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本书深入讲解了IPv6的所有新特性和新功能，其中包括IPv6对地址空间的扩展，IPv6的可扩展性，如何在支持IPv6的主机和路由器上配置IPv6，IPv6在安全性能上的提高，对实时数据流的支持，以及如何自动配置IPv6。
书名：IPv6精髓（第2版）
ISBN: 978-7-115-31946-3
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著 [美] Silvia Hagen
译 夏俊杰
责任编辑 傅道坤
人民邮电出版社出版发行 北京市丰台区成寿寺路11号
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本书中文简体字版由O'Reilly Media, Inc.授权人民邮电出版社出版。未经出版者书面许可，对本书的任何部分不得以任何方式复制或抄袭。
版权所有，侵权必究。
本书是《IPv6精髓》的第2版，从IPv6的发展历史入手全面阐述了IPv6的各种知识，包括IPv6编址、ICMPv6与邻居发现协议、IPv6 IPSec安全架构、IPv6 QoS、IPv6路由（包括RIPng、OSPFv3、IS-IS、EIGRP以及BGP-4等）、DHCPv6、移动IPv6等内容。本书详细讨论了包括双栈、隧道、转换在内的各种IPv4向IPv6迁移的过渡技术，并讲解了DHCP、DNS、SLP、FTP、Telnet等上层应用协议对IPv6的支持要求，最后还分析了向IPv6过渡的成本以及大量商业案例，并解释了各种常见操作系统以及Cisco路由器对IPv6的支持情况及配置示例。受篇幅限制，本书没有过多地描述IPv4的相关技术细节，因而读者应具备基本的IPv4知识。
本书适用于任何希望学习IPv6基础知识和高级知识的读者，包括所有从事网络或系统管理、网络规划与设计工作的专业人士以及广大网络专业的在校学生。
Silvia Hagen自1990年就一直从事网络方面的工作，最初作为一名成功的教师，培训了数以百计的系统工程师，目前是Sunny Connection AG瑞士分公司的CEO，为大量中型和大型企业提供专业的咨询与分析服务，她的专长是身份管理和协议分析，热衷于创建协作框架方面的技术。Hagen是多本畅销书的作者，举办过多次技术研讨会，并曾在Cisco大会、Burton Catalyst大会、Novell Brainshare大会、NetWare国际用户大会上发表过精彩演讲，而且还为企业提供定制化报告。此外，她还是瑞士IPv6任务组的创始成员。
本书封面中的动物是具有通心粉形状外壳的蜗牛。这种蜗牛又称为蠕虫尹氏蜗牛，原产于地中海地区，尤其是土耳其与克里特岛。它生活在花园、灌木和沙丘中，以植物为食。这种蜗牛的学名之所以为通心粉状蜗牛，是因为其壳上的圆环很像通心粉（一种意大利面食）。它有时也被称为“面条蜗牛”。
面条蜗牛通常在其奶油色的外壳上有5道棕色的圆环，它们的眼睛在触角的顶端。它们有17～21毫米高，20～25毫米宽，并通过有节奏地收缩其腹足来移动。在移动时，它们会分泌一种无色的粘液，为它们起到保护的作用。这种粘液非常有效，以至于它们能够沿着剃须刀的刀锋爬行，而不会被切断。
面条蜗牛可供人们食用。它们是欧洲人餐桌上的一种相当常见的食用蜗牛。
随着IANA将最后5个地址块分配给5大RIR，其主地址池于2011年2月3日已正式宣告耗尽，世界各国范围内的IPv4地址枯竭问题已真真切切地摆到了大家面前。特别是中国互联网在经过十几年的快速发展之后，步入了一个崭新的发展天地，网民数早已跃居世界第一，互联网在中国也得到无所不在的广泛应用。互联网在带给大家便利的同时，也让几乎所有的人都无法离开互联网，因此，大家不得不正视IPv4向IPv6过渡的问题。虽然近些年关于IPv6试验或试商用部署的消息不时见诸报端，但业界对IPv6的认识却始终未能统一，包括运营商在内的ISP很少能真正意识到问题的迫切性和严重性。可喜的是，我国政府很早就认识到这一点，特别是2012年开始全面启动我国下一代互联网商用建设工程，并提出了明确的发展目标，计划在2014～2015年进入IPv6的全面商用阶段。
