計算機網(wǎng)絡資料：IPv6基礎知識

第一章IPv6的產(chǎn)生與發(fā)展

當前，世界上最大的網(wǎng)絡Internet網(wǎng)絡已成為人類日常生活的重要組成部分，由于Internet

網(wǎng)絡目前使用的是IPv4版本的協(xié)議，但因其IP地址已經(jīng)枯竭而極大地阻礙了Internet網(wǎng)

絡的發(fā)展。特別是隨著移動5G、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、智慧地球、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)以及智能家

居的發(fā)展，每一個智能設備都必須配備獨立運行在互聯(lián)網(wǎng)上的IP地址，要想建立以Internet

網(wǎng)絡為通信基礎網(wǎng)絡空間，必須對其IP地址空間進行擴展，確保每個人至少擁有上百個以

上互聯(lián)網(wǎng)IP地址，由此引入了IPv6協(xié)議。IPv6是下一代互聯(lián)網(wǎng)絡協(xié)議，因其擁有海量IP

地址空間從而徹底解決了IPv4地址短缺這個最大問題。除了解決地址缺乏這個問題之外，

IPv6網(wǎng)絡還具有地址的分層結(jié)構、完善的IPSec及QoS能力、網(wǎng)絡的即插即用能力及移動

網(wǎng)絡的能力。因此可見，IPv4必將逐步退出歷史舞臺，IPv6最終必將取代IPv4。

本章從IPv4網(wǎng)絡存在的問題入手，詳細闡述了IPv6網(wǎng)絡的產(chǎn)生背景、發(fā)展歷程及發(fā)

展趨勢。

本章的主要內(nèi)容有以下幾部分。

(1)IPv4存在的問題。

(2)IPv6產(chǎn)生的背景。

(3)IPv6的發(fā)展歷史及發(fā)展前景。

1.1IPv6概述

1.1.1IPv4存在的問題

1.IP地址即將枯竭

傳統(tǒng)的IP,即IPv4(IPversion4)定義IP地址的長度為32位。在20世紀，32位

的IP地址是足夠使用的，但進入21世紀后，IPv4地址遠遠不夠用了。在Internet設計的

初期，誰也沒有預料到互聯(lián)網(wǎng)會有如此爆炸性的增長(例如，1987年估計全球?qū)⑿枰?0

萬個網(wǎng)絡，然而這個估計值在1996年己被突破)。Internet的設計者們根本沒想到今天

Internet會發(fā)展到如此大的規(guī)模，更沒有預測到今天Internet的發(fā)展會因IP地址的不足而陷

入困境。IPv4面臨一系列難以解決的問題，而IP地址即將耗盡無疑是最為嚴重的，所有IPv4

地址已在2015年分配完畢。

IPv4定義IP地址的長度為32位，共有232(約43億)個IP地址。從理論上來講，43

億個IP地址，無論如何也是夠用的，因為當時全世界只有50億人口，不可能人人都上網(wǎng)，

據(jù)估計，如果全球人口得以控制，32位的IP地址是足夠用的。但實際上，IPv4的IP地址

卻即已分配完畢，這極大地制約了Internet的發(fā)展，特別是涉及以互聯(lián)網(wǎng)為通信基礎的應用，

例如物聯(lián)網(wǎng)和智慧地址以及移動5G。

造成IPv4的IP地址不夠用的原因主要有以下4個方面：

（1）地址數(shù)量相對于人類數(shù)量有限，并且部分地址不能分配使用

大家知道，IPv4地址共分為A、B、C、D、E五大類。其中，占總地址數(shù)12%的D

類和E類地址是不能分配的,2%的特殊地址也是不能分配給用戶使用的。另外，10.0.0.0-10.

255.255.255（A類地址）、172.16.0.0-172.31.255.255（B類地址）、192.168.0.0-192.168.

255.255（C類地址）是內(nèi)部網(wǎng)絡地址，也不能分配給任何用戶，這類地址大約占1%。這樣，

只有約85%的IP地址能夠供人們分配之用。

（2）資源分配不合理

美國本土占用了74%的可分配地址空間，只有26%的可分配地址供世界其他國家使用。

據(jù)統(tǒng)計，中國2004年年底網(wǎng)民已達到9000萬，但擁有的IP地址不到5000萬個，只占IPv4

全部地址的1%,在約每2個中國人只能分享一個IP地址的同時，平均每1個美國人就享

有6個IP地址。中國全部IPv4地址加起來還不如美國的一所高校，這所高校就是美國的斯

坦福大學。據(jù)統(tǒng)計，2000年，給斯坦福大學分配的IP地址達1700萬個，而同期分配給中

國的IP地址只有900萬個（到2008年年底中國網(wǎng)民數(shù)量達2.98億，IP地址達1.8億個）。

另外，目前Internet共有13個根域名服務器，1個為主根服務器，放置在美國；其余12個

均為輔根服務器，其中美國9個、歐洲2個（位于英國和瑞典人亞洲1個（位于日本）。

（3）IP地址浪費驚人

傳統(tǒng)的IP地址是以“類”進行分配的，即一個公司或一所學校申請IP地址，分配的要

么是一個A類地址，要么是一個B類地址或C類地址。假設給一所學校分配了一個B類地

址（一個B類地址理論上可聯(lián)入65534臺計算機上網(wǎng)），而該學?？偣膊庞?000臺計算

機連入Internet網(wǎng)絡，這樣就造成了62000多個地址空間的浪費，且這些浪費的IP地址又

不能進行資源的再分配。如果給這所學校分配的是一個A類地址（一個A類地址擁有16777

21個IP地址），則其浪費更為驚人。

（4）新一代信息技術的出現(xiàn)，使得互聯(lián)網(wǎng)應用廣泛深入到人類生活中的各個方面。互聯(lián)網(wǎng)

從最初的人與人通信逐漸過渡到人與物、物與物等方面通信。人工智能與5G技術的發(fā)展，

使得人們必須具備多個獨立的互聯(lián)網(wǎng)IP地址。在物理網(wǎng)方面，需要為通信的每個終端配備

1P地址，智慧城市和智能家居要求各種電子設備需要配置獨立的IP地址，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的正

