IPv6技术精要第2版里克·格拉西亚尼

IPv6是互联网工程任务组（IETF）设计的用于替代IPv4的下一代IP协议，这是一本全面介绍IPv6技术的图书，深入讲解了IPv6的所有新特性和新功能。 本书第2版是对版的全面颠覆，几乎可以说是完全重写，纳入了许多新的内容。全书分为6个部分，循序渐进地介绍了IPv6相关的知识，部分是关于IPv6的简介，第二部分介绍各种IPv6地址，第三部分介绍动态IPv6地址的分配方法，第四部分介绍ICMPv6和ICMPv6邻居发现协议，第五部分介绍IPv6路由选择，第六部分介绍如何部署IPv6以及如何从IPv4过渡到IPv6。 通过阅读本书，读者能够全面细致地了解IPv6。本书的内容架构既可以让从头到尾按序阅读的读者受益，同样也可以帮到那些希望查阅具体知识点的读者。在阅读本书之前，希望读者对IPv4和其他网络协议有基本的了解。

第 一部分 IPv6简介

第 1章　IPv6简介　3

1.1　IPv6来了　3

1.2　IPv4　6

1.3　IPv5　15

1.4　IPv6的精彩历史　15

1.4.1　相关背景　15

1.4.2　IPv4地址耗尽以及更加国际化　16

1.4.3　征集提案　17

1.4.4　IPv6的其他版本　18

1.5　IPv6：不单是IP地址更长　18

1.6　过渡到IPv6　20

1.7　总结　21

1.8　复习题　22

1.9　参考资料　22

1.9.1　尾注　22

1.9.2　RFC文档　22

第 2章　IPv6入门　24

2.1　十六进制系统　25

2.2　IPv6地址类型　27

2.2.1　公网单播地址　27

2.2.2　本地链路单播地址　27

2.2.3　未指定地址　28

2.2.4　恳求节点多播地址　28

2.3　地址术语　30

2.4　ICMPv6邻居发现协议（NDP）　31

2.4.1　邻居恳求和邻居通告消息　31

2.4.2　路由器恳求和路由器通告消息　31

2.4.3　动态地址分配　32

2.5　总结　34

2.6　复习题　35

2.7　参考资料　36

第3章　对比IPv4和IPv6　37

3.1　对比IPv4和IPv6包头　37

3.1.1　IPv4和IPv6包头中的IP版本字段　38

3.1.2　IPv4包头的IP包头长度字段　39

3.1.3　IPv4包头中的服务类型（ToS）字段和IPv6包头中的流量类别字段　39

3.1.4　IPv6包头中的流标签字段　40

3.1.5　IPv4包头中的总长度字段、IPv6包头中的净载长度字段以及IPv6巨包　41

3.1.6　IPv4和IPv6 MTU　43

3.1.7　IPv4数据包的分片机制　43

3.1.8　IPv6数据包的分片：只能由IPv6源节点来执行　45

3.1.9　IPv4包头中的协议字段和IPv6包头中的下一个头部字段　45

3.1.10　IPv4包头中的生存时间（TTL）字段和IPv6包头中的跳限制字段　47

3.1.11　IPv4、TCP和UDP校验和　48

3.1.12　IPv4包头和IPv6包头中的源、目的地址字段　50

3.1.13　IPv4包头中的选项和填充字段， IPv6包头长度固定　50

3.1.14　IPv6数据包在以太网内的转发　51

3.1.15　用Wireshark抓包分析　51

3.1.16　IPv6扩展包头　53

3.1.17　IPv6逐跳选项扩展包头　55

3.1.18　IPv6路由扩展包头　57

3.1.19　IPv6分片扩展包头　58

3.1.20　IPsec：AH和ESP扩展包头　59

3.1.21　IPv6封装安全净载（ESP）扩展包头　60

3.1.22　IPv6认证头部（AH）扩展包头　62

3.1.23　IPv6目的选项扩展包头　63

3.1.24　无下一个头部（无下一个头部扩展包头）　64

3.2　IPv4和IPv6的明晰对比　64

3.3　总结　66

3.4　复习题　66

3.5　参考资料　67

第二部分　动态IPv6地址

第4章　IPv6地址的表示方法和地址类型　71

4.1　IPv6地址的表示方法　71

4.1.1　规则1：省略前导0　73

4.1.2　规则2：省略全0的十六位组　74

4.1.3　规则1和规则2结合使用　75

4.2　前缀长度的表示方法　76

4.3　IPv6地址类型　77