不过，向IPv6的发展演进是一个长期而复杂的进程，涉及互联网产业链的方方面面。由于IPv6仍然处于发展变化之中，很多技术还不成熟，再加上因陌生而产生的排斥感，使得大家对IPv6还存在着各种各样的疑惑或顾虑，因此相关网络技术人员应提前做好向IPv6过渡的技术储备，尽早熟悉IPv6，尽早制定并测试本公司的IPv6迁移方案。
本书作者是互联网领域的资深专家，长期从事IPv6等相关领域的咨询和教育工作，具有丰富的实践经验。本书内容精炼实用，涵盖了包括编址、路由、过渡技术、上层应用、操作系统等在内的所有IPv6知识，并提供了大量有益的分析和配置实例。本书不但便于读者学习理解，而且也极具实际参考价值，译者在翻译过程中就收获良多，相信本书也一定能够为广大网络工程师提供大量有益信息和最佳实践。此外，考虑到IPv6一直都处于不断地发展变化之中，为了更好地了解当前技术发展情况，建议读者通过IETF的相关站点查询最新标准状况（如http://www.rfc-editor.org/）。
在本书翻译过程中，得到了家人、朋友和编辑的无私支持与帮助，在此表示衷心地感谢。本书内容涉及面广，在翻译过程中为了尽量准确表达作者原意，特别是某些专有名词术语的译法，译者在多年网络通信工程经验的基础上，查阅了大量的相关书籍及标准规范，但由于时间仓促，加之译者水平有限，译文中仍难免有不当之处，敬请广大读者批评指正。
夏俊杰
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——Linux Journal
本书讲述的是下一代互联网协议。大家已经熟知了IPv4的优缺点，知道如何设计和配置IPv4，也知道如何排查IPv4的故障，为何还要学习一种新协议呢？一切都要从头开始吗？完全不必！IPv6的设计人员从15年以上的IPv4发展经验中学到了很多。他们从20世纪90年代就开始开发这种新协议，保留了IPv4的优点，将地址空间从32比特扩展到128比特，增加了IPv4曾经缺失的功能。他们还制定了多样化的过渡机制，允许IPv4和IPv6和平共处，实现两种协议之间的平滑过渡。事实上，这也是制定新协议版本的主要需求之一。
所以读者完全不必忘掉自己的IPv4知识，很多知识都与IPv6似曾相识。在开始学习IPv6的时候，将会发现许多使生活更加轻松的新特性和新功能。IPv6拥有未来网络所需的各种功能特性，而这些都是IPv4所不具备的。未来的PDA和移动电话都将拥有自己的IP地址，而这一天必将很快到来。除了IPv4地址空间无法满足未来的IP地址需求之外，试想一下，如果仍然按照目前的配置机制来配置如此大量的设备，那么将会是一种什么样的情形呢？
IPv6最引人注目的新功能就是自动配置能力，我们不是一直都在为IP地址的分配工作而斗争吗？虽然DHCP的出现让我们变得轻松了一些，但是我们仍然要为DHCP服务器的维护和故障排查付出大量精力，如果未来的电冰箱、PDA和TV都有了自己的IP地址，那是不是也要在家里配置一台DHCP服务器呢？有了自动配置机制之后，这一切都不再是问题了。对于具备IPv6能力的主机来说，只要将其接到网络中，就能自动为其配置有效的IPv6地址。作为网络人员的最佳工具，IPv6让ICMP的功能更加强大。IPv6的许多功能特性都基于ICMPv6，如自动配置、优化的多播路由以及多播组管理、邻居发现、路径MTU发现和移动IPv6等。
希望读者通过本书的学习能够全面掌握IPv6协议的相关知识。为此本书提供了易于理解的编写方式，以方便广大读者对这一新领域的学习和理解。