式建立也需要眾多的IP地址。這樣就將原來僅需要互聯(lián)網(wǎng)通信的計算機終端配置的IP地址

擴展到多種電子設備的應用。也就是說，人類社會對IP地址的需求擴展到生活的方方面面。

而原來IPv4只有30多億可用的IP地址遠遠無法人類社會在新的發(fā)展階段的需求。

2.NAT技術存在缺陷

為解決IP地址不足和IP地址申請困難的問題，可采用代理服務器技術和NAT技術進

行內(nèi)部網(wǎng)絡的組建。采用這種技術組網(wǎng)，只需申請少量的公用IP地址即可，但存在以下3

個方面的問題：

(1)代理服務器技術和NAT技術破壞了端到端的模型；

(2)代理服務器技術和NAT技術設備必須保持連接狀態(tài)；

(3)代理服務器技術和NAT技術不能保障端到端的網(wǎng)絡安全。

3.路由表急劇膨脹

眾所周知，IPv4是采用與網(wǎng)絡拓撲結(jié)構無關的形式來分配地址空間的，因此不能有效

地進行地址聚合。每增加一個子網(wǎng)，路由器就要增加一個表項，這樣，必將導致主干路由器

存在大量的路由表項。這種龐大的路由表項不僅增加了查找和存儲的開銷，消耗大量的網(wǎng)絡

資源，而且會降低網(wǎng)絡效率和Internet服務的穩(wěn)定性。

另一方面，由于IPv4數(shù)據(jù)報報頭長度不固定，很難用硬件電路對路由信息進行提取和

分析，大大抑制了路由器數(shù)據(jù)的吞吐率。

4.網(wǎng)絡安全機制得不到保證

IPv4的安全機制是非常弱的，大多數(shù)安全機制只建立在應用程序級，而在1P層保證安

全的手段很少。雖然IPv4中也有IPSec,但在IPv4中只是作為一個可選項來對待。

5.服務質(zhì)量得不到保障

IPv4遵循的是盡力而為的服務原則，一方面,它使得IPv4能高效地運行，但另一方面，

它對互聯(lián)網(wǎng)上不斷涌現(xiàn)的新業(yè)務和新應用缺乏有效的支持。服務質(zhì)量控制要求按端到端連接

進行，這就提出了怎樣在無連接的IP協(xié)議上實現(xiàn)服務質(zhì)量控制的問題。

1.1.2IPv6的誕生

IPv6（IPversion的是下一版本的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，也可以說是下一代互聯(lián)網(wǎng)的協(xié)議。它的提

出最初是因為隨著互聯(lián)網(wǎng)的迅速發(fā)展，IPv4定義的有限地址空間將被耗盡，地址空間的不

足必將妨礙互聯(lián)網(wǎng)的進一步發(fā)展，為了擴大地址空間，擬通過IPv6重新定義地址空間。IPv4

采用32位地址長度，只有大約43億個地址，在2015年已被分配完畢，而IPv6采用128位

地址長度，幾乎可以不受限制地提供地址。

IPv4面臨著一系列難以解決的問題，其中IP地址即將耗盡無疑是最為嚴重的。為了徹

底解決IPv4存在的問題，從1995年開始，互聯(lián)網(wǎng)工程特別小組（IETF）就著于研究開發(fā)

下一代IP協(xié)議，即IPv6。IPv6具有長達128位的地址空間，可以徹底解決IPv4地址不足

的問題，除此之外，IPv6還采用了分級地址模式、高效IP包頭、完善服務質(zhì)量QoS和IPSec

技術、主機地址自動配置、認證和加密等許多新技術。

1.1.3IPv6的特點

IPv6是為了解決IPv4所存在的一些問題和不足而提出的，同時它還在許多方面做出了

改進，如路由、自動配置等方面。經(jīng)過一個較長的IPv4和IPv6共存的時期后，IPv6最終

會完全取代IPv4在互聯(lián)網(wǎng)上占據(jù)統(tǒng)治地位。與IPv4相比，IPv6有如下特點：

1.巨大的地址

IPv6有128位地址，幾乎有無限大的地址空間。采用IPv6協(xié)議，在可預估的時間內(nèi)，不

會出現(xiàn)IP地址不夠用的狀況.

2.全新的報文結(jié)構

在IPv6報文中，報文頭包括固定頭部和擴展頭部兩部分，一些非根本性的和可選的字

段都移到了IPv6協(xié)議的基本報頭之后的擴展協(xié)議頭中，從而使主干網(wǎng)路由器能高效地處理

IPv6協(xié)議報頭。

3.簡化的報頭結(jié)構和靈活的報頭擴展

IPv6對數(shù)據(jù)報頭做了簡化，以減少處理器開銷并節(jié)省網(wǎng)絡帶寬。IPv6的報頭由一個基

本報頭和多個擴展報頭（ExtensionHeader構成，基本報頭具有固定的長度（40字節(jié)），

放置路由器所必須處理的信息。由于Internet上的絕大部分包都只是被路由器簡單地轉(zhuǎn)發(fā),

因此固定的報頭長度有助于加快路由速度。IPv4的報頭有15個域，而IPv6的只有8個域，

IPv4的報頭長度是由IHL域來指定的，而IPv6的是固定的40個字節(jié)。這就使得路由器在

處理IPv6報頭時顯得更為輕松。

與此同時，IPv6還定義了多種擴展報頭，這使得IPv6變得極其靈活，能提供對多種

應用的強力支持，同時又為以后支持新的應用提供了可能性。這些擴展報頭被放置在IPv6

報頭和上層報頭之間，它們都可以通過獨特的“下一報頭”的值來確認。除了逐跳選項報頭

(它攜帶了傳輸路徑上每一個結(jié)點都必須處理的信息)外，擴展報頭只有在它到達了IPv6

的報頭中所指定的目標結(jié)點(當多點播送時，則是所規(guī)定的每一個目標結(jié)點)時才會得到處

理。此時，在IPv6的下一報頭域中所使用的標準的解碼方法調(diào)用相應的模塊去處理第一個

擴展報頭(如果沒有擴展報頭，則處理上層報頭)。每一個擴展報頭的內(nèi)容和語義決定了是

否去處理下一個報頭。因此，擴展報頭必須按照它們在包中出現(xiàn)的次序依次處理。一個完整

的IPv6的實現(xiàn)包括下面這些擴展報頭的實現(xiàn)：逐跳選項報頭、目的選項報頭、路由報頭、

分片報頭、身份認證報頭、有效載荷安全封裝報頭、目的選項報頭。

4.簡化的路由表

IPv6使用更小的路由表。IPv6的地址分配一開始就遵循聚類(Aggregation)的原則，這

使得路由器能在路由表中用一條記錄(Entry)表示一片子網(wǎng)，大大減小了路由器中路由表

的長度，提高了路由器轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的速度。

5.層次化的地址結(jié)構

IPv6將現(xiàn)有的IP地址長度增加了3倍，由當前IPv4的32位擴充到128位，以支持大

規(guī)模數(shù)量的網(wǎng)絡結(jié)點。IPv6支持更多級別的地址層次，IPv6的設計者把IPv6的地址空間按

照不同的地址前綴來劃分，并采用了層次化的地址結(jié)構，以利于骨干網(wǎng)路由器對數(shù)據(jù)包的快

速轉(zhuǎn)發(fā)。

在IPv6可聚合全球單播地址中，其地址結(jié)構有3個層次：

(1)公共拓撲層：提供公用Internet傳送服務的網(wǎng)絡提供商和網(wǎng)絡交換群體。

(2)站點拓撲層：本地的特定站點或組織，提供本地站點之內(nèi)的傳送服務。

(3)網(wǎng)絡接口標識層：用于識別鏈路上的網(wǎng)絡接口。

IPv6定義了3種不同的地址類型。分別為單點傳送地址(UnicastAddress)＞多點傳送

地址(multicastAddress)和任意點傳送地址(AnycastAddress)。所有類型的IPv6地址都屬

于接口(interface)而不是結(jié)點(Node)。一個IPv6單點傳送地址被賦給某一個接口，而一

個接口又只能屬于某一個特定的結(jié)點，因此一個結(jié)點的任意個接口的單點傳送地址都可以用

來標識該結(jié)點。

IPv6中的單點傳送地址(單播地址)是連續(xù)的。以比特為單位的子網(wǎng)掩碼地址與帶有

CIDR的IPv4地址很類似，即一個標識符僅標識一個接口的情況。在IPv6中有多種單點傳

送地址形式，包括基于全球提供者的單點傳送地址、基于地理位置的單點傳送地址、NSAP

地址、IPX地址、結(jié)點本地地址、鏈路本地地址和兼容IPv4的主機地址等。

多點傳送地址（組播地址）是一個地址標識符對應多個接口的情況（通常屬于不同結(jié)點），

IPv6多點傳送地址用于表示一組結(jié)點。一個結(jié)點可能會屬于幾個多點傳送地址。在Internet

上進行組播是1988年隨著D類IPv4地址的出現(xiàn)而發(fā)展起來的。這個功能被多媒體應用程

序所廣泛使用，需要一個結(jié)點到多個結(jié)點的傳輸。RFC2373對于多點傳送地址進行了更為

詳細的說明，并給出了一系列預先定義的多點傳送地址.

