單元1了解IPv6技術(shù)發(fā)展歷史【技術(shù)背景】2020年，國際互聯(lián)網(wǎng)組織委員對外正式宣布：全球43億個IPv4地址已分配完畢。這意味著，以后沒有更多IPv4地址分配給ISP和其他大型網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施提供商，正式啟動IPv6地址方案。下一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中規(guī)劃IPv6地址，適應(yīng)了物聯(lián)網(wǎng)時代海量的地址需求，有效地改善傳統(tǒng)IPv4地址存在的問題。IPv6提供充足的網(wǎng)絡(luò)地址和豐富的應(yīng)用空間，滿足了下一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)升級、產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新需求。從IPv4向IPv6的技術(shù)升級，將成為互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的趨勢，掌握下一代互聯(lián)網(wǎng)IPv6技術(shù)也是大勢所趨?！緦W(xué)習(xí)目標(biāo)】1.知識目標(biāo)（1）了解互聯(lián)網(wǎng)歷史，認(rèn)識IPv4地址枯寂危機(jī)。（2）了解IPv6地址研發(fā)歷程。（3）掌握IPv6地址特點。2.能力目標(biāo)學(xué)會查看主機(jī)IPv6地址。任務(wù)1.1了解互聯(lián)網(wǎng)歷史【技術(shù)介紹】1969年，美國國防部發(fā)起研究并建設(shè)ARPAnet網(wǎng)。第一個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點（大型機(jī)）部署在加州大學(xué)洛杉磯分校（UniversityofCaliforniaLosAngeles，UCLA）網(wǎng)絡(luò)中心；其余三個節(jié)點分別是斯坦福研究所（StanfordResearchInstitute，SRI）、加州大學(xué)圣塔芭芭拉分校（UniversityofCaliforniaSantaBarbara，UCSB）、猶他大學(xué)（UniversityofUtah）。【技術(shù)介紹】IPv6（InternetProtocolVersion6）也稱下一代互聯(lián)網(wǎng)（IPNextGeneration，IPng），它是Internet工程任務(wù)組（InternetEngineeringTaskForce，IETF）設(shè)計的IPv4升級版本。1.2了解IPv6協(xié)議：產(chǎn)生背景【技術(shù)介紹】下一代互聯(lián)網(wǎng)四大引擎：1.2了解IPv6協(xié)議：為什么要學(xué)習(xí)IPV6IPV6物聯(lián)網(wǎng)云計算移動互聯(lián)網(wǎng)（5G/Wi-Fi6G)【技術(shù)介紹】1.2.1了解IPv4地址危機(jī)

互聯(lián)網(wǎng)通過TCP/IP協(xié)議，實現(xiàn)不同類型網(wǎng)絡(luò)聯(lián)通。而P協(xié)議是這個協(xié)議中核心，如圖所示IP協(xié)議在分層模型中的位置。1.2了解IPv6協(xié)議產(chǎn)生背景【技術(shù)介紹】1.2.1了解IPv4地址危機(jī)

IP（InternetProtocol）是網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，也即“網(wǎng)絡(luò)之間互連的協(xié)議”，為主機(jī)分配IP地址，在不同的網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳送。1.2了解IPv6協(xié)議產(chǎn)生背景【技術(shù)介紹】1.2.1了解IPv4地址危機(jī)

需要為全球主機(jī)分配IP地址，在不同的網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳送，過去幾十年來，導(dǎo)致地址危機(jī)。1.2了解IPv6協(xié)議產(chǎn)生背景【技術(shù)介紹】每臺接入互聯(lián)網(wǎng)的主機(jī)都需要配置一個全球唯一、公有IP地址。和生活中的門牌號一樣，IP地址具有唯一性。IPv4協(xié)議以實施簡單、易于實現(xiàn)、互操作性好。IPv4地址長度為32位，提供大約43億(232)個地址。截至2007年4月IPv4地址使用情況。隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及，IPv4地址不足問題日益嚴(yán)重，需要新的IP地址擔(dān)當(dāng)下一代互聯(lián)網(wǎng)通信任務(wù)。1.2了解IPv6協(xié)議產(chǎn)生背景未分配18%沒有使用2%D類6%E類6%沒有使用E類已分配D類未分配已分配68%【技術(shù)介紹】1.2.1了解IPv4地址危機(jī)

需要為全球主機(jī)分配IP地址，在不同的網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳送，過去幾十年來，導(dǎo)致地址危機(jī)。1.2了解IPv6協(xié)議產(chǎn)生背景【技術(shù)介紹】1.2.1了解IPv4地址危機(jī)

無法適應(yīng)時代發(fā)展需要1.2了解IPv6協(xié)議產(chǎn)生背景新技術(shù)的發(fā)展無人駕駛汽車物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展新業(yè)務(wù)的需要移動IPQoS3G業(yè)務(wù)的發(fā)展，需時即連和永遠(yuǎn)在線安全性的需求IPv6內(nèi)置安全機(jī)制【技術(shù)介紹】1.2.1了解IPv4地址危機(jī)

