yīng)用為解決

8、網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題提供了新平臺(tái),為提高網(wǎng)絡(luò)安全管理效率和創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)安全機(jī)制提供了新思路。大力發(fā)展基于 IPv6 的下一代互聯(lián)網(wǎng),有助于進(jìn)一步創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)安全保障手段,不斷完善網(wǎng)絡(luò)安全保障體系,顯著增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢(shì)感知和快速處置能力,大幅提升重要數(shù)據(jù)資源和個(gè)人信息安全保護(hù)水平,進(jìn)一步增強(qiáng)互聯(lián)網(wǎng)的安全可信和綜合治理能力。目前,以 IPv4 網(wǎng)絡(luò)為主的客戶,存在如下問(wèn)題:IP 地址資源短缺,客戶地址不夠用網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換(NAT)導(dǎo)致端到端應(yīng)用受限,客戶業(yè)務(wù)開(kāi) 176 展不靈活服務(wù)質(zhì)量(QoS)上無(wú)法實(shí)現(xiàn)端到端部署,客戶關(guān)鍵業(yè)務(wù)沒(méi)有保障面對(duì)運(yùn)用 IPV4 網(wǎng)絡(luò)的客戶群體的痛點(diǎn)和升級(jí)改造的需要, IPv6 作為下一代

9、網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)以其明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)從根源上解決了 IPv4 的問(wèn)題,并增強(qiáng)了未來(lái)的擴(kuò)展性。解決方案作為IPv4 協(xié)議的替代,IPv6 協(xié)議使用 128 位的地址結(jié)構(gòu)解決了 IP 地址不足的問(wèn)題,同時(shí)對(duì)一些特性進(jìn)行了優(yōu)化處理。出現(xiàn)于 IPv4 時(shí)代的組播技術(shù),由于其有效解決了單點(diǎn)發(fā)送、多點(diǎn)接收的問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)中點(diǎn)到多點(diǎn)的高效數(shù)據(jù)傳送,能夠大量節(jié)約網(wǎng)絡(luò)帶寬、降低網(wǎng)絡(luò)負(fù)載,因此在 IPv6 中的應(yīng)用得到了進(jìn)一步的豐富和加強(qiáng):1)128 位IPv6 地址讓客戶的每臺(tái)設(shè)備都有全球可達(dá)地址, 客戶不用為地址煩惱IPv6 報(bào)頭結(jié)構(gòu)優(yōu)化,處理效率提高,提升客戶整網(wǎng)性能IPv6 充分考慮了客戶現(xiàn)存 IPv4 現(xiàn)狀,

10、可以實(shí)現(xiàn)平滑過(guò)渡,擴(kuò)展性好,保護(hù)客戶投資IPv6 即插即用功能提供更方便的部署方法,簡(jiǎn)化客戶網(wǎng)絡(luò)部署IPv6 流標(biāo)簽?zāi)芰ψ孮oS 端到端部署可以實(shí)現(xiàn),保障客戶的關(guān)鍵業(yè)務(wù)IPv6 內(nèi)置安全特性,保護(hù)客戶網(wǎng)絡(luò)IPV6 解決方案的整體設(shè)計(jì)主要包括:網(wǎng)站 IPv6 改造,DNS 177 系統(tǒng) IPv6 改造,服務(wù)器負(fù)載均衡 IPv6 改造,網(wǎng)站雙棧改造, 企業(yè)分支點(diǎn) IPV6 改造,傳統(tǒng)廣域網(wǎng) IPv6 遷移方法,IPv6 無(wú)線網(wǎng)部署等環(huán)節(jié)。網(wǎng)站IPv6 改造方案概述圖 2 網(wǎng)站 IPV6 改造方案架構(gòu)圖雙棧:全部軟硬件設(shè)備同時(shí)運(yùn)行 IPv4 和 IPv6 兩個(gè)協(xié)議棧,能夠同時(shí)處理 IPv4 和 IP

11、v6 數(shù)據(jù)包,實(shí)現(xiàn)同時(shí)支持 IPv6和 IPv4 訪問(wèn)。新建 IPv6 服務(wù):不影響原有 IPv4 服務(wù)的情況下,新建IPv6 服務(wù)平面對(duì)外提供 IPv6 服務(wù)。地址族轉(zhuǎn)換:在 IPv4 網(wǎng)站外部,掛接一臺(tái) v4/v6 地址族轉(zhuǎn)換設(shè)備,原有IPv4 源站不需修改,把DNS 域名解析AAAA 記錄指向轉(zhuǎn)換設(shè)備配置的 IPv6 地址;IPv6 用戶訪問(wèn)目標(biāo)網(wǎng)站, 經(jīng) DNS 解析調(diào)度后轉(zhuǎn)向訪問(wèn)轉(zhuǎn)換設(shè)備的 IPv6 地址,轉(zhuǎn)換設(shè)備從IPv4 源站讀取數(shù)據(jù),經(jīng)過(guò)協(xié)議轉(zhuǎn)換后發(fā)送數(shù)據(jù)給 IPv6 用戶。DNS 系統(tǒng) IPv6 改造1、DNS 系統(tǒng)特點(diǎn):(如圖 3)DNS 系統(tǒng)提供主機(jī)名字和 IP 地址間的