任意點傳送地址（泛播地址）也是一個標識符對應多個接口的情況。如果一個報文要求

被傳送到一個任意點傳送地址，則它將被傳送到由該地址標識的一組接口中最近的一個（根

據(jù)路由選擇協(xié)議的距離度量方式?jīng)Q定）。任意點傳送地址是從單點傳送地址空間中劃分出來

的，因此可以使用表示單點傳送地址的任何形式。從語法上來看，它與單點傳送地址是沒有

差別的。當一個單點傳送地址被指向多于一個接口時，該地址就成為任意點傳送地址，并且

被明確指明。當用戶發(fā)送一個數(shù)據(jù)包到這個任意點傳送地址時，離用戶最近的一個服務器將

響應該用戶。這對于經(jīng)常移動和變更的網(wǎng)絡用戶大有益處。

6.即插即用的連接功能

IPv6把自動將1P地址分配給用戶的功能作為標準功能。只要計算機一連接上網(wǎng)絡便

可自動設定IP地址。該功能有兩個優(yōu)點：一是終端用戶無須花精力進行IP地址設置，二是

可以大大減輕網(wǎng)絡管理者的負擔。IPv6有兩種自動設定功能：一種是和IPv4自動設定功能

一樣的“全狀態(tài)自動配置”功能，另一種是“無狀態(tài)自動配置”功能。

在IPv4中，動態(tài)主機配置協(xié)議（DynamicHostConfigurationProtocol,DHCP實現(xiàn)了主

機IP地址及其相關配置的自動設置）。一個DHCP服務器擁有一個IP地址池，主機從

DHCP服務器租借IP地址并獲得有關的配置信息（如默認網(wǎng)關、DNS服務器等），由此

達到自動設置主機IP地址的目的。IPv6繼承了IPv4的這種自動配置功能，并將其稱為全狀

態(tài)自動配置（SlatefulAutoconfiguration）。

在無狀態(tài)自動配置（StatelessAutoconfiguration）過程中，首先主機將其網(wǎng)卡MAC

地址（48位）附加在鏈路本地地址前綴1111111010之后,產(chǎn)生一個鏈路本地單點傳送地址。

接著主機向該地址發(fā)出一個被稱為鄰居發(fā)現(xiàn)（NeighborDiscovery）的請求報文，以驗證地

址的唯一性，如果請求沒有得到回應，則表明主機自我設置的鏈路本地單點傳送地址是唯一

的，否則，主機將使用一個隨機產(chǎn)生的接口ID組成一個新的鏈路本地單點傳送地址。然后

主機以該地址為源地址，向本地鏈路中的所有路由器多點傳送一個被稱為路由請求（Router

Solicitation）的配置信息。路由器以一個包含可聚合全球單點傳送地址前綴和其他相關配置

信息的路由器公告響應該請求。主機將從路由器得到的全球地址前綴加上自己的接口ID,

自動配置成一個全球地址，然后就可以與Internet中的其他主機通信了。使用無狀態(tài)自動配

置，無須手動干預就能夠改變網(wǎng)絡中所有主機的IP地址。例如，當企業(yè)更換了連入Internet

的ISP時，將從新的ISP處得到一個新的可聚合全球地址前綴。ISP把這個地址前綴從它的

路由器上傳送到企業(yè)路由器上。由于企業(yè)路由器將周期性地向本地鏈路中的所有主機多點傳

送路由通告，因此企業(yè)網(wǎng)絡中所有主機都將通過該路由通告收到新的地址前綴，于是，它們

就會自動產(chǎn)生新的IP地址并覆蓋舊的IP地址。

使用DHCPv6進行地址自動設定，連接于網(wǎng)絡的機器需要查詢用于自動設定的DHCP服

務器才能獲得地址及其相關配置?？墒?，在家庭網(wǎng)絡中，通常沒有DHCP服務器，此外在

移動環(huán)境中往往是臨時建立的網(wǎng)絡，在這兩種情況下，當然是使用無狀態(tài)自動配置方法為宜。

7.網(wǎng)絡層的認證與加密

安全問題始終是與Internet相關的一個重要話題。由于在IP協(xié)議設計之初沒有考

慮安全性，因此在早期的Internet上時常發(fā)生諸如企業(yè)或機構網(wǎng)絡遭到攻擊、機密數(shù)據(jù)被竊

取等事件。為了加強Internet的安全性，從1995年開始，IETF著手研究制定了一套用于保

護IP通信的IP安全（IPSec）協(xié)議。IPSec是IPv4的一個可選協(xié)議，而在IPv6中是必選組

件。

IPSec的主要功能是在網(wǎng)絡層對數(shù)據(jù)分組提供加密和鑒別等安全服務，它提供了兩種安

全機制：認證和加密。認證機制使IP通信的數(shù)據(jù)接收方能夠確認數(shù)據(jù)發(fā)送方的真實身份以

及數(shù)據(jù)在傳輸過程中是否遭到更改。加密機制通過對數(shù)據(jù)進行編碼來保證數(shù)據(jù)的機密性，以

防數(shù)據(jù)在傳輸過程中被他人截獲而失密。IPSec的認證報頭AH（AuthenticationHeader）協(xié)議

定義了認證的應用方法，封裝性安全凈荷ESP（EncapsulatingSecurityPayload）協(xié)議定義

了加密和可選認證的應用方法。在實際進行IP通信時，可以根據(jù)安全需求同時使用這兩種

協(xié)議或選擇使用其中的一種。AH和ESP都可以提供認證服務，但AH提供的認證服務要

強于ESPo

IPSec定義了兩種類型的SA（安全關聯(lián)）：傳輸模式SA和隧道模式SA。傳輸模式SA

是在IP報頭（以及任何可選的擴展報頭）之后和任何高層協(xié)議（如TCP或UDP）報頭之

前插入AH或ESP報頭;隧道模式SA是將整個原始的IP數(shù)據(jù)包放入一個新的IP數(shù)據(jù)包中。

在采用隧道模式SA時，每一個IP數(shù)據(jù)包都有兩個IP報頭：外部IP報頭和內(nèi)部IP報頭。

外部IP報頭指定將對1P數(shù)據(jù)包進行IPSec處理的目的地址，內(nèi)部IP報頭指定原始IP數(shù)據(jù)