4.4　IPv6单播地址　80

4.4.1　IPv6公网单播地址　81

4.4.2　IPv6本地链路单播地址　82

4.4.3　IPv6 loopback地址　84

4.4.4　IPv6未指定单播地址　85

4.4.5　IPv6本地单播地址　85

4.5　IPv6多播地址　89

4.5.1　众所周知的IPv6多播地址　91

4.5.2　IPv6恳求节点多播地址　91

4.6　任播地址　91

4.7　总结　92

4.8　复习题　94

4.9　参考资料　95

4.9.1　尾注　95

4.9.2　RFC文档　95

4.9.3　书籍　95

第5章　IPv6公网单播地址　96

5.1　IPv6公网单播地址的格式　97

5.1.1　公网路由前缀　98

5.1.2　子网ID　99

5.1.3　接口ID　99

5.2　手动配置IPv6公网单播地址　100

5.2.1　手动配置GUA的Cisco IOS命令　101

5.2.2　基于EUI-64机制的手动配置GUA的Cisco IOS命令　104

5.2.3　基于IPv6 Unnumbered机制的手动配置GUA的Cisco IOS命令　105

5.2.4　手动配置GUA的Windows、Linux和Mac OS命令　106

5.2.5　开启静态路由，通过Ping命令来验证IPv6的连通性　109

5.3　辨别GUA的各个字段，掌握3-1-4规则　110

5.4　IPv6子网划分　113

5.4.1　扩充子网前缀　115

5.4.2　以半字节为界的IPv6子网划分　116

5.4.3　半字节之内（不以半字节为界）的IPv6子网划分　117

5.4.4　为点对点链路划分并分配长度为/127的IPv6子网前缀　117

5.4.5　ipv6gen：IPv6子网工具　121

5.5　前缀分配　122

5.6　通用前缀　125

5.7　动态地址分配方法：SLAAC和DHCPv6　127

5.8　总结　127

5.9　复习题　127

5.10　参考资料　128

5.10.1　尾注　128

5.10.2　RFC文档　128

第6章　IPv6本地链路单播地址　130

6.1　IPv6本地链路单播地址的结构　132

6.2　自动配置IPv6本地链路地址　132

6.2.1　根据EUI-64机制来生成接口ID　133

6.2.2　查看Cisco IOS路由器的以太网接口和串行接口的IPv6本地链路地址　136

6.2.3　生成接口ID　137

6.2.4　本地链路接口的区域ID（%）　138

6.3　手动配置IPv6本地链路地址　140

6.4　IPv6本地链路地址和地址冲突检测　143

6.5　IPv6本地链路地址和默认网关的IPv6地址　144

6.6　ipv6 enable命令：孤立的IPv6本地链路地址　145

6.7　Ping IPv6本地链路地址　146

6.8　总结　149

6.9　复习题　150

6.10　参考资料　151

第7章　IPv6多播地址　152

7.1　范围　154

7.2　众所周知的IPv6多播地址　156

7.3　IPv6恳求节点多播地址　160

7.3.1　IPv6单播地址与恳求节点多播地址之间的对应关系　161

7.3.2　IPv6多播地址与以太网MAC地址之间的对应关系　162

7.3.3　在Cisco IOS路由器、Windows主机和Linux主机上验证IPv6单播地址与恳求节点多播地址之间的对应关系　166

7.3.4　多台IPv6设备共用相同的IPv6恳求节点多播地址　168

7.3.5　一个IPv6恳求节点多播地址与多个IPv6单播地址“配套”　169

7.4　多播侦听者发现功能　171

7.5　总结　175

7.6　复习题　176

7.7　参考资料　177

7.7.1　RFC文档　177

7.7.2　网站、视频和书籍　177

第三部分　动态IPv6寻址

第8章　IPv6动态地址分配原理　181

8.1　IPv4动态地址分配：DHCPv4　181

8.2　IPv6动态地址分配　182

8.2.1　ICMPv6路由器恳求消息和路由器通告消息　184

8.2.2　RA消息通告的动态地址分配方法以及RA消息中包含的A、O、M标记　186

8.2.3　方法1：无状态地址自动配置（SLAAC）　188