下一代Internet技術(shù)特征1.2了解IPv6協(xié)議產(chǎn)生背景隨時、隨地、隨人-人與人、人與機(jī)器、機(jī)器與機(jī)器-萬物相連IPIPIPIPIPIP【技術(shù)介紹】1992年，互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組（TheInternetEngineeringTaskForce，IETF）提出：使用IPv6替代IPv4方案。IPv6是一種新IP尋址，能解決現(xiàn)有IPv4的以上缺點，實現(xiàn)下一代互聯(lián)網(wǎng)通信需求，如圖所示IPv6地址格式。1.2了解IPv6協(xié)議產(chǎn)生背景【技術(shù)介紹】1.2.2了解IPv4地址過渡技術(shù)NAT（NetworkAddressTranslator）是廣泛部署、解決IPv4地址短缺問題的臨時解決方案。NAT地址轉(zhuǎn)換技術(shù)原理是：在內(nèi)部使用私有地址，通過配置NAT設(shè)備完成私有地址和外部公有地址的翻譯和轉(zhuǎn)換。1.2了解IPv6協(xié)議產(chǎn)生背景NAT應(yīng)用【技術(shù)介紹】1.2.2了解IPv4地址過渡技術(shù)但NAT地址轉(zhuǎn)換技術(shù)也有以下缺點，表現(xiàn)為以下幾點。（1）NAT技術(shù)破壞IP端到端通信使用NAT技術(shù)后，NAT設(shè)備需要關(guān)心每條通信連接狀態(tài)，增加了網(wǎng)絡(luò)連接復(fù)雜性。1.2了解IPv6協(xié)議產(chǎn)生背景【技術(shù)介紹】1.2.2了解IPv4地址過渡技術(shù)但NAT地址轉(zhuǎn)換技術(shù)也有以下缺點，表現(xiàn)為以下幾點。（2）NAT技術(shù)存在單點失效問題在網(wǎng)絡(luò)出口NAT設(shè)備上配置NAT技術(shù)。當(dāng)NAT設(shè)備失效或NAT鏈路失效時，很難快速進(jìn)行重路由，降低了網(wǎng)絡(luò)的可靠性，如圖所示。1.2了解IPv6協(xié)議產(chǎn)生背景【技術(shù)介紹】1.2.2了解IPv4地址過渡技術(shù)但NAT地址轉(zhuǎn)換技術(shù)也有以下缺點，表現(xiàn)為以下幾點。（3）NAT技術(shù)不支持端到端安全

（4）NAT技術(shù)不能解決所有IP地址短缺問題

1.2了解IPv6協(xié)議產(chǎn)生背景【技術(shù)介紹】1.2.3關(guān)于IPv5協(xié)議日常所說IPv4和IPv6中“4”和“6”，都是指IP協(xié)議版本號。歷史上出現(xiàn)IPv5協(xié)議也基于IPv4協(xié)議框架，但不屬于IPv4、IPv6體系。其中，IPv5協(xié)議是基于IPv4體系的實驗性流媒體協(xié)議，保障互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的通信質(zhì)量。1.2了解IPv6協(xié)議產(chǎn)生背景【技術(shù)介紹】1.2.3關(guān)于IPv5協(xié)議IPv5協(xié)議也稱互聯(lián)網(wǎng)流協(xié)議（InternetStreamProtocol，ST）。?互聯(lián)網(wǎng)流協(xié)議ST也稱IPv5協(xié)議，是一種試驗性資源預(yù)留協(xié)議，實現(xiàn)實時多媒體應(yīng)用（如視頻和語音），提供服務(wù)質(zhì)量（QualityofService，QoS）保障。1.2了解IPv6協(xié)議產(chǎn)生背景【技術(shù)介紹】互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組IETF組織在20世紀(jì)90年代早期研究表明，互聯(lián)網(wǎng)將在2005年至2011年左右，耗盡全部IPv4的地址空間（備注：實際在2019年11月耗盡）。

