本书分为 5 部分，共 10 章：第 1 部分为第 1 章至第 5 章，主要介绍 IPv6 协议、IPv6 地址结构、IPv6 控制

报文协议，以及 IPv6 邻居发现协议等 IPv6 网络基本知识；第 2 部分为第 6 章和第 7 章，主要介绍基于 IPv6 的

重要应用层协议，第 6 章介绍 DHCPv6 协议及其应用，第 7 章介绍 IPv6 域名系统及其实现；第 3 部分为第 8

章，主要介绍 RIPng、OSPFv3、IPv6 IS-IS、BGP4+ 等 IPv6 的路由技术及其实现；第 4 部分为第 9 章，主要介

绍双栈技术，以及隧道和翻译类型等 IPv6 过渡技术；第 5 部分为第 10 章，主要介绍分段路由 SRv6、新型多播

BIERv6、网络切片、随流检测 IFIT、智能感知网络 APN6 等 IPv6+ 网络新技术。

本书理论结合实践，既有理论深度，又有实用价值，适合作为高等院校网络工程专业教材，也可作为 IPv6

技术及 IPv6+ 网络新技术爱好者的学习参考书。

被全球广泛使用的互联网协议 IPv4（Internet Protocol version 4，互联网协议第四版）已经

有 40 多年的历史。尽管 IPv4 网络具有辉煌的业绩，但是现有的 IPv4 协议不能满足互联网市

场对地址空间、差异化服务、网络安全、移动性能，以及万物互联等方面的要求。因此人们希

望新一代的 IPng 协议能够解决以上问题。

IPv6 协议正是基于这一思想提出的。IPv6 是互联网协议第六版（Internet Protocol version 6，

IPv6）的缩写。研究人员在设计 IPv6 协议时针对 IPv4 协议存在的问题做了大量改进，除了增

加地址标识的位数，解决互联网地址空间不足的问题外，还简化报头并引入了多种扩展报头，

在提高处理效率的同时增强了 IPv6 网络的灵活性和创新性。

随着 5G 和云技术的不断发展和应用，万物互联已进入人们的生活和工作中，互联网接入

智能设备越来越多，网络流量越来越大，网络访问方式越来越灵活，互联网进入了万物互联的

时代。万物互联一定要基于 IPv6 技术，IPv6 技术是万物互联的技术底座，这是当前已经达成

的产业共识。

互联网是关系国民经济和社会发展的重大信息基础设施，深刻影响全球经济格局和安全

格局。为建设网络强国，加快推进 IPv6 规模部署，促进互联网演进升级和健康创新发展，实

现万物互联，2017 年中共中央办公厅、国务院办公厅印发《推进互联网协议第六版（IPv6）

规模部署行动计划》，专门成立了推进 IPv6 规模部署专家委员会作为顶层设计的指导，明确

提出用 5 ～ 10 年时间，形成下一代互联网自主技术体系和产业生态，建成全球规模的 IPv6 商

业应用网络，实现下一代互联网在经济社会各领域深度整合应用，并成为全球下一代互联网发

展的主导力量。在此前提下，近年来，在中国移动、中国联通、中国电信三大运营商大力建设下，

我国的IPv6规模部署取得了非常显著的成效，IPv6网络改造全面完成，IPv6网络流量显著增长，

我国的 IPv6 网络“高速公路”已经全面建成。

因此，可以预见在不久的将来，我国需要更多的掌握 IPv6 技术的网络工程人才，高校的

网络工程专业应大力培养掌握 IPv6 技术的网络工程人才。为此，我们对 IPv6 技术以及 IPv6+

网络新技术进行学习和研究，并编写了本书。

本书重点介绍 IPv6 相关技术及其应用，全书分为 5 部分，共 10 章：第 1 部分为第 1 章至

第 5 章，主要介绍 IPv6 协议、IPv6 地址结构、IPv6 控制报文协议，以及 IPv6 邻居发现协议

等 IPv6 网络基本知识。第 2 部分为第 6 章和第 7 章，主要介绍基于 IPv6 的重要应用层协议，

第 6 章介绍 DHCPv6 协议及其应用，第 7 章介绍 IPv6 域名系统及其实现。第 3 部分为第 8 章，

主要介绍 RIPng、OSPFv3、IPv6 IS-IS、BGP4+ 等 IPv6 的路由技术及其实现。第 4 部分为第

9 章，主要介绍双栈技术，以及隧道和翻译类型等 IPv6 过渡技术。第 5 部分为第 10 章，主要

介绍包括分段路由 SRv6、新型多播 BIERv6、网络切片、随流检测 IFIT、智能感知网络 APN6

等 IPv6+ 网络新技术。

本书在讲述理论知识的同时，注重实践动手能力的培养。教材实践内容丰富，在第 2 章

至第 9 章，每章都配备有相关技术对应实践。同时，为便于读者学习 IPv6 技术以及培养实践

能力，完整录制了以上实践示例的操作视频，读者可以扫描书中二维码学习，对读者具有很强

的学习指导作用。

本书由桂学勤、汪蓉、钟良骥、贺頔编著。

由于编者水平所限，时间仓促，书中疏漏与不妥之处在所难免，望读者批评指正。希望

本书的出版能够为更多对 IPv6 技术和 IPv6+ 网络新技术感兴趣的读者提供一定的帮助。

第1章 IPv6技术概述 1

1.1 TCP/IP的定义          1

1.2 TCP/IPv4协议诞生与发展                             2

1.3 IPv6协议诞生与发展                                      3

1.4 IPv6网络的发展                                          5

1.5 IPv6协议主要特性                                         7

1.5.1 IPv4地址现状                                            7

1.5.2 IPv4协议存在的问题                                8

1.5.3 IPv6协议主要特征和优势                       9

1.6 IPv6网络的困境与前景                                10

1.6.1 IP网络核心设计理念                             10

1.6.2 IP网络核心设计理念面临的挑战     11

1.6.3 IPv6网络的困境                                      11

1.6.4 IPv6网络的发展前景                             12

小？？结                                                                 14

习？？题                                                                 14

第2章 ？IPv6网络与IPv6协议15

2.1 IPv6网络体系结构                                     15

2.1.1 网络体系结构基本概念                     15

2.1.2 IPv6网络体系结构                              16

2.2 IPv6网络各层常用协议                                17

2.3 基于IPv6互联网组网架构                         . 18

2.4 IPv6协议基本报头分析                                19

2.4.1 IPv6协议基本报头                              20

2.4.2 IPv6基本报头与IPv4报头的比较      21

2.5 IPv6协议分析实践                                     22

2.6 IPv6协议扩展报头分析                                25

2.6.1 IPv6协议扩展报头格式                          25

2.6.2 扩展报头功能                                         26

2.6.3 扩展报头顺序                                         28

2.6.4 路由报头相关问题                                28

2.7 IPv6协议与底层网络协议                         30

2.8 IPv6协议与上层协议                                   32

小？？结                                                                 36