8.2.4　方法2：SLAAC加无状态DHCPv6　189

8.2.5　方法3：有状态DHCPv6　190

8.3　DHCPv6服务　191

8.3.1　DHCPv6术语及DHCPv6消息类型　192

8.3.2　DHCPv6的运作方式　195

8.4　总结　197

8.5　复习题　198

8.6　参考资料　199

第9章　无状态地址自动配置（SLAAC）　200

9.1　RA消息和SLAAC　200

9.2　生成接口ID　208

9.2.1　根据EUI-64机制生成接口ID　209

9.2.2　配置Windows主机，令其根据EUI-64机制生成IPv6公网地址的接口ID　211

9.2.3　含隐私扩展功能的无状态地址自动配置　213

9.2.4　隐私扩展功能和生成接口ID　214

9.2.5　隐私扩展功能和IPv6临时地址　215

9.2.6　禁用IPv6临时公网地址　215

9.3　自动配置的IPv6地址的状态和生存时间　217

9.3.1　示例：自动配置的IPv6地址的状态和生存时间　218

9.3.2　在Windows、Linux和Mac OS平台上查看IPv6地址的有效期、优先使用期以及状态信息　223

9.4　路由器通告消息的各个字段和选项　224

9.4.1　用Wireshark工具观察路由器通告消息的结构　224

9.4.2　修改Cisco IOS路由器发出的RA消息携带的前缀信息选项的有效地址生存时间字段和地址生存时间字段的默认值　227

9.4.3　让Cisco IOS路由器在发出的RA消息中通告DNS服务器的IPv6地址　228

9.5　控制Cisco IOS路由器发出的RA消息的内容　229

9.6　默认地址选择　233

9.7　将路由器的接口配置为SLAAC客户端　235

9.8　总结　235

9.9　复习题　238

9.10　参考资料　240

9.10.1　RFC文档　240

9.10.2　其他　240

第 10章　无状态DHCPv6　241

10.1　SLAAC加无状态DHCPv6　241

10.2　提供无状态DHCPv6服务　243

10.2.1　让IPv6路由器发出A、O标记位置1的RA消息　243

10.2.2　用Wireshark工具观察R1发出的A、O标记位同时置1的RA消息　245

10.2.3　配置IPv6路由器，令其行使无状态DHCPv6服务器功能　246

10.2.4　在Windows主机（DHCPv6客户端）上验证无状态DHCPv6 服务是否正常　247

10.2.5　验证提供DHCPv6服务的Cisco IOS路由器的状态　248

10.3　DHCPv6选项　248

10.3.1　快速提交选项　248

10.3.2　开启Cisco IOS路由器的DHCPv6快速提交功能　249

10.3.3　DHCPv6中继代理功能的基本原理　250

10.3.4　让Cisco IOS路由器成为DHCPv6中继代理的IOS命令　252

10.3.5　配置Cisco IOS路由器，令其以单播方式发送DHCPv6中继转发消息　252

10.3.6　配置Cisco IOS路由器，以多播方式发送DHCPv6中继转发消息　253

10.4　总结　254

10.5　复习题　255

10.6　参考资料　256

第 11章　有状态DHCPv6　257

11.1　有状态DHCPv6的运作方式　258

11.2　提供有状态DHCPv6服务　259

11.2.1　让IPv6路由器发出将M标记位置1，将A、O标记位置0的RA消息　259

11.2.2　让IPv6路由器发出将A、M标记位同时置1的RA消息　260

11.2.3　禁止IPv6路由器发送RA消息或让IPv6路由器在发出的RA消息中不包含IPv6前缀的后果　261

11.2.4　让IPv6路由器发出M标记位置1，A标记位置0的RA消息　262

11.2.5　用Wireshark工具观察R1发出的A标记位置0，M标记位置1的RA消息　263

11.2.6　配置IPv6路由器，令其行使无状态DHCPv6服务器功能　264

11.2.7　Address Prefix命令　266

11.2.8　在Windows主机（DHCPv6客户端）上验证有状态DHCPv6服务是否正常　267

11.2.9　验证提供DHCPv6服务的Cisco IOS路由器的状态　268