本书几乎涵盖了IPv6的所有知识，为所有希望理解并部署IPv6的人员提供了非常好的学习资源。无论您是企业老板还是IT部门经理，无论您是系统管理员还是网络管理员，亦或是工程师、网络设计人员，哪怕是仅仅希望从一般性角度来了解IPv6的重要变化，都可以在本书中学到很多知识。本书除了提供了大量技术细节之外，还详细分析了向IPv6演进的成本和过渡策略，描述了平滑引入IPv6所需的互操作性机制和应用场景。本书针对不同操作系统的快速入门指南将有助于大家快速掌握IPv6的基本实施步骤。如果您是企业老板或IT部门经理，那么可能会对第1、第10章感兴趣；如果您需要规划企业网过渡策略，那么可能会对第1、第4、第8、第9、第10章感兴趣；如果您负责管理企业的网络基础设施，那么可能会对第4、第7、第8、第10章感兴趣，这几章讨论了ICMPv6、二层及路由问题，还探讨了互操作性问题；如果您是系统或网络管理员，那么应该阅读本书的所有章节：本书是部署IPv6以及与IPv4集成的基础。
本书详细讨论和解释了IPv6的新特性和新功能，分析了规划、设计并将IPv6集成到现有IPv4网络基础设施的方式，提供了读者快速入门、在主机和路由器上配置IPv6以及寻找支持IPv6的应用所需的一切知识。
在大家了解了本书的内容之后，需要进一步解释的就是本书不是为开发人员而编写的，但这并不意味着开发人员不应该阅读本书。实际上，开发人员不但能通过本书理解网络引入IPv6的含义，而且对开发优质的IPv6应用来说也是至关重要的。如果读者需要进一步了解与IPv6开发相关的具体指导，可以参考相应的开发者资源。
本书假定读者已经掌握了基本的网络知识并且熟悉IPv4，有关IPv4的细节信息不在本书写作范围之内。虽然本书会在必要时引用这些知识，但是如果希望学习更多的IPv4知识，建议大家参考市面上的众多优秀书籍。附录C也列出了一些推荐读物。
对于熟悉IPv4的读者来说，通过阅读第2章至第6章的内容即可非常轻松地学习IPv6的各种新功能特性。这些章节包含了读者所需的编址、新IPv6报头、ICMPv6、安全性和QoS等方面的知识。第7章到第11章讨论了网络互连、不同链路层服务的支持、路由选择、上层协议的支持、实现IPv6与IPv4互操作的过渡机制以及移动IPv6等内容。第12章是快速入门指南，简要描述了各类操作系统的IPv6配置方式。本书各章主要内容如下。
第1章“为何使用IPv6”：简要介绍了IPv6的发展历史和IPv6的新功能特性。本章刻画了一幅更大的互联网远景和服务演进目标，而且极大的地址空间和各种高级功能是需要IPv6的重要原因。本章随后澄清了大家在学习和集成IPv6协议时存在的一些普遍性误解，最后简要归纳了全球范围内正在采取的重要步骤以及当前世界在IPv6方面出现的种种变化。
第2章“IPv6协议结构”：描述了新IPv6报头格式，分析了每个字段信息并给出了相应的追踪文件示例，而且还描述了扩展报头的作用以及已定义的扩展报头类型和使用方式。
第3章“IPv6编址”：全面分析了包括新地址格式、地址表示方法、地址类型、国际注册服务以及前缀分配等在内的所有内容。
第4章“ICMPv6”：描述了新ICMPv6消息格式、ICPMv6差错消息和通信消息，并以追踪文件为例解释了ICMPv6的报头信息。本章还讨论了基于ICMPv6的扩展功能，如邻居发现、自动配置、路径MTU发现以及MLD等机制。通过本章的学习，读者将知道ICMPv6能够简化管理员工作的根本原因。
第5章“IPv6安全”：首选讨论了基本的安全概念和安全需求，然后分析了IPSec安全框架、可用于IPv6认证和加密的安全要素及其使用方式，未来网络将需要这些新的安全架构。本章最后还简要讨论了一种新型安全模型。
第6章“QoS”：讨论了QoS的基本需求和QoS类型，解释了可用于IPv6的QoS要素以及部署方式，而且还讨论了不同的QoS架构，并介绍了QoS领域的研究重点。
第7章“网络方面”：讨论了二层网络（包括以太网、令牌环、ATM、帧中继等）对IPv6的支持，解释了多播地址到二层地址的映射方式，最后还介绍了DNS工作组的工作情况。
