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IPv6技术白皮书

关键词：IPv6 ISATAP NAT-PT

摘要：本文介绍了IPv6的产生背景和技术要点和组网策略

缩略语清单：

缩略语英文全名中文解释ND Neighbour Discovery Protocol 邻居发现协议

PMTUD Path MTU Discovery Protocol 路径MTU发现协议

ISATAP Intra-Site Automatic Tunnel Addressing

Protocol

站点内自动隧道地址协议

NAT-PT Network Address Translation-Protocol

Translation

网络地址转换－协议转换

Teredo Tunneling IPv6 over UDP through NATs IPv6 使用IPv4 UDP隧道穿越NAT

RIPng Route Information Protocol Next Generation下一代RIP协议

OSPFv3 Open Short Path First Prtocol Version 3 开放最短路径优先协议版本3

BGP4+ Boarder Gateway Protocol 4＋边际网关协议4+

MLD Multicast Listener Discovery 组播侦听协议

PIM-SM Protocol Indepent Multicast-Sparse Mode 协议无关组播－稀疏模式

PIM-DM Protocol Indepent Multicast-Dense Mode 协议无关组播－密集模式

1 概述 (4)

2 技术应用背景 (4)

2.1 IPv6产生的背景 (4)

2.2 技术优点 (6)

3 特性介绍 (11)

3.1 IPv6报文格式 (11)

3.1.1 IPv6报文基本头格式 (11)

3.1.2 IPv6报文扩展头格式 (13)

3.1.3 IPv6 ICMP报文格式 (15)

3.2 IPv6地址结构定义 (15)

3.2.1 IPv6地址表示 (15)

3.2.2 IPv6地址前缀表示 (16)

3.2.3 IPv6地址分类 (16)

3.2.4 IPv6单播地址 (17)

3.2.5 IPv6泛播地址 (18)

3.2.6 IPv6多播地址 (19)

3.2.7 嵌入IPv4地址的IPv6地址 (21)

3.2.8 IPv6中特殊的地址 (22)

3.2.9 节点和路由器必须支持的IPv6地址 (22)

3.3 IPv6地址分配 (23)

3.3.1 全球单播地址空间分配 (23)

3.3.2 IPv6实验网络地址分配（6BONE） (24)

4 IPv6基本功能 (24)

4.1 IPv6邻居发现协议 (24)

4.1.1 邻居发现 (25)

4.1.2 路由器发现 (26)

4.1.3 IPv6无状态地址自动配置 (28)

4.1.4 重定向 (28)

4.2 IPv6路径MTU发现协议 (28)

4.3 IPv6域名解析 (29)

5 IPv4向IPv6过渡技术 (30)

5.1 IPv6/IPv4双协议栈 (31)

5.1.1 双栈 (31)

5.1.2 DSTM (31)

5.2 IPv6穿越IPv4隧道技术 (33)

5.2.2 IPv6手工配置隧道 (34)

5.2.3 IPv4兼容自动隧道 (34)

5.2.4 6to4自动隧道 (35)

5.2.5 ISATAP隧道 (37)

5.2.6 IPv6 over IPv4 GRE隧道 (39)

5.2.7 隧道代理 (39)

5.2.8 6over4机制 (40)

5.2.9 6PE (41)

5.2.10 Teredo隧道 (42)

5.3 IPv6与IPv4互通技术 (42)

5.3.1 SIIT (43)

5.3.2 NAT-PT (44)

5.3.3 BIS (47)

5.3.4 BIA (48)

5.3.5 TRT (49)

5.3.6 Socket IPv4/IPv6网关 (50)

6 IPv6路由技术 (51)

6.1 IPv6单播路由协议 (51)

6.1.1 RIPng (51)

6.1.2 OSPFv3 (51)

6.1.3 ISISv6 (52)

6.1.4 BGP4+ (52)

6.2 IPv6多播路由协议 (53)

6.2.1 MLDv1 Snooping (53)

6.2.2 MLDv1 (53)

6.2.3 PIM-SM (53)

6.2.4 PIM-DM (53)

7 IPv6部署策略 (53)

8 相关协议标准 (55)

1 概述

IPv6（Internet Protocol Version 6，因特网协议版本6）是网络层协议的第二代标

准协议，也被称为IPng（IP Next Generation，下一代因特网），它是IETF

（Internet Engineering Task Force，Internet工程任务组）设计的一套规范，是

IPv4的升级版本。IPv6和IPv4之间最显著的区别为：IP地址的长度从32比特增加到

128比特。

2 技术应用背景

2.1 IPv6产生的背景

IPv6是IPv4的未来替代协议。

IPv4协议是目前广泛部署的因特网协议，从1981年最初定义（RFC791）到现在已

经有20多年的时间。IPv4协议简单、易于实现、互操作性好，IPv4网络规模也从最

初的单个网络扩展为全球范围的众多网络。

然而，随着因特网的迅猛发展，IPv4设计的不足也日益明显，主要有以下几点：

z IPv4地址空间不足

IPv4地址采用32比特标识，理论上能够提供的地址数量是43亿。但由于地址分配

的原因，实际可使用的数量不到43亿。另外，IPv4地址的分配也很不均衡：美国占

全球地址空间的一半左右，而欧洲则相对匮乏；亚太地区则更加匮乏（有些国家分

配的地址还不到256个）。随着因特网发展，IPv4地址空间不足问题日益严重。

z骨干路由器维护的路由表表项数量过大

由于IPv4发展初期的分配规划的问题，造成许多IPv4地址块分配不连续，不能有效

聚合路由。针对这一问题，采用CIDR以及回收并再分配IPv4地址，有效抑制了全

球IPv4 BGP路由表的线性增长。但目前全球IPv4 BGP路由表仍不断在增长，已经

达到17万多条，经过CIDR聚合以后的BGP也将近10万条。日益庞大的路由表耗用

内存较多，对设备成本和转发效率都有一定的影响，这一问题促使设备制造商不断

升级其路由器产品，提高其路由寻址和转发的性能。

z不易进行自动配置和重新编址