11.2.10　DHCPv6选项　269

11.3　DHCPv6 IPv6前缀下发功能　270

11.3.1　配置示例：通过DHCPv6来下发前缀　271

11.3.2　DHCPv6-PD的运作方式　272

11.3.3　配置家用路由器（请求路由器）并验证配置是否正确　273

11.3.4　配置ISP路由器（下发路由器）并验证配置是否正确　276

11.4　总结　279

11.5　复习题　280

11.6　参考资料　282

第四部分　ICMPv6和ICMPv6邻居发现

第 12章　ICMPv6　285

12.1　ICMPv6消息的通用格式　286

12.2　ICMPv6错误类消息　288

12.2.1　ICMPv6目的不可达消息　289

12.2.2　ICMPv6数据包过长消息　291

12.2.3　IPv6路径MTU发现　291

12.2.4　ICMPv6超时消息　293

12.2.5　ICMP参数问题消息　296

12.3　ICMP信息类消息　296

12.3.1　ICMPv6 Echo Request消息和Echo Reply消息　297

12.3.2　Ping IPv6公网单播地址　298

12.3.3　Ping IPv6本地链路地址　300

12.4　总结　303

12.5　习题　304

12.6　参考资料　305

第 13章　ICMPv6邻居发现　306

13.1　ICMPv6邻居发现选项　307

13.2　默认路由器和前缀确定　308

13.2.1　路由器恳求消息　308

13.2.2　路由器通告消息　310

13.3　地址解析　316

13.3.1　地址解析过程　317

13.3.2　邻居恳求消息的特征　320

13.3.3　邻居恳求消息的格式　322

13.3.4　邻居通告消息的格式　324

13.4　邻居缓存表　326

13.5　IPv6地址冲突检测（DAD）　332

13.6　邻居不可达检测（NUD）　334

13.7　ICMPv6重定向消息　334

13.8　总结　336

13.9　复习题　338

13.10　参考资料　339

第五部分　IPv6路由选择

第 14章　IPv6路由表和静态路由　343

14.1　配置Cisco IOS路由器，令其行使IPv6路由功能　344

14.2　认识IPv6路由表　345

14.2.1　代码：NDp和ND　347

14.2.2　代码：Connected（直连路由）　348

14.2.3　代码：Local　349

14.3　配置IPv6静态路由　351

14.3.1　配置下一跳地址为IPv6 GUA的静态路由　352

14.3.2　配置下一跳地址为IPv6本地链路地址的静态路由　353

14.3.3　配置只指定发包接口不指定下一跳地址的静态路由　354

14.3.4　配置下一跳地址为IPv6本地链路地址的静态默认路由　355

14.4　验证IPv6静态路由　356

14.5　汇总IPv6路由　359

14.6　IPv6 CEF　360

14.7　总结　362

14.8　复习题　363

14.9　参考资料　364

14.9.1　RFC文档　364

14.9.2　书籍　365

第 15章　IPv6 EIGRP　366

15.1　EIGRPv4和EIGRPv6之比较　369

15.2　经典的IPv6 EIGRP　371

15.2.1　经典的IPv6 EIGRP的配置方法　371

15.2.2　验证经典的IPv6 EIGRP相关配置的效果　374

15.3　IPv6 EIGRP命名模式　379

15.3.1　IPv6 EIGRP命名模式的配置方法　380

15.3.2　验证IPv6 EIGRP命名模式相关配置的效果　386

15.3.3　比较IPv4和IPv6 EIGRP命名模式的配置方法　389

15.4　总结　391

15.5　复习题　392

15.6　参考资料　393

15.6.1　RFC　393

15.6.2　书籍　393

第 16章　OSPFv3协议　395

16.1　OSPFv2和OSPFv3之比较　396

16.2　传统OSPFv3　398

16.2.1　传统OSPFv3的配置方法　399

16.2.2　验证传统OSPFv3相关配置的效果　403

16.3　支持地址家族的OSPFv3　410