1.3.1IPv6技術(shù)特點新設(shè)計的IPv6地址回歸簡潔、透明的特征，最大程度地提高傳輸效率，適應(yīng)移動互聯(lián)網(wǎng)時代需求，具有如下技術(shù)特點。1.3掌握IPv6地址特點【技術(shù)介紹】1.3.1IPv6技術(shù)特點1.巨大的地址空間IPv6地址長度是IPv4的4倍（從32位擴(kuò)充到128位）。提供約43億×43億×43億×43億個地址?？茖W(xué)家們形容IPv6地址數(shù)量：為地球上每粒沙子都能分配一個IP地址。1.3掌握IPv6地址特點【技術(shù)介紹】1.3.1IPv6技術(shù)特點2.層次化的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提高了路由效率IPv6地址進(jìn)行層次化部署。只使用一個前綴，就實現(xiàn)多子網(wǎng)設(shè)計。對于ISP，把所有客戶聚合成一個前綴發(fā)布。分層聚合使路由表項數(shù)量少，轉(zhuǎn)發(fā)效率更高。1.3掌握IPv6地址特點【技術(shù)介紹】1.3.1IPv6技術(shù)特點3.IPv6報文頭簡潔，效率高，易于擴(kuò)展新設(shè)計IPv6報頭更簡潔，將不必要的信息和選項都移到IPv6報頭末尾。IPv6地址是IPv4四倍長，但I(xiàn)Pv6報頭只有IPv4兩倍大。如圖1-12所示簡潔的IPv6報頭。1.3掌握IPv6地址特點【技術(shù)介紹】1.3.1IPv6技術(shù)特點4.無狀態(tài)自動配置地址，支持設(shè)備即插即用使用IPv6地址自動配置方式，實現(xiàn)移動設(shè)備（如移動電話、無線設(shè)備）即插即用，適應(yīng)了物聯(lián)網(wǎng)時代特征需求。1.3掌握IPv6地址特點【技術(shù)介紹】1.3.1IPv6技術(shù)特點5.支持端到端安全實施IPv6地址端到端安全，保障IPv6傳輸?shù)谋Ｃ苄?、完整性、驗證性。6.消除廣播采用被請求節(jié)點多播地址（Solicitednodemulticastaddress）技術(shù)，在IPv6中設(shè)計的全部節(jié)點組播地址（all-nodemulticastaddress），與IPv4廣播地址擁有相同效果。1.3掌握IPv6地址特點【技術(shù)介紹】1.3.1IPv6技術(shù)特點7.更快轉(zhuǎn)發(fā)/路由使用簡潔報頭，路由器依據(jù)報頭中第一部分，就進(jìn)行路由決策和轉(zhuǎn)發(fā)，加快IPv6轉(zhuǎn)發(fā)。8.支持任播傳輸引入Anycast（任播），分配一組路由器多個接口，幫助主機(jī)快速接入互聯(lián)網(wǎng)。9.新增流標(biāo)簽功能，支持QoS服務(wù)在IPv6報頭中新增流標(biāo)簽，路由器根據(jù)流標(biāo)簽，加快速度傳輸。如視頻會議、VOIP等數(shù)據(jù)流。1.3掌握IPv6地址特點【技術(shù)介紹】1.3.2IPv6技術(shù)在中國中國的互聯(lián)網(wǎng)用戶以平均每年20％的速度增長。隨著中國互聯(lián)網(wǎng)用戶逐年增多，如圖所示。1.3掌握IPv6地址特點【技術(shù)介紹】1.3.2IPv6技術(shù)在中國1.IPv6地址申請組織中國電信、中國聯(lián)通、中國網(wǎng)通、中國移動、中國鐵通都建立自己基于IPv6下一代互聯(lián)網(wǎng)。國內(nèi)已有多個單位是亞太互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)信息中心APNIC的成員單位。如中國互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)信息中心（CNNIC）、中國教育和科研計算機(jī)網(wǎng)(CERNET)、中國電信、中國聯(lián)通、中國移動、中國互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)商聯(lián)盟（CNISP）等。1.3掌握IPv6地址特點【技術(shù)介紹】1.3.2IPv6技術(shù)在中國1.3掌握IPv6地址特點【技術(shù)介紹】1.3.2IPv6技術(shù)在中國2.IPv6技術(shù)發(fā)展節(jié)點2017年11月26日，國務(wù)院辦公廳印發(fā)《推進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議第六版（IPv6）規(guī)模部署行動計劃》。首個針對IPv6網(wǎng)絡(luò)公共DNS：240c::6666服務(wù)器，正式發(fā)布。1.3掌握IPv6地址特點【技術(shù)介紹】1.3.2IPv6技術(shù)在中國2.IPv6技術(shù)發(fā)展節(jié)點2018年6月，三大運(yùn)營商聯(lián)合阿里云宣布，將全面對外提供IPv6服務(wù)。2018年8月3日，工信部通信司全國電視電話會議，中國將分階段有序推進(jìn)規(guī)模建設(shè)IPv6網(wǎng)絡(luò)。2019年4月16日，工業(yè)和信息化部發(fā)布《關(guān)于開展2019年IPv6網(wǎng)絡(luò)就緒專項行動的通知》。1.3掌握IPv6地址特點【技術(shù)介紹】1.3.2IPv6技術(shù)在中國3.推進(jìn)IPv6發(fā)展的機(jī)構(gòu)、會議和項目中國下一代互聯(lián)網(wǎng)示范工程(CNGI)。全球IPv6新一代互聯(lián)網(wǎng)高峰會議。國家下一代互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟：中國下一代互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)及應(yīng)用峰會。中國互聯(lián)網(wǎng)協(xié)會：中國互聯(lián)網(wǎng)大會。中國互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)信息中心（CNNIC）。中國教育和科研計算機(jī)網(wǎng)（CERNET）：推進(jìn)IPv6規(guī)模部署專家委員會。1.3掌握IPv6地址特點【任務(wù)實施】【技術(shù)實踐】【任務(wù)描述】某企業(yè)為了幫助員工學(xué)習(xí)IPv6，學(xué)會查看本機(jī)上IPv6地址，獨立解決使用上網(wǎng)故障。1．查看本機(jī)上IPv6接口