第8章“路由协议”：讨论了IPv6的高级路由功能，并逐一分析了RIPng、IPv6 OSPFv3、IPv6的BGP-4扩展、IS-IS以及EIGRPv6等路由协议（本章作者是Stefan Marzohl）。
第9章“上层协议”：讨论了IP层之上的工作机制，首先介绍TCP和UDP的变化，接着详细讨论了DHCPv6规范、IPv6的DNS扩展、IPv6网络中的SLPv2以及FTP、Telnet和Web服务器等内容。
第10章“互操作性”：讨论了目前已定义的各种过渡机制，包括双栈、隧道和转换技术，解释了这些过渡机制的联合使用方式以及实现和平共存和平滑过渡的方式。大量案例研究也已经说明IPv6足够成熟，完全可以通过多种方式引入现网。本章最后还分析了有待解决的问题以及安全性、应用、设备商状态以及引入成本等内容。
第11章“移动IPv6”：全面讨论了移动IPv6，解释了该技术将成为下一代移动业务基石的原因。
第12章“动手实践”：解释了如何在不同操作系统使用和配置IPv6，如Sun Solaris、Linux、BSD、Windows 2003、Windows XP、Mac OS以及Cisco路由器，介绍了每种操作系统提供的最常见的IPv6工具，而且还以作者的实验室为例，提供了大量追踪文件示例。
附录A“RFC”：简要介绍了RFC标准化流程及管理机构，并提供了与IPv6相关的RFC列表。
附录B“IPv6资源”：反映了本书的章节组织方式，提供了本书用到的所有索引、协议号、消息类型和地址分配信息。
附录C“推荐读物”：提供了推荐读物列表。
某些重要主题和重要信息会在本书中反复出现，这么做的原因不是要无故生厌，而是假定某些读者不会从头到尾阅读本书，而只是根据兴趣节选部分章节阅读。因此如果某些信息对不同章节都很重要的话，我会重复说明。
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本书的出版要感谢世界各地的朋友们，没有他们的帮助和支持，就不可能完成本书。非常感谢Stefan Marzohl，他是Cisco和Nortel认证教师，也是本书第8章的作者。他在本书第1版中编写了这一章内容，并在第2版（也就是本书）中做了大量更新。感谢Anja Spittler（Maggy），她为我们实验室安装SuSE Linux、保障BIND及其他服务正常运行方面花费了大量时间和精力，并且完成了本书第1版第9章和第12章的部分内容。还要感谢本书的技术编辑们，他们的宝贵意见、校正和澄清使得本书更加出色，在我为某些主题绞尽脑汁并寻求答案时，他们是我的重要资源。本书第1版的技术审稿人是Patrick Grossetete，他是Cisco ITD（Internet Technology Division，互联网技术部门）的产品经理；还有Neil Cashell，他是Novell的TCP/IP专家。此外，还要感谢Brian McGehee，他拥有多年的IPv6工作经验，并编写了大量IPv6课程，完成了本书第1版最后一次的技术编辑工作并增加了很多有用信息。感谢Cisco瑞士公司，特别要感谢René Räber，为我提供了最新的路由器，允许我访问他们的技术资源库，而且对我的IPv6工作提供了长期支持。感谢SuSE公司的专家们提供软件并为主机的IPv6配置提供技术支持。感谢Microsoft公司提供软件以及软件的IPv6实现信息。感谢Network General公司提供用于获取追踪文件的Sniffer Pro软件。感谢Peter Bieringer提供了大量优秀的互联网资源网站，并以闪电般的速度解答了我的大量疑问。