12、相互轉(zhuǎn)換。DNS 采 178 用 C/S 模式,DNS 客戶端提出查詢請(qǐng)求,DNS 服務(wù)器負(fù)責(zé)相應(yīng)請(qǐng)求。DNS 系統(tǒng)是一個(gè)具有樹(shù)狀層次結(jié)構(gòu)的,聯(lián)機(jī)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。圖 3 DNS 系統(tǒng) IPv6 改造設(shè)計(jì)圖2、DNS 域名解析完整過(guò)程:(如圖 4)圖 4 DNS 域名解析主機(jī)客戶端向本地域名服務(wù)器發(fā)起 DNS 解析請(qǐng)求。本地域名服務(wù)器接收主機(jī)客戶端 DNS 解析請(qǐng)求,從本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)查詢域名對(duì)應(yīng)的 IP 地址。如果從本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)中查詢到對(duì) 179 應(yīng)的 IP 地址,則將查詢結(jié)果返回給主機(jī)客戶端;如果無(wú)法從本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)查詢到對(duì)應(yīng)結(jié)果,則本地服務(wù)器必須查詢其他的 DNS 服務(wù)器(類似于根服務(wù)器,二級(jí)、三級(jí)

13、域名服務(wù)器),直到得到確認(rèn)的查詢結(jié)果返回主機(jī)客戶端。3、域名發(fā)布 IPv6 改造: 添加 AAAA 記錄綁定域名。在域名注冊(cè)服務(wù)提供商管理界面添加 AAAA 記錄,由域名注冊(cè)服務(wù)提供商對(duì)外通告域名解析 IPv6 地址。(如圖 5)圖 5 域名發(fā)布 IPV6 改造自建DNS 服務(wù)器添加AAAA 記錄,對(duì)外通告域名解析IPv6地址。多 ISP 出口 DNS 部署(如圖 6)圖 6 ISP 出口 DNS 部署如圖 6 顯示,部分網(wǎng)站出口會(huì)連接多家 ISP 線路。此種多ISP 出口場(chǎng)景下,可使用鏈路負(fù)載均衡Inbound LLB 解決 DNS解析問(wèn)題。 180 圖 7 鏈路負(fù)載均衡Inbound LL

14、B 解決 DNS 解析問(wèn)題LLB作為DNS服務(wù)器對(duì)外提供DNS解析服務(wù),針對(duì)不同運(yùn)營(yíng)商對(duì)外發(fā)布不同的服務(wù)IP。LLB基于用戶源地址返回相應(yīng)運(yùn)營(yíng)商服務(wù)地址。服務(wù)器負(fù)載均衡 IPv6 改造圖 8 服務(wù)器負(fù)載均衡 IPv6 改造Global IPv6 轉(zhuǎn)換成其他Global IPv6:整個(gè)網(wǎng)站基礎(chǔ)架構(gòu)全部使用Global IPv6 部署。其中一部分Global IPv6 作為對(duì)外解析的服務(wù) IP,服務(wù)器集群使用非服務(wù) IP 的其余 Global IPv6 地址。此場(chǎng)景下,服務(wù)器集群中任何一臺(tái)服務(wù)器均可通過(guò)Internet 直接訪問(wèn)。Global IPv6 轉(zhuǎn)換成 ULA IPv6:網(wǎng)站使用 Glob

15、al IPv6作為對(duì)外解析的服務(wù) IP,服務(wù)器集群使用 ULA IPv6 進(jìn)行部署。 181 此場(chǎng)景下,ULA IPv6 路由不會(huì)在公網(wǎng)上傳播。普通客戶使用Internet 訪問(wèn)web 服務(wù),只能通過(guò)負(fù)載均衡設(shè)備將Global IPv6 轉(zhuǎn)換成 ULA IPv6 后才能進(jìn)行訪問(wèn)。網(wǎng)站雙棧改造1、評(píng)判規(guī)則:網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu):拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)清晰,現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備絕大部分支持雙棧??蛻魧用妫耗芙邮苘浖a、中間件等 IPv6 適配改造的時(shí)限。2、改造方案:圖 9 工網(wǎng)站雙棧改造方案圖網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu):交換機(jī)、路由器使能雙棧。重點(diǎn)評(píng)估設(shè)備表項(xiàng)能力。若設(shè)備表項(xiàng)能力較低,建議替換升級(jí)設(shè)備。若全網(wǎng)設(shè)備表項(xiàng)能力均較低,建議新建 I