包最終的目的地址。傳輸模式SA只能用于兩個主機之間的IP通信，而隧道模式SA既可以

用于兩個主機之間的IP通信，又可以用于兩個安全網(wǎng)關之間或一個主機與一個安全網(wǎng)關之

間的IP通信。安全網(wǎng)關可以是路由器、防火墻或VPN設備。

作為IPv6的一個組成部分，IPSec是一個網(wǎng)絡層協(xié)議。它只負責其下層的網(wǎng)絡安全，并

不負責其上層應用，如Web、電子郵件和文件傳輸?shù)鹊陌踩?。也就是說，驗證一個Web會

話，依然需要使用SSL協(xié)議。不過，TCP/IPv6協(xié)議簇中的協(xié)議可以從IPSec中受益，例

如，用于IPv6的0SPFv6路由協(xié)議就去掉了用于IPv4的OSPF中的認證機制。

作為IPSec的一項重要應用，IPv6集成了虛擬專用網(wǎng)(VPN)的功能，使用IPv6可以

更容易地實現(xiàn)更為安全可靠的虛擬專用網(wǎng)。

8.服務質(zhì)量得到保證

基于IPv4的Internet在設計之初，只有一種簡單的服務質(zhì)量，即采用“盡最大努力”(Best

Effort)傳輸，從原理上講，服務質(zhì)量QoS是無保證的。文本傳輸、靜態(tài)圖像等傳輸對QoS

并無要求，但隨著IP網(wǎng)上多媒體業(yè)務增加，如IP電話、VoD、電視會議等實時應用，對傳

輸延時和延時抖動均有嚴格的要求。

IPv6數(shù)據(jù)包中有一個8位的業(yè)務流類別(Class)和一個20位的流標簽(FlowLabel)0

最早在RFC1883中定義了4位的優(yōu)先級字段，可以區(qū)分16個不同的優(yōu)先級，在RFC2460里

擴展為8位，其數(shù)值及如何使用還沒有定義。其目的是允許發(fā)送業(yè)務流的源結(jié)點和轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務

流的路由器在數(shù)據(jù)包上加上標記，并進行特殊處理。一般來說，在所選擇的鏈路上，可以根

據(jù)開銷、帶寬、延時或其他特性對數(shù)據(jù)包進行特殊處理。

一個流是以某種方式相關的一系列信息包，IP層必須以相應的方式對待它們。決定信

息包屬于同一流的參數(shù)包括源地址、目的地址、QoS、身份認證及安全性。IPv6中“流標簽”

概念的引人仍然是無連接協(xié)議，一個流可以包含幾個TCP連接，一個流的目的地址可以是

單個結(jié)點也可以是一組結(jié)點。IPv6的中間結(jié)點接收到一個信息包時，通過驗證流標簽，就

可以判斷它屬于哪個流，然后就可以知道信息包的QoS需求，進行快速轉(zhuǎn)發(fā)。

9.對移動通信的支持

移動通信與互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合將是網(wǎng)絡發(fā)展的大趨勢之一，移動互聯(lián)網(wǎng)將成為人類生活中

不可缺少的一部分，移動互聯(lián)網(wǎng)不僅僅是移動接入互聯(lián)網(wǎng)，它還提供一系列以移動性為核心

的增值業(yè)務，如查詢本地化設計信息、遠程控制工具、無線互動游戲、購物付款等。

移動IPv6的設計吸取了移動IPv4的設計經(jīng)驗，并利用了IPv6的許多新特征，所以能

夠比移動IPv4提供更多更好的功能。移動IPv6將成為IPv6協(xié)議不可分割的一部分。

10.全新的鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議

IPv6中的鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議(NeighborDiscovery)是一系列機制，用于管理相鄰結(jié)點的信

息交互。該協(xié)議能夠更加有效地應用于單播報文和組播報文，從而取代了IPv4中的地址解

析協(xié)議ARP、Internet控制報文協(xié)議ICMP,以及路由發(fā)現(xiàn)、ICMP路由重定向等功能。

1.1.4IPv6與IPv4的區(qū)別

與IPv4相比，IPv6有以下幾個方面的不同。

(1)IPv4可提供4294967296個地址，IPv6將原來的32位地址空間增大到128位，

地址數(shù)目是2降，能夠為地球上每平方米(含海洋面積)提供6.659x1023個網(wǎng)絡地址，由

此可見，在可預估的時間內(nèi)，IPv6地址是不會耗盡的。

(2)IPv4使用地址解析協(xié)議ARP,而IPv6使用多點傳播(NeighborSolicitation)消息取

代了地址解析協(xié)議ARP。

(3)IPv4中路由器不能識別用于服務質(zhì)量的QoS處理的payload(有效載荷)。IPv6中路

由器使用FlowLabel字段可以識別用于服務質(zhì)量的QoS處理的payload。

(4)IPv4網(wǎng)絡的回路測試地址為127.0.0.1,IPv6網(wǎng)絡的回路測試地址為0000:0000:

0000:0000:0000:0000:0000:0001(簡寫為::l)o

(5)在IPv4中，動態(tài)主機配置協(xié)議DHCP實現(xiàn)了主機IP地址及其相關配置的自動設置。

一個DHCP服務器擁有一個IP地址池，主機從DHCP服務器租借IP地址并獲得有關的配

置信息(如默認網(wǎng)關、DNS服務器等)，由此達到自動設置主機1P地址的目的。IPv6繼承

了IPv4的這種自動配置服務，并將其稱為全狀態(tài)自動配置，以區(qū)別于無狀態(tài)自動配置。

(6)IPv4使用Internet群組管理通信協(xié)議(IGMP)管理本機子網(wǎng)絡群組成員身份，IPv6

使用MulticastListenerDiscovery(MLD)消息取代了IGMP。

(7)內(nèi)置的安全性。IPSec由IETF開發(fā)是確保秘密、完整、真實的信息穿越公共IP網(wǎng)

的一種工業(yè)標準。在IPv6中，IPSec不再是IP協(xié)議的補充部分，而是IPv6自身所具有的功

能。IPv4只是選擇性地支持IPSec,而IPv6是全自動支持IPSec。

(8)更好地支持QoS。QoS是網(wǎng)絡的一種安全機制。通常情況下不需要QoS,但是對關

鍵應用和多媒體應用來說，QoS就十分有必要。當網(wǎng)絡過載或擁塞時，QoS能確保重要業(yè)

務量不受延遲或丟棄，同時保證網(wǎng)絡的高效運行。在IPv6的包頭中定義了如何處理與識別

傳輸，IPv6包頭中使用FlowLabel來識別傳輸，可使路由器對屬于一個流量的封包進行標

識和特殊處理。流量是指來源和目的之間的一系列封包，因為是在IPv6包頭中識別傳輸,

所以即使透過IPSec加密的封包payload,仍可實現(xiàn)對QoS的支持。

1.1.5IPv6與下一代互聯(lián)網(wǎng)絡

為了適應以IP業(yè)務為代表的數(shù)據(jù)業(yè)務的迅猛發(fā)展，以及數(shù)據(jù)業(yè)務量將大大超過話音業(yè)