本书第2版还有大量支持者、编写者及审稿人：HP公司的Jim Bound（IPv6论坛的CTO、NAv6TF的主席）、Latif Ladid（IPv6论坛主席）、Tim Chown（南安普敦大学电子和计算机科学系）以及McAfee公司的Vijayabhaskar。Native6公司（位于西雅图）的Yurie Rich、John Spence和Mike Owen from为本书第1、第5、第6、第10章提供了大量信息。Robin Shepherd集团的Gene Cronk为本书第5、第10章提供了大量信息。John Jason Brzozowski（北美IPv6任务组，主持中大西洋IPv6任务组）为本书第1、第9章提供了大量信息。感谢SRI International公司的David B. Green允许我在本书第5章引用他们公司的安全模型报告，并且他还审阅了本书的很多章节。感谢Merike Kaeo（Double Shot Security公司的网络安全架构主管）对本书第5章提供的输入信息和宝贵意见。感谢Microsoft公司的Chris Engdahl对本书第10章提出的宝贵意见。感谢Sunny Connection公司的Jimmy Ott研究和编写了本书第12章的所有更新内容。David Malone（本书姊妹书IPv6 Network Administration的作者）审阅了全书所有内容，感谢David的宝贵意见和技术澄清。非常感谢所有愿意与我们分享IPv6部署经验并提供案例研究的人们，他们是波尔图大学的Paolo Vieira、斯特拉斯堡大学的Pierre David、NTT Communications公司的Cody Christman以及苏黎世Cyberlink AG公司的Flavio Curti和Ueli Heuer。IABG德国公司的Wolfgang Fritsche和斯德哥尔摩Ericsson AB 公司的Karim El-Malki审阅了第11章并提供了宝贵的输入信息。感谢Checkpoint公司提供信息和连接，特别要感谢Patrik Honegger和Yoni Appel。还要感谢Juniper公司Jean-Marc Uzé提供的信息和连接。我还要感谢所有国际工作组的工作人员和开发人员，没有他们的想象力、热情和不知疲倦地工作，我们是无法完成本书编写工作的。
特别感谢O’Reilly出版社的Jim Sumser、Mike Loukides和Tatiana Apandi。Jim Sumser在本书第1版的整个写作阶段以极大的热情、耐心、信任和经验给予我全程指导。感谢Jim，谢谢您在我尽力工作时从不打扰我，您是如此的与众不同！负责本书第2版的Mike和Tatiana在整个写作阶段也给予了极大的支持，还要感谢O’Reilly出版社对本书做出贡献的所有人，特别是Tim O’Reilly使本书的最终出版成为可能。
特别感谢我的老师Hanspeter Bütler，使我认识到古希腊语之美。他极富洞察力和敏锐力的教育方式使我深刻地理解和感受到古老语言的丰富性，为我对语言和不同文化的理解以及通过语言认知世界的差异奠定了坚实的基础。在很大程度上，是他让我有机会成为一名作家。语言是沟通的媒介，语言应用得越准确，我们的理解与被理解就越好，没有沟通就没有理解。从不同视角来看，TCP/IP作为网络通信协议，也为互联网沟通奠定了基础，而互联网又为全球沟通奠定了物理基础，因而TCP/IP为全球范围内不同文化之间的沟通、共享和理解提供了无与伦比的机遇，而这正是我们应该使用它的方式。
目前Internet及企业网使用的IP版本是IPv4。IPv4是20世纪70年代初开发的，目的是为美国的政府研究机构和大学建立通信与信息共享机制。由于当时的接入点数量有限，因而开发者没有考虑安全性或服务质量等问题。没想到IPv4已经存在了30多年，而且已经成为Internet革命密不可分的一部分。不过，即便是设计最为精巧的系统，经过多年的使用之后也会逐渐过时，IPv4便是如此。目前的网络互连需求已完全超越了对网页和电子邮件的支持，网络设备的多样性以及移动通信的爆炸式增长，加上网络互连技术在全球范围内的全面部署，使得IPv4不堪重负，人们不得不开发下一代Internet协议。