习？？题                                                                 36

第3章 ？IPv6地址结构37

3.1 IPv6地址                                                        37

3.1.1 IPv6地址表示方法                           37

3.1.2 IPv6地址的网络前缀表示方法              40

3.1.3 IPv6地址类型识别                                40

3.2 IPv6地址相关概念与分类                        41

3.2.1 IPv6地址相关概念                             41

3.2.2 IPv6地址分类                                   41

3.3 IPv6单播地址                                       42

3.3.1 单播地址结构的理解                             42

3.3.2 接口标识符（IID）                                43

3.3.3 未指定地址                                            46

3.3.4 回环地址                                              . 46

3.3.5 嵌入IPv4地址的IPv6地址                  46

3.3.6 全球单播地址                                         47

3.3.7 链路本地地址                                         48

3.3.8 站点本地地址（已弃用）                    49

3.3.9 唯一本地地址                                         49

3.4 任播地址                                                        50

3.4.1 任播地址概念                                         50

3.4.2 子网路由器任播地址                             51

3.5 多播地址                                                        51

3.5.1 多播地址格式                                    51

3.5.2 预定义多播地址                                  52

3.5.3 节点请求多播地址                               52

3.6 节点所需的IPv6地址                                  53

3.7 IPv6全球单播地址的分配                         54

3.7.1 IPv6地址分段使用情况                     54

3.7.2 各级单播地址分配机构                      55

3.7.3 单播地址分配原则                               55

3.7.4 终端站点地址分配建议                      56

3.7.5 IPv6地址分配现状                               57

3.8 IPv6地址手动配置实践                           59

3.8.1 手动配置IPv6地址方法                      59

3.8.2 IPv6单播地址手动配置实践                59

小？？结                                                            61

习？？题                                                           61

第4章 ？IPv6控制报文协议63

4.1 ICMPv6协议概述                                        63

4.1.1 ICMPv6对ICMPv4协议的改进         63

4.1.2 ICMPv6报文类型                                  64

4.1.3 ICMPv6报文的处理规则                      66

4.2 ICMPv6报文格式                                        66

4.3 ICMPv6差错报文                                        67

4.4 ICMPv6查询功能                                        69

4.5 IPv6邻居发现                                              70

4.6 IPv6多播侦听者发现                                  71

4.6.1 IPv6多播侦听者发现概述                   71

4.6.2 MLDv2报文                                           71

4.6.3 MLDv2相比MLDv1报文变化             74

4.6.4 MLDv2工作机制                                  75

4.7 IPv6多播路由器发现                                  76

4.8 IPv6的移动性支持                                     77

4.9 IPv6 PMTU发现原理与实践                      78

4.9.1 IPv6网络PMTU发现原理                   78

4.9.2 IPv6网络PMTU调整配置                 79

4.9.3 IPv6 PMTU配置实践                            80

4.10 配置ICMPv6报文控制                           85

小？？结                                                            86

习？？题                                                             87

第5章 ？IPv6邻居发现协议88

5.1 IPv6邻居发现协议概述                           88

5.2 IPv6邻居发现报文与选项                         89

5.2.1 邻居发现协议报文                               89

5.2.2 邻居发现协议选项                               92

5.3 邻居交互的相关信息                                  95

5.3.1 邻居交互的数据结构                       95

5.3.2 路由器配置变量                                  96

5.3.3 主机配置变量                                    96

5.4 数据发送与下一跳确定                           97

5.4.1 数据发送                                              97

5.4.2 下一跳确定                                           97

5.5 地址解析与邻居不可达检测                      98

5.5.1 地址解析                                              98