務量的發(fā)展趨勢，為了適應客戶服務器等應用方式引起的網(wǎng)絡流量分布變化，為了支持層出

不窮、越來越多的網(wǎng)上應用，世界各國都在探索與試驗可持續(xù)發(fā)展下一代互聯(lián)網(wǎng)絡。下一代

互聯(lián)網(wǎng)絡技術的出現(xiàn)使運營商們開始投入對下一代互聯(lián)網(wǎng)絡的研究和探索。目前，中國的電

信運營商已經(jīng)開始了下一代互聯(lián)網(wǎng)絡的試驗網(wǎng)絡建設，很多高校也開始進行IPv6的試驗與

建設。與此同時，以軟交換、IPv6等為核心的下一代互聯(lián)網(wǎng)絡技術日趨成熟，國內(nèi)外各大

通信廠商相繼推出基于下一代互聯(lián)網(wǎng)絡的產(chǎn)品和技術。隨著業(yè)務需求和技術的發(fā)展以及網(wǎng)絡

體系結(jié)構的演變，下一代互聯(lián)網(wǎng)絡已經(jīng)成為通信網(wǎng)絡發(fā)展的熱點。

下一代互聯(lián)網(wǎng)絡將是IP網(wǎng)絡、光網(wǎng)絡、無線網(wǎng)絡的世界，是基于IPv6協(xié)議的網(wǎng)絡。從

核心網(wǎng)到用戶終端，信息的傳遞以IPv6的形式進行。除了互聯(lián)網(wǎng)的各種應用不斷深入和普

及外，各種傳統(tǒng)的電信業(yè)務也不斷向基于IPv6的網(wǎng)絡轉(zhuǎn)移。寬帶的發(fā)展需求推動了光通信

的快速發(fā)展，光通信技術現(xiàn)已滲入網(wǎng)絡的各個層面，從廣域網(wǎng)、城域網(wǎng)，一直到局域網(wǎng)，從

長途網(wǎng)、本地網(wǎng)、接入網(wǎng)，一直到用戶駐地網(wǎng)，光纖寬帶網(wǎng)的發(fā)展為日益廣泛的寬帶應用提

供了廣闊的發(fā)展前景。無線使人們擺脫了線纜的束縛，可以不受地理位置限制隨時隨地地獲

得通信與信息服務。近幾年移動通信在全球的快速發(fā)展也證明，移動通信方式將逐漸占領傳

統(tǒng)有線網(wǎng)的中心舞臺，把網(wǎng)絡從地上的線纜移至空中的無線電波。

1.1.6IPv6的基本術語

為了讓讀者能更好地理解IPv6技術及本書的內(nèi)容，在這里，對一些關鍵術語加以解釋。

IPv6的一些主要術語的含義如圖1-1所示。

其他下阿

圖1-1IPv6術語的含義及關系

結(jié)點：在IPv6網(wǎng)絡上運行的設備，包括主機、交換機、路由器、智能家電、交通運輸工具

及通信產(chǎn)品等。

路由器：一種連接多個網(wǎng)絡的網(wǎng)絡連接設備。在IPv4網(wǎng)絡中，路由器主要用于不同網(wǎng)絡的

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，而在IPv6網(wǎng)絡中，路由器除具有網(wǎng)絡數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的功能以外，還能將一些諸如前

綴信息等配置信息向外通告。

主機：只能接收數(shù)據(jù)而不能轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的結(jié)點。值得注意的是，IPv6網(wǎng)絡中的主機還包括家

用電器、交通運輸工具等。

上層協(xié)議：位于IPv6之上的一層協(xié)議，將IPv6用做運輸工具。上層協(xié)議主要包括Internet

層協(xié)議（如ICMPv6）和運輸層協(xié)議（如TCP和UDP）,但不包括應用層協(xié)議。例如，可

把TCP和UDP協(xié)議當做運輸工具的FTP、DNS等。

網(wǎng)段：以二層交換機為邊界的同一鏈路網(wǎng)絡的一部分，以單一介質(zhì)組成。

鏈路：以路由器為邊界的一個或多個局域網(wǎng)段。

子網(wǎng)：使用相同的64位IPv6地址前綴的一個或多個鏈路。與IPv4子網(wǎng)不同的是，IPv6

子網(wǎng)可以被內(nèi)部子網(wǎng)路由器分為幾個部分。

網(wǎng)絡：由路由器連接起來的兩個以上（含兩個）的多個子網(wǎng)。

鄰結(jié)點（鄰居）：連接在同一鏈路上的結(jié)點。

IP地址：128位地址。

鏈路MTU：可以在一條鏈路上發(fā)送的最大傳輸單元。

路徑MTU（PMTU）：在IPv6網(wǎng)絡中，從源結(jié)點到目標結(jié)點的一條路徑上，在本地不實

行數(shù)據(jù)分段的情況下發(fā)送的最大長度的IPv6數(shù)據(jù)包。

6Bone:IPv6示范網(wǎng)。

6REN:IPv6研究與教育網(wǎng)。

鏈路本地地址范圍：以路由器為邊界的一個或多個局域網(wǎng)段上的主機。

站點本地地址范圍：具有內(nèi)部地址（類似于IPv4的私有地址）的主機。

結(jié)點本地地址范圍：包括鏈路本地地址范圍和站點本地地址范圍的結(jié)點。

組織機構范圍：面向一個組織機構的主機。

家鄉(xiāng)地址：分配給移動結(jié)點的永久的IP地址，屬于移動結(jié)點的家鄉(xiāng)鏈路。標準的IP路由機

制會把發(fā)給移動結(jié)點家鄉(xiāng)地址的分組發(fā)送到其家鄉(xiāng)鏈路。當移動結(jié)點在家鄉(xiāng)鏈路上有多個家

鄉(xiāng)子網(wǎng)前綴時，可以有多個家鄉(xiāng)地址。

家鄉(xiāng)代理：移動結(jié)點在家鄉(xiāng)鏈路上的一個路由器。移動結(jié)點向其注冊當前的轉(zhuǎn)交地址。

當移動結(jié)點不在家鄉(xiāng)時，家鄉(xiāng)代理截獲家鄉(xiāng)鏈路上發(fā)往移動結(jié)點的數(shù)據(jù)包，進行封裝后，通

過隧道發(fā)送給移動結(jié)點注冊的轉(zhuǎn)交地址。

轉(zhuǎn)交地址：移動結(jié)點訪問外地鏈路時將獲得一個與它相關聯(lián)的IP地址，這個地址就稱為轉(zhuǎn)

交地址。轉(zhuǎn)交地址的子網(wǎng)前綴是“外地子網(wǎng)前綴”。移動結(jié)點可以同時有多個轉(zhuǎn)交地址（這些

轉(zhuǎn)交地址有不同的子網(wǎng)前綴），向移動結(jié)點的家鄉(xiāng)代理注冊的那一個轉(zhuǎn)交地址稱為“主轉(zhuǎn)交

地址”。

1.2IPv6的發(fā)展

1.2.1IPv6在國際上的發(fā)展

1.IPv6在國外的發(fā)展

IPv4標準是于20世紀70年代制定的，當時IPv4標準的設計者原本只是將其用于異

種計算機互聯(lián)，因此沒有預料到IP網(wǎng)絡會達到今天的發(fā)展速度和規(guī)模，更沒有想到它能夠

和通信技術相融合并成為信息通信產(chǎn)業(yè)的一部分。事實上，在20世紀90年代初期，互聯(lián)

網(wǎng)專家們已經(jīng)意識到了IPv4地址容量不足的問題，因此開始了IPv6的研究和制定工作，并

預言IPv6將會在20世紀90年代末進入商用。但由于版本的升級換代涉及硬件、軟件、兼

容性、應用、成本、產(chǎn)業(yè)、需求等一系列問題，更由于IETF同時也制定了包括CIDR和VLSM

等在內(nèi)的提高IPv4使用效率的一系列標準，使得IP網(wǎng)絡一直采用IPv4標準到現(xiàn)在。然

而隨著新業(yè)務的不斷發(fā)展，IPv4已逐漸不能滿足需求。

IPv6標準的制定工作是從1992年開始的，經(jīng)過4年左右的發(fā)展時間，IPv6標準體系已經(jīng)