16.3.1　支持AF的OSPFv3的配置方法　411

16.3.2　验证支持AF的OSPFv3相关配置的效果　415

16.3.3　配置支持地址家族的OSPFv3，令其执行IPv4路由选择　422

16.4　总结　423

16.5　复习题　426

16.6　参考资料　426

16.6.1　RFC文档　426

16.6.2　书籍　427

第六部分　实施IPv6

第 17章　在网络内部署IPv6　431

17.1　IPv6地址规划考量　432

17.1.1　让IPv6地址的子网ID字段传递网络信息　434

17.1.2　用子网ID字段传达VLAN信息　436

17.1.3　IPv6地址规划　437

17.2　IPv6 VLAN　437

17.3　IPv6第 一跳冗余协议　441

17.3.1　ICMPv6邻居发现协议　441

17.3.2　HSRP和VRRP　444

17.3.3　GLBP　445

17.3.4　选择第 一跳冗余协议　446

17.4　双栈　446

17.5　DNS　449

17.5.1　DNS查询和响应　452

17.5.2　Happy Eyeballs　455

17.6　IPv6访问控制列表　455

17.7　过渡技术　458

17.7.1　NAT64转换　459

17.7.2　纯IPv6客户端访问纯IPv4服务器　460

17.7.3　纯IPv4客户端访问纯IPv6服务器　464

17.7.4　其他的转换技术　466

17.8　用来传递IPv6流量的隧道技术　467

17.9　结束语　470

17.10　总结　471

17.11　复习题　473

17.12　参考资料　474

附录A　配置NAT64和IPv6隧道　475

A.1　配置NAT64　475

A.2　配置传递IPv6流量的隧道　478

A.2.1　手动隧道　478

A.2.2　6to4隧道　484

A.2.3　用loopback接口来建立6to4隧道　490

A.2.4　ISATAP　491

附录B　IPv6命令速查手册　498

B.1　Cisco IOS命令　498

B.1.1　地址配置命令　498

B.1.2　ICMPv6路由器通告消息相关命令　499

B.1.3　配置DHCPv6服务器　500

B.1.4　IPv6访问控制列表　501

B.1.5　IPv6静态路由、查看IPv6路由表以及IPv6 CEF　502

B.1.6　IPv6 EIGRP　502

B.1.7　OSPFv3协议　504

B.2　主机操作系统命令　505

B.2.1　Windows操作系统　505

B.2.2　Linux操作系统　507

B.2.3　Mac OS X　508

附录C　复习题答案　509

C.1　第 1章　509

C.2　第 2章　510

C.3　第3章　511

C.4　第4章　511

C.5　第5章　512

C.6　第6章　513

C.7　第7章　515

C.8　第8章　516

C.9　第9章　517

C.10　第 10章　517

C.11　第 11章　518

C.12　第 12章　518

C.13　第 13章　519

C.14　第 14章　519

C.15　第 15章　520

C.16　第 16章　520

C.17　第 17章　521

里克·格拉西亚尼（Rick Graziani）在加州阿普托斯的卡布利洛学院教授计算机科学、信息科学和计算机网络课程。他在信息技术领域有着30多年的工作和教学经验，目前为Cisco和其他某些重要客户提供咨询服务。Graziani是本书版和第2版的作者，也是在线视频课程IPv6 Fundamentals的作者和主讲人，他还是Cisco Press的多本图书的合著者。

1.越来越多的单位正在将自己的网络向IPv6过渡，IPv6是下一代网络协议，定义了各种设备如何通过网络进行通信； 2.本书第2版是对版的全面颠覆，几乎可以说是完全重写，纳入了许多新内容； 3.本书内容经过升级之后，以一种详尽而又通俗易懂的方式为读者展示部署、运维IPv6网络所需的各种知识和技能； 4.作者作为资深的网络技术讲师，简明扼要地介绍了一系列IPv6基础知识，讲解了组建IPv6网络所需的所有细节。读者将通过本书了解为什么要启用IPv6、IPv6的起源和运作方式，以及IPv6如何成为云环境、移动网络和IoT的协议。