5.5.2 邻居不可达检测                             100

5.6 路由器发现和前缀发现                            102

5.6.1 路由器行为                                        102

5.6.2 主机行为                                          103

5.7 重定向功能                                              .105

5.7.1 重定向过程                                        106

5.7.2 路由器要求                                        106

5.7.3 主机要求                                         106

5.8 邻居发现报文的发送时间                      .107

5.9 无状态地址自动配置和重复地址检测    .107

5.9.1 无状态地址自动配置过程                108

5.9.2 生成链路本地地址                            108

5.9.3 重复地址检测                                     108

5.9.4 生成全球单播地址                            110

5.10 无状态地址自动配置示例                      110

5.10.1 IPv6地址无状态自动配置方法       110

5.10.2 无状态地址自动配置实践              111

小？？结                                                             114

习？？题                                                             114

第6章 ？DHCPv6协议与实践 115

6.1 DHCPv6概述                                          115

6.1.1 IPv6地址配置方式                           115

6.1.2 DHCPv6协议及其变化                      116

6.1.3 DHCPv6基本概念                               116

6.1.4 DHCPv6常量                                     .117

6.2 DHCPv6报文与选项                               .117

6.2.1 客户端/服务器报文格式                   117

6.2.2 中继代理/服务器报文格式                118

6.2.3 DHCPv6报文类型                               119

6.2.4 DHCPv6选项格式                               119

6.2.5 DHCPv6选项类型                               120

6.3 DHCPv6工作模式                                     120

6.3.1 DHCPv6基本工作模式                      120

6.3.2 DHCPv6中继代理模式                      121

6.3.3 DHCPv6前缀委托模式                      121

6.4 DHCPv6基本工作模式原理与实践       .122

6.4.1 DHCPv6有状态地址自动配置          122

6.4.2 DHCPv6无状态地址自动配置          123

6.4.3 DHCPv6基本工作模式配置方法       124

6.4.4 DHCPv6基本工作模式配置实践       126

6.5 DHCPv6中继模式原理与实践                131

6.5.1 DHCPv6中继代理                               131

6.5.2 DHCPv6中继代理配置方法             132

6.5.3 DHCPv6中继代理配置实践            133

6.6 DHCPv6 前缀委托模式工作原理

与实践                                                       135

6.6.1 DHCPv6前缀委托                               135

6.6.2 DHCPv6前缀委托配置方法             136

6.6.3 DHCPv6 PD客户端下行接口IPv6

 地址的形成                                        138

6.6.4 DHCPv6前缀委托配置实践             139

小？？结                                                             144

习？？题                                                             144

第7章 ？IPv6域名系统 145

7.1 IPv4域名系统回顾                                  145

7.1.1 IPv4域名系统概述                            145

7.1.2 域名系统的授权与管理                 149

7.1.3 DNS报文格式与报文传输                149

7.1.4 区文件格式与资源记录类型要求       151

7.1.5 域名系统的解析过程                         154

7.2 IPv6域名系统的实现                               154

7.2.1 IPv6域名系统对IPv6的支持             154

7.2.2 IPv6域名系统资源记录格式             155

7.2.3 IPv6域名系统的发展                         157

7.3 BIND域名服务器软件                           158

7.3.1 关于BIND软件                                 158

7.3.2 BIND软件安装与运行（CentOS 7）    158

7.3.3 BIND软件的支撑文件                      .159

7.3.4 理解named.conf文件                         .160

7.3.5 理解named.rfc1912.zones文件          160

7.4 IPv6域名服务器配置实践                      .161

7.4.1 域名服务器工作模式                         161

7.4.2 IPv6域名服务器配置实践                .162

7.5 华为路由器IPv6-DNS转发配置             .169

小？？结                                                             170

习？？题                                                             171

第8章 ？IPv6路由技术与实践？？？？？？？？ 172

8.1 IPv6路由概述                                           172

8.1.1 路由基本概念                                     172

8.1.2 IPv6路由表与转发表                         173

8.2 IPv6静态路由                                           175

8.2.1 IPv6静态路由                                     175