基本完善。在這個過程中，IPv6逐步優(yōu)化了協(xié)議體系結(jié)構，為其業(yè)務發(fā)展創(chuàng)造了條件。

2.IPv6發(fā)展大事記

1993年，IETF成立了IPng工作小組，開始IPv6的研究工作。

1994年，IPng提出下一代IP網(wǎng)絡協(xié)議IPv6的推薦版本。

1995年，IPng完成了IPv6的協(xié)議文本。

1996年，IPng成立全球IPv6試驗床：6BONE-

1998年,啟動面向?qū)嵱玫腎Pv6教育科研網(wǎng)：6RENo

1999年，完成TETF要求的協(xié)議審定和測試。

2000年，成立IPv6論壇，開始分配IPv6地址，IPv6協(xié)議文本成為標準草案。

2001年，多數(shù)操作系統(tǒng)開始支持IPv6,如WindowsXP、Linux、Silaris等。

2003年，IPv6協(xié)議完成，下一代互聯(lián)網(wǎng)概念成形；各主流廠家開始推出IPv6網(wǎng)絡產(chǎn)品。

2004年，新一代網(wǎng)絡開始實施。

2005年，美國GENI成立，西方新一代網(wǎng)絡概念出現(xiàn)。

2006年，美國FIND、歐盟FGI計劃成立。

2007年，ISO提出未來網(wǎng)絡計劃，未來網(wǎng)絡概念誕生。

2008年，歐盟開始實施未來網(wǎng)絡計劃。

3.國際部IPv6站點

12.2.IPv6在我國的發(fā)展

IPv6是伴隨著下一代互聯(lián)網(wǎng)(NGO的研究和試驗而逐步得到應用和發(fā)展的。在國外，以

美國Internet2的Abilene、亞太地區(qū)的APAN和歐共體的GEANT為連接主體，已經(jīng)初步

形成了大規(guī)模的NGI研究試驗環(huán)境。該研究試驗環(huán)境有2.5~IOGb/s的主干網(wǎng)速度，提供組

播、服務質(zhì)量控制等多種網(wǎng)絡服務，支持IPv6的研究開發(fā)，為下一代互聯(lián)網(wǎng)提供重大應用

服務。此外，在歐洲的30個國家中目前已經(jīng)建設了26個國家性的科研、教育IPv6實驗網(wǎng)，

法國在其中扮演領導者角色。法國電信于1996年開始進行第一個IPv6路由器測試，2002

-2004年，IPv6在高速網(wǎng)絡的各個方面獲得了較大的發(fā)展。在由IPv4向IPv6網(wǎng)絡的過渡移

植方面，法國電信研究中心己經(jīng)開展了一系列商業(yè)模式的應用，如視頻通信、元線移動業(yè)務、

組播的IPv6業(yè)務等。

我國開展IPv6的研究工作相對較晚，但近幾年國家自然科學基金委員會、教育部、中

科院、863計劃等都開展了相關課題和項目的研究，同時也廣泛開展了與國際上有關國家在

IPv6研究及下一代互聯(lián)網(wǎng)建設等方面的合作和溝通，特別是連續(xù)幾年在北京舉辦的全IPv6

高峰論壇，大大推動了IPv6在我國的研究和應用。

6TNet(IPv6TelecomTrialNetwork):下一代IP電信試驗網(wǎng)，是由信息產(chǎn)業(yè)部電信研究

院和天地互連信息技術有限公司聯(lián)合發(fā)起的試驗項目，國內(nèi)外電信運營商和廠商廣泛參與并

合作。該項目以商用試驗為目標，致力于IPv6產(chǎn)業(yè)化進程中的關鍵技術研究、組網(wǎng)、過渡

策略、協(xié)議標準制定、測試、業(yè)務開發(fā)及商業(yè)模型研究等，為下一步大規(guī)模的IPv6商用提

供經(jīng)驗，加速我國IPv6產(chǎn)業(yè)化進程。該項目從2002年5月起建設了3個骨干結(jié)點和1個

CPN結(jié)點，并連接至國際最大的IPv6試驗網(wǎng)6Bone。網(wǎng)絡結(jié)點間通過2.5Gbps光纖連接,

運行NativeIPv6協(xié)議，目前已開展了多項應用，如IPv6視頻會議和視頻點播、IPv6網(wǎng)絡

監(jiān)控系統(tǒng)、IPv6無線PDA、IPv4/IPv6雙協(xié)議終端和服務器操作系統(tǒng)等。

1.2.3IPv6的發(fā)展前景

1.IPv6是互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)化的必然要求

隨著新型服務的出現(xiàn).用戶的期望越來越高。正像預計的那樣,數(shù)據(jù)流量呈爆發(fā)性增長,

同時也隨之產(chǎn)生了對IP地址的大量需求，這將使現(xiàn)在基于IPv4的系統(tǒng)不堪重負。

除了能夠提供足夠的地址空間外，IPv6還將使互聯(lián)網(wǎng)更具健壯性和安全性，同時也提高了

效率和可操作性。對互聯(lián)網(wǎng)安全可靠的訪問將使最終用戶受益，而運營商則能簡化網(wǎng)絡結(jié)構,

降低投資和運營的戚本。隨著信息時代的到來，及早投資IPv6規(guī)劃的網(wǎng)絡企業(yè)將會獲得明

顯的競爭優(yōu)勢。

2.IPv6必將帶來全新的服務體驗

IPv6通過自動識別機能、無限大的地址空間、網(wǎng)絡安全設置，能對每個終端（包括無線終

端）、每個家電、每個生產(chǎn)流程、每個感應器都進行IP全球化管理，宣告了信息化新時代

的到來。

在以IPv6為核心技術的下一代互聯(lián)網(wǎng)絡上可以實現(xiàn)現(xiàn)有IPv4網(wǎng)絡所提供的全部通信

業(yè)務，更重要的是，IPv6所提供巨大的地址空間以及所具有的諸多優(yōu)勢和功能，使其成為

構筑下一代互聯(lián)網(wǎng)絡的重要基礎，并使提供語音、數(shù)據(jù)、視頻融合的高品質(zhì)、多樣化通信服

務的下一代互聯(lián)網(wǎng)絡的實現(xiàn)成為可能?界時.，從移動終端、汽車到自動售貨機、報警系統(tǒng)、

照相機乃至鑰匙環(huán)和其他各種各樣的產(chǎn)品都可以實現(xiàn)時時在錢，一個個IPv6信息孤島最終

連成強大的網(wǎng)絡，人們將獲得全新的信息與通信服務體驗。

3.實現(xiàn)端到端實時通信

端到端實時通信是通信業(yè)務的基本特征，同時也是下一代互聯(lián)網(wǎng)絡的本質(zhì)特征和發(fā)展方

向，是互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)化的必然要求。傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)的“終端-服務器型服務”模式無法滿足這一需

求，制約了互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展，勢必將被以IPv6為基本核心技術的下一代互聯(lián)網(wǎng)絡所取