16、Pv6 網(wǎng)站。服務(wù)器負(fù)載均衡:按客戶需求進(jìn)行改造。如果客戶想要對(duì)外隱藏服務(wù)器集群 IP,建議部署 Global IPv6 轉(zhuǎn)換成 ULA IPv6 服務(wù)器負(fù)載均衡。DNS 系統(tǒng):添加 AAAA 記錄,對(duì)外發(fā)布 IPv6 解析地址。若存在多 ISP 出口,建議部署雙棧鏈路負(fù)載均衡。 182 應(yīng)用基礎(chǔ)、業(yè)務(wù)代碼進(jìn)行雙棧適配改造。網(wǎng)站地址族轉(zhuǎn)換改造1、評(píng)判規(guī)則:客戶層面:資金預(yù)算緊張,希望以最小代價(jià)、最短時(shí)間內(nèi)完成網(wǎng)站 IPv6 改造。改造方案架構(gòu)圖:圖 10 網(wǎng)站地址族轉(zhuǎn)換改造網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu):出口路由器使能雙棧,防火墻使能地址族轉(zhuǎn)換功能。DNS 系統(tǒng):添加 AAAA 記錄,對(duì)外發(fā)布 IPv6 解析地

17、址。若存在多 ISP 出口,建議部署雙棧鏈路負(fù)載均衡。企業(yè)分支節(jié)點(diǎn) IPv6 改造方法企業(yè)分支與總部采用星型連接,各分支出口路由器通過(guò)NE1 專線的方式分別匯接至企業(yè)總部匯聚路由器。若新建部分IPv6 分支,為了實(shí)現(xiàn)與分支節(jié)點(diǎn)的IPv6 連接, 可將企業(yè)總部作為匯聚節(jié)點(diǎn)的路由器設(shè)備升級(jí)為雙棧。這樣, 原有的 IPv4 分支與總部的連接保持不變,新建的 IPv6 分支節(jié)點(diǎn)出口設(shè)備采用雙棧路由器,可接入到總部的雙棧設(shè)備上。原有的 IPv4 分支連接保持不變,新建的 IPv6 分支采用雙棧的方式接入,企業(yè)分支的出口設(shè)備與企業(yè)總部的匯聚節(jié)點(diǎn)設(shè) 183 備間采用雙棧。傳統(tǒng)廣域網(wǎng) IPv6 遷移方法1、評(píng)

18、估現(xiàn)網(wǎng)基礎(chǔ)架構(gòu):轉(zhuǎn)發(fā)平面:純 IPv4 轉(zhuǎn)發(fā)?MPLS 轉(zhuǎn)發(fā)?雙棧支持度;設(shè)備表項(xiàng)規(guī)格;2、評(píng)估客戶需求:是否有 VPN 需求;是否為客戶重要生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò);是否有流量可視、路徑優(yōu)選需求;IPv6 遷移策略:新建 IPv6 廣域網(wǎng):1)設(shè)備不支持雙棧;2)表項(xiàng)規(guī)格不滿足要求;3)承載重要生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)流量。雙棧:1)設(shè)備支持雙棧;2)表項(xiàng)規(guī)格滿足要求。6PE:1)MPLS 轉(zhuǎn)發(fā);2)PE 支持雙棧;3)無(wú) VPN 需求。6VPE:1)MPLS 轉(zhuǎn)發(fā);2)PE 支持雙棧;3)有 VPN 需求。ADWAN:客戶有流量可視、路徑優(yōu)選需求。IPv6 無(wú)線網(wǎng)部署 184 圖 11 IPV6 無(wú)線網(wǎng)站部署無(wú)線 IPv6 網(wǎng)應(yīng)該具備的基本要求:支持 IPv6 環(huán)境有線網(wǎng) IPv6 已經(jīng)是必須技術(shù),無(wú)線網(wǎng) IPv6 是必然趨勢(shì)。如果不支持 IPv6 勢(shì)必造成將來(lái)改造成本再投入。H3C 通過(guò)部署 AP 與無(wú)線交換機(jī)互聯(lián)基于IPv6 的隧道,支持 IPv6 環(huán)境下的無(wú)線組網(wǎng)需求;IPv6 ACL、IPv6 組播無(wú)線網(wǎng)實(shí)現(xiàn)IPv6,需要對(duì)用戶按照不同策略進(jìn)行訪問(wèn)控制;IPv6 組播往往是園區(qū)IPv6 業(yè)務(wù)的支撐技術(shù);支持 ACL6、DNS6、Tracert6、Telnet6、TFTP IPv6、FTP IPv6、DHCP client6、Ping6 實(shí)現(xiàn) I

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