互联网已成为人类通信史上的里程碑。作为互联网协议簇的核心,IPv4取得了巨大成功。近些年来,随着互联网规模爆炸式地增长,互联网对IP地址的需求越来越迫切,而IPv4地址全部耗尽已经成为不争的事实,这严重制约了互联网的发展。IPv6适时而生,它具有几乎无限的地址空间,迅速成为亿万用户、广大网络运营商、设备供应商和内容服务商的聚焦点。而IPv6协议与IPv4协议不兼容,做好基于IPv6下一代互联网的平稳过渡,具有重要的社会价值和现实意义。IPv6过渡场景繁多复杂,技术方案缺乏总体架构,各类IPv6过渡单元技术优劣势并存,使得IPv6过渡技术面临着各方面巨大的挑战。为此,许多互联网研究院所及相关专家学者积极开展对IPv6过渡技术研究。

由于IPv6过渡技术难度较大,现有相关书籍大部分是对IPv6具体协议或传统IPv6过渡技术的描述,无法满足业界对IPv6过渡技术的实际需求。作者依托国家下一代互联网示范工程CNGI,参与了IPv6过渡技术的研究与应用,对各类过渡技术有着较为深刻的理解。本书内容涉及对整体过渡框架的分析,梳理各类过渡技术之间的相互依存关系,阐述前沿过渡技术4over6,具有丰富的研究成果,并可从参考文献中获取最新技术进展。本书是作者多年来对IPv6过渡研究经验的凝练和总结,力图提供给业界准确、全面、权威的IPv6过渡技术知识,为推进我国IPv6商用步伐提供支持。

全书共分为10章,是以IPv6具体协议为基础,通过对过渡技术整体框架的理解,细致分析了双栈过渡技术、翻译过渡技术和隧道过渡技术。本书详细介绍首创的4over6隧道过渡技术,该技术已经成为IETF重点推荐的IPv6过渡技术,得到了众多国内外网络运营商、设备商的广泛支持。通过介绍过渡技术关键算法,加强读者对IPv6过渡技术的理解。最后分析了IP过渡场景,并对下一代互联网的研究做了总结和展望。

第1章主要介绍下一代互联网与IPv6技术。该章首先介绍互联网的发展历史,从历史中体会互联网发展给人类带来的巨大进步。接下来介绍IPv4的发展现状及出现的问题,如何解决IPv4地址耗竭问题成了互联网发展的关键因素之一。本章说明发展以IPv6为核心的下一代互联网是解决IPv4问题重要的,同时也是相对成熟的手段之一。通过阅读本章,使读者了解发展IPv6下一代互联网的重要意义。

第2章主要介绍IPv6基础知识。作为全新的协议,IPv6与IPv4相比,在地址及报文格式、地址配置方式上有了较大改进,针对IPv6对路由协议及组播协议也进行了一些调整。本章首先介绍上述内容,并深入讲述了移动IPv6技术、IPv6安全技术和IPv6支撑系统,进一步加深读者对IPv6协议的全面认识。

第3章主要介绍IPv6过渡基本原理。本章首先概述IPv6过渡的相互依存关系及平滑过渡原则这两个方面,并分析了过渡技术的关键要素。本章对目前主流的3类过渡技术做了讲述,包括双栈技术、翻译技术和隧道技术。最后分析了过渡技术的其他问题,包括分片重组问题、DNS选择问题和应用层翻译问题等,以便读者整体认识IPv6过渡技术。

第4章主要介绍IPv4IPv6翻译技术。翻译技术是实现IPv4与IPv6网络互通的重要技术基础,对IPv6过渡发展有重要作用。本章首先对无状态翻译、有状态翻译和应用层翻译技术进行介绍。在此基础上,本章对主机侧翻译和两次翻译等特殊场景下的翻译技术进行阐述。本章从适用场景、基本原理、技术要点和优劣势等角度进行简要介绍,可使读者能对各类翻译技术方案有较为全面的了解。

第5章主要介绍IPv6overIPv4隧道机制。IPv4向IPv6过渡的早期阶段,IPv4网络占有绝对优势,因此本章主要对IPv6穿越IPv4网络的隧道过渡技术进行介绍。主要内容包括6to4协议、6rd协议、6PE协议、6over4协议、ISATAP协议和Teredo协议等。通过了解早期隧道过渡技术,有助于读者理解目前隧道过渡技术的实质及隧道技术的未来发展趋势。

第6章主要介绍主干网4over6隧道技术。本章首先分析了主干网上IPv6过渡难点。然后详细介绍了解决主干网过渡问题的网状软线框架,以及基于该框架的主干网4over6隧道技术,并分析了主干网4over6组播过渡技术。针对主干网4over6过渡技术部署,本章最后给出相应的管理信息库设计方案,为网络管理提供支持。使读者对主干网4over6技术从机制原理到规模应用有一个全面的认识。

第7章主要介绍接入网IPv4overIPv6隧道技术。本章首先讲述目前较为流行的DSLite协议,并重点分析了Public 4over6协议及轻量级4over6协议,阐述了两种隧道过渡技术的联系和区别,可使读者深刻理解有状态4over6隧道配置与数据传输的不同实现方式。本章最后介绍了MAPE协议技术。

第8章主要介绍过渡技术，关键算法研究。本章针对过渡过程中出现的典型问题进行讨论、建模与分析,包括主机端口消耗量、端口复用的公平性、基于端口集的复用优化、过渡网关负载均衡以及过渡设备置放等问题。通过阅读本章,读者将深入理解过渡过程中所面对的具体技术问题,学会分析解决过渡问题的方法。

第9章主要介绍IPv6过渡场景分析。本章首先介绍了IPv6部署现状。接下来分别从主干网、接入网和互联网内容提供商3个方面对过渡时期可能出现的场景作了分析,以使读者充分理解种类繁多的IPv6过渡场景。另外,不同的过渡场景有其适用的过渡技术,本章还对过渡场景适用的过渡技术进行描述。

第10章主要介绍下一代互联网研究现状与发展趋势。本章首先介绍了世界各国对下一代互联网研究项目计划。接下来分析了发展下一代互联网的关键要素。SDN作为目前最热门的下一代互联网被重点讲述,也是可管可控的未来新型网络典型代表之一。FIA计划项目当前同样备受关注,其所属的5个项目分别从5个不同的角度提出了互联网发展架构。本章使读者对IPv6下一代互联网有了更准确的定位与认识,是IPv6过渡技术书籍的重要补充。

在本书编写过程中,得到了中科院网络中心钱华林研究员和清华大学李星教授等专家的悉心指导,在此致以最衷心的感谢。清华大学下一代互联网4over6过渡技术研究组的张朝昆、孙琪、陈煜驰、刘聪、唐翯祎、孙静文、张彬等研究生为本书的编写花了大量精力,整理材料,在此一并感谢。由于水平有限,不足之处敬请各位专家、读者批评指正！

崔勇吴建平

2014年1月