代。

4.語音、數(shù)據(jù)和視頻的融合業(yè)務

將來，所有的電信服務和信息服務，包括話音、數(shù)據(jù)和視頻業(yè)務都會使用下一代互聯(lián)網(wǎng)

絡。下一代互聯(lián)網(wǎng)絡將逐漸取代電路交換網(wǎng)和構成現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)的IP網(wǎng)，除了提供原來在這

些網(wǎng)上提供的服務之外，運營商還將利用下一代互聯(lián)網(wǎng)絡的多業(yè)務能力，提供新的服務，創(chuàng)

造新的收入增長點。近期提供的服務主要有以下幾種：

（1）應用服務提供：應用軟件的遞送和支持、電子商務服務。

（2）綜合話音和數(shù)據(jù)業(yè)務：下一代互聯(lián)網(wǎng)絡具有把話音和數(shù)據(jù)綜合在一起的能力，這種業(yè)

務包括Web呼叫中心、統(tǒng)一傳信和多媒體會議。

5.IPv6與3Gpp網(wǎng)絡（IPv5與5G關系需要補充）

3GPP是移動網(wǎng)絡的一個標準化組織，IPv6己經(jīng)被3Gpp組織所采納，其發(fā)布的第5版

文件中規(guī)定在IP多媒體核心網(wǎng)中將采川IPv6協(xié)議。這個核心網(wǎng)將處理所有3G網(wǎng)絡中的多

媒體數(shù)據(jù)包。(已過時)

6.滿足移動終端的指數(shù)型增長

IPv6與移動通信的結(jié)合將為目前的互聯(lián)網(wǎng)開拓一個全新的領域一一移動互聯(lián)網(wǎng)。無線

網(wǎng)絡將成為IPv6的一個重要的應用領域。移動互聯(lián)網(wǎng)上有許多新型而精彩的服務，IPv6

將是實現(xiàn)這些服務的關鍵。不久的將來，當每個人都需要攜帶一個或多個移動終端時;IPv6

將為所有的移動終端提供唯一的IP地址。除了IPv6的其他優(yōu)點外，單憑這一項功能就

可以實現(xiàn)個人之間的直接通信。

7.滿足豐富的移動互聯(lián)業(yè)務需求

通過移動互聯(lián)網(wǎng)，能夠在移動中購買商品和服務，其移動設備將成為元錢錢包，人們能

夠隨時隨地以在線方式選購商品或服務,并為之付款;能夠使用移動設備查詢飛機的航班、

旅游景點的簡要情況，以便做出最后的安排：能夠利用同一設備查找地圖以及要參觀的地

方，還能夠找到距離最近的餐館：如果是駕車外出，安裝在汽車里的無線設施將提供實時

定位功能，同時也起到導航和安全保護的作用。

此外，在不遠的未來，家電廠商們將開發(fā)出新一代的信息家電，即除了計算機之外，還

可給電視機、冰箱、微波爐、空調(diào)、洗衣機等家用電器分配IP地址，以利于它們與Internet

的連接。當信息家電與Internet連接后，外出的人就可遠程操縱和控制家中的空調(diào)、冰箱等,

例如，可以通過網(wǎng)絡下載做菜程序，自動設定溫度和作業(yè)時間，減少做菜的手續(xù)。

8.滿足高速網(wǎng)絡的發(fā)展需求

IPv6協(xié)議可以從根本上優(yōu)化路由器的傳輸效率，使得目前的各種寬帶傳輸技術邁上一

個新的臺階。到那時，困擾網(wǎng)民的網(wǎng)絡速度問題，將得到徹底的解決，人們可以舒舒服服地

待在家里，享受超高速網(wǎng)絡所帶來的快樂。信息家電連上光纖后，更可直接以交互方式收

看電影，聽音樂和廣播。股民即使在家中，也能通過光纖網(wǎng)絡和證券公司等金融機構的業(yè)務

員在電視上交談，并進行交易。

1.2.4CERNET和CERNET2

I.CERNET

中國教育和科研計算機網(wǎng)CERNET(ChinaEducationandResearchNetwork)于1994年啟動,

由國家計委投資，國家教委主持建設。CERNET的目標是建設一個全國性的教育科研基

礎設施，利用先進實用的計算機技術和網(wǎng)絡通信技術，把全國大部分高等院校和有條件的中

小學連接起來，改善教育環(huán)境，提供資源共享，推動我國教育和科研事業(yè)的發(fā)展。該項目由

清華大學、北京大學等10所高等學校承擔建設，網(wǎng)絡總控中心設在清華大學。

CERNET包括全國主干網(wǎng)、地區(qū)網(wǎng)、省級網(wǎng)絡中心和校園網(wǎng)4級層次結(jié)構。CERNET網(wǎng)

管中心負責主干網(wǎng)的規(guī)劃、實施、管理和運行。地區(qū)網(wǎng)絡中心分別設在北京、上海、南京、

沈陽、西安、廣州、武漢、成都等高等學校集中的地區(qū)，這些地區(qū)網(wǎng)絡中心作為主干網(wǎng)的結(jié)

點負責為該地區(qū)的校園網(wǎng)提供接入服務。整個工作分兩期進行。首期工程（1994-1995年）

著重于各級網(wǎng)絡中心的建設、主干網(wǎng)的建設國際通道的建立，CERNET計劃建立3條國

際專線和Internet相連。1995年底已開通了連接美國的128Kbps國際專線和全國主干

網(wǎng)（共11條64KbpsDDN的專線），當時有100多所高校實現(xiàn)了與CERNET的連

網(wǎng)。第二期工程（1996-2000年），全國大部分高等院校入網(wǎng)，而且將有條件的中學、小

學連入CERNET中。同時，將提高主干網(wǎng)的傳輸速率，并采用各種最新技術為全國教育科

研部門提供更豐富的網(wǎng)絡資源和信息服務。

CERNET分4級管理，分別是全國網(wǎng)絡中心、地區(qū)網(wǎng)絡中心和地區(qū)主結(jié)點、省級網(wǎng)絡中心

及省級結(jié)點、校園網(wǎng)。CERNET全國網(wǎng)絡中心設在清華大學，負責全國主干網(wǎng)的運行管理。

地區(qū)網(wǎng)絡中心和地區(qū)主結(jié)點分別設在清華大學、北京大學、北京郵電大學、上海交通大學、

西安交通大學、華中科技大學、華南理工大學、成都電子科技大學、東南大學、東北大學等

10所高校，負責地區(qū)網(wǎng)的運行管理和規(guī)劃建設。

CERNET省級網(wǎng)絡中心及省級結(jié)點設在36個城市的38所大學，分布于全國除臺灣省外

的所有省、市、自治區(qū)。

CERNET已經(jīng)有28條國際和地區(qū)性信道，與美國、加拿大、英國、德國、日本和中國香

港特區(qū)連網(wǎng)。與CERNET連網(wǎng)的大學、中小學等教育和科研單位達數(shù)千家（其中高等學

校1000多所），聯(lián)網(wǎng)主機數(shù)百萬臺，個人用戶達到數(shù)千萬人。

CERNET是我國開展現(xiàn)代遠程教育的重要平臺。為了滿足國家“面向21世紀教育振興行

動計劃”中遠程教青工程的要求，1999年，CERNET開始建設自己的高速主干網(wǎng)。利用

國家現(xiàn)有光纖資源，在國家和地方的共同投入下，到2001年底，CERNET已經(jīng)建成20

000km的DWDM/SDH高速傳輸網(wǎng)，覆蓋我國近30個主要城市，主干總?cè)萘靠蛇_

40Gbps；在此基礎上，CERNET高速主干網(wǎng)已經(jīng)升級到2.5Gbps,155Mbps的CERNET

中高速地區(qū)網(wǎng)已經(jīng)連接到我國35個重點城市，全國已經(jīng)有數(shù)百所高校的校園網(wǎng)以100?