8.2.2 IPv6静态缺省路由                            .175

8.3 RIPng协议及实践                                     176

8.3.1 RIPng协议概述                                  176

8.3.2 RIPng的配置任务                               177

文前.indd 3 2023/2/3 16:56:19

8.3.3 RIPng协议配置示例                         .179

8.4 OSPFv3协议及实践                                  182

8.4.1 OSPFv3协议概述                               182

8.4.2 OSPFv3配置任务                               184

8.4.3 OSPFv3协议配置示例                      .186

8.5 IPv6 IS-IS 协议及实践                            .188

8.5.1 IPv6 IS-IS 协议概述                         .188

8.5.2 IPv6 IS-IS配置任务                            189

8.5.3 IPv6 IS-IS 协议配置示例                   191

8.6 BGP4+协议及实践                                  .194

8.6.1 MP-BGP协议概述                               194

8.6.2 BGP4+协议工作原理                         195

8.6.3 BGP4+协议配置任务                         196

8.6.4 BGP4+基本功能配置示例                198

小？？结                                                             204

习？？题                                                             205

第9章 ？IPv6过渡技术与实践  206

9.1 IPv6过渡技术概述                                  .206

9.1.1 IPv6过渡技术                                     207

9.1.2 IPv4网络向IPv6网络过渡的三个

 阶段                                                    .207

9.2 双栈技术                                                    208

9.2.1 双栈协议结构                                     208

9.2.2 双栈协议的典型应用场景                208

9.3 隧道技术                                                    209

9.3.1 IPv6 over IPv4隧道                            209

9.3.2 IPv4 over IPv6隧道                            217

9.4 翻译技术                                                    221

9.5 IPv6过渡技术选择                                  225

9.6 IPv6过渡技术实践                                  226

9.6.1 基本隧道技术实践                            226

9.6.2 6RD中继方式隧道实践                      233

小？？结                                                             236

习？？题                                                             236

第10章 ？IPv6+网络新技术  237

10.1 IPv6+网络新技术概述                            237

10.1.1 IP网络的代际演进                            237

10.1.2 IPv6+网络创新体系                         237

10.1.3 IPv6+网络新技术                            .238

10.2 IPv6+SRv6技术                                     .239

10.2.1 SRv6简介                                           239

10.2.2 SRv6基本原理                                  241

10.2.3 SRv6工作模式                                  245

10.3 IPv6+BIERv6技术                                  246

10.3.1 BIERv6的产生                                  246

10.3.2 BIERv6技术价值                            .247

10.3.3 BIERv6原理                                     247

10.3.4 SRv6与BIERv6                               .248

10.4 IPv6+网络切片技术                               248

10.4.1 网络切片的产生                               248

10.4.2 网络切片技术价值                         .249

10.4.3 网络切片架构                                  250

10.4.4 网络切片方案                                  251

10.5 IPv6+IFIT技术                                        251

10.5.1 IFIT技术的诞生                               252

10.5.2 IETF技术价值                                  252

10.6 IPv6+APN6技术                                     253

10.6.1 APN6技术产生                                  254

10.6.2 APN6技术架构                                  254

10.6.3 APN6技术发展                                  254

小结                                                             255

习题                                                             255

参考文献                                                        256

桂学勤，男，生于1969年11月。湖北科技学院教师，硕士，副教授，网络工程专业负责人。一直从事计算机相关专业的教学和科研工作，先后主编教材10部，主持教育部高等教育司校企产学合作协同育人项目三项。发表论文多篇。主要研究方向为网络工程、网络安全等。,李永逵，男，生于1984年1月。湖北科技学院教师，博士，副研究员。2019年9月博士毕业于云南大学系统分析与集成专业，主持湖北省教育厅重点项目一项，发表SCI研究论文数篇，主要研究兴趣为信息网络安全、密码学、大数据等。

本书配有丰富的微课视频。