1000Mbps的速率接CERNET。

CERNET2

第二代中國教育和科研計算機網(wǎng)CERNET2是“中國下一代互聯(lián)網(wǎng)示范工程CNGI”

中最大的核心網(wǎng)和唯一學術網(wǎng)，它以2.5~1OGbps的速率連接全國20個主要城市的

CERNET2主干網(wǎng)的核心結(jié)點，為全國幾百所高校和科研單位提供l~10Gbps的高速IPv6

接人服務，并通過中國下一代互聯(lián)網(wǎng)交換中心CNGL6IX,高速連接國內(nèi)外下一代互聯(lián)網(wǎng)，

將成為我國研究下一代互聯(lián)網(wǎng)技術、開發(fā)重大應用、推動下一代互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要基礎

設施。

CERNET2主干網(wǎng)子2005年建成。它的大部分采用了我國自主研制的具有自主知識產(chǎn)

權的世界上先進的IPv6核心路由器，連接了全國20個主要城市的25個CERNET2主干

網(wǎng)的核心結(jié)點和數(shù)百所高校和科研單位，成為目前世界上規(guī)模最大的純IPv6下一代互聯(lián)網(wǎng)

主干網(wǎng)，也為我國基于IPv6的下一代互聯(lián)網(wǎng)技術研究提供了廣闊的試驗環(huán)境。

CERNET2國際主干拓撲結(jié)構如圖1-5所示，CERNET2國內(nèi)主干拓撲結(jié)構如圖1-6

所示。

3.CERNET2是中國下一代互聯(lián)網(wǎng)示范工程的核心

第二代中國教育和科研計算機網(wǎng)CERNET2是我國下一代互聯(lián)網(wǎng)示范工程CNGI最

大的核心網(wǎng)和唯一的全國性學術網(wǎng)，是目前世界上規(guī)模最大的采用純IPv6技術的下一代互

聯(lián)網(wǎng)主干網(wǎng)。

CERNET2主于網(wǎng)將充分利用CERNET的全國高速傳輸網(wǎng)，以2.5~10Gbps的傳輸速率

連接全國20個主要城市的CERNET2核心結(jié)點，實現(xiàn)全國數(shù)百所高校下一代互聯(lián)網(wǎng)IPv6

的高速接入，同時為全國其他科研院所和研發(fā)機構提供下一代互聯(lián)網(wǎng)IPv6高速接入服務，

并通過中國下一代互聯(lián)網(wǎng)交換中心CNGL6IX,高速連接國內(nèi)外下一代互聯(lián)網(wǎng)。

CERNET2主干網(wǎng)采用純IPv6協(xié)議，為基于IPv6的下一代互聯(lián)網(wǎng)技術研究提供了廣闊的

試驗環(huán)境。CERNET2還將部分采用我國自主研制具有自主知識產(chǎn)權的世界上先

歐盟

圖1-6CERNET2試驗網(wǎng)國內(nèi)連接拓撲結(jié)構圖

進的IPv6核心路由器，將成為我國研究下一代互聯(lián)網(wǎng)技術、開發(fā)基于下一代互聯(lián)網(wǎng)的重大

應用、推動下一代互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關鍵性基礎設施。

中國教育和科研計算機網(wǎng)CERNET始建于1994年，是中國第一個采用IPv4技術的

全國性互聯(lián)網(wǎng)，對中國互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展具有重大示范意義。CERNET從1998年開始進行下一

代互聯(lián)網(wǎng)研究與試驗，建成IPv6試驗床CERNET-IPv6?2000年在北京地區(qū)建成中國第

一個下一代互聯(lián)網(wǎng)NSFCNET和中國下一代互聯(lián)網(wǎng)交換中心DRAGONTAP,并代表中國

參加國際下一代互聯(lián)網(wǎng)組織，實現(xiàn)了與國際下一代互聯(lián)網(wǎng)的互連。2001年，CERNET提

出建設全國性下一代互聯(lián)網(wǎng)CERNET2的計劃。2003年8月，CERNET2計劃被納入由

國家發(fā)改委等八部委聯(lián)合領導的中國下一代互聯(lián)網(wǎng)示范工程CNGL

2003年10月，連接北京、上海和廣州3個核心結(jié)點的CERNET2試驗網(wǎng)率先開通，并

投入試運行。2004年1月15日，包括美國Internet2、歐盟GEANT和中國CERNET在

內(nèi)的全球最大的學術互聯(lián)網(wǎng)，在位于比利時首都布魯塞爾的歐盟總部向全世界宣布，同時開

通了全球IPv6下一代互聯(lián)網(wǎng)服務。

2004年3月，CERNET2試驗網(wǎng)正式向用戶提供IPv6下一代互聯(lián)網(wǎng)服務。

4.CERNET2的特點

CERNET2具有下列特點：

?是中國第一個IPv6國家主干網(wǎng)；

?是目前世界上規(guī)模最大的純IPv6主干網(wǎng)；

.建成中國下一代IPv6網(wǎng)交換中心；

?采用了自主開發(fā)的關鍵設備及技術，為下一代互聯(lián)網(wǎng)帶動的產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟打下了堅實基礎。

5.CERNET2建設的內(nèi)容

(DCERNET2主干網(wǎng)和用戶網(wǎng)

CERNET2采用主干網(wǎng)和用戶網(wǎng)二級結(jié)構，主干網(wǎng)采用純IPv6協(xié)議。

CERNET2主干網(wǎng)基于CERNET高速傳輸網(wǎng)，以2.5~10Gbps的傳輸速率，連接分布在北

京、上海、廣州等20個城市的CERNET2核心結(jié)點。CERNET2全國網(wǎng)絡中心位于清華

大學。

用戶網(wǎng)主要是全國高?；蚩蒲袉挝坏难芯吭囼灳W(wǎng)。用戶網(wǎng)通過IPv6協(xié)議，采用高速城域網(wǎng)、

直連光纖或高速長途線路等多種方式接入CERNET2核心結(jié)點。北京大學、清華大學等200

多所著名高校將成為CERNET2的第二批用戶。

(2)CERNET2核心結(jié)點

在北京、上海、廣州等20個城市建立CERNET2核心結(jié)點。每個核心結(jié)點為10個以上用

戶提供l~10Gbps的IPv6高速接入服務，北京核心結(jié)點為30個以上用戶網(wǎng)提供1~

lOGbps的IPv6高速接入服務。

(3)國內(nèi)/國際互聯(lián)中心CNGI-6IX

在清華大學建成中國下一代互聯(lián)網(wǎng)國內(nèi)/國際交換中心CNGHX,為國內(nèi)其他下一代互聯(lián)

網(wǎng)提供l~10Gbps的互連；與北美、歐洲、亞太等國際下一代互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)45?155Mbps的

互連。

CERNET2與CNGI

中國下一代互聯(lián)網(wǎng)示范工程C