IPv6的开发基于IPv4开发及应用所获得的丰富经验，它保留了经实践检验的大量有效机制，摒弃了已知的各种局限性，而且极大地延展了协议的可扩展性和灵活性。IPv6协议定位于高速增长的Internet，并满足用户对Internet业务、移动性以及端到端安全性等方面的迫切需求。
当Internet于1983年开始从NCP（Network Control Protocol，网络控制协议）转向IP（Internet Protocol，Internet协议）的时候，那时的IP还远不是目前看到的这样一种成熟的协议。为了满足人们越来越丰富的Internet需求，后续开发了很多周知和常用的扩展功能。与此相对，在1995年IPv6开始成为草案标准之后，硬件厂商和操作系统提供商就已经开始支持IPv6。在这之后的十几年时间里，IPv6的实现逐渐成熟，IPv6的支持范围也早已超出了基本的网络基础设施，而且一直都处于扩大状态。
当然，在考虑部署IPv6的时候，一定要考虑其是否拥有与IPv4相当的成熟度（将在第10章详细描述）。今后IPv6仍然会有零零散散的功能开发或改进，就像当初的IPv4一样。虽然很多企业都没有找到足够的理由去部署IPv6，但是所有的组织机构都应该对IPv6引起足够重视，因为从长期来看，IPv6是不可避免的。如果组织机构将IPv6纳入战略规划，提前考虑可能存在的融合应用场景，并在IT资本开支中考虑IPv6的引入，那么在必须引入IPv6的时候就能为组织机构节省大量费用并大大提高IPv6的部署效率。
RFC 2235“Hobbes’ Internet Timeline”介绍了Internet有趣的发展简史。该报告从1957年俄罗斯发射Sputnik（第一颗人造地球卫星）和美国DoD（国防部）发起ARPA（Advanced Research Projects Agency，高级研究计划署）计划开始，包含了Internet历史上主机、网络和注册域名持续增长的重要事件。
从该RFC摘录部分信息如下。
以上就是该RFC的主要内容，但是Internet的历史仍在继续。根据http://www.nua.ie/ surveys/how_many_online/world.htm上的内容显示，世界范围内的Internet在线用户在2000年已经达到2.54亿，2002年已经达到5.8亿，根据http://www.clickz.com/ stats/web_worldwide报道，在线用户在2005年已经达到10.8亿。2003年，美国DoD宣布将于2008年将现有网络迁移到IPv6，并且启动了Moonv6（http://www. moonv6.com）项目。2005年，Google注册了一个前缀为/32的IPv6地址，“Internet之父”Vint Cerf加入Google。以上仅仅是Internet发展历史中的一些里程碑事件，随着历史的不断铺展，我们将看到更多的历史事件。
IETF（Internet Engineering Task Force，Internet工程任务组）自20世纪90年代早期就开始研究制定IPv4的后续版本。当时并行开展了多种研究工作，希望解决可预见未来的地址空间不足的问题，并同时提供相应的额外功能。IETF于1993年正式启动IPng（IP Next Generation，下一代IP）研究工作，分析各种不同的建议方案并为将来的工作提供建议。
IETF的IPng领域主管于1994年在多伦多IETF大会上建议创建IPv6。他们的建议发布在RFC 1752（The Recommendation for the IP Next Generation Protocol）中。IPng领域主管成立了ALE（Address Lifetime Expectation，地址生命期预测）工作组来确定在IPv4的预期生命期内，是能够开发出一种新功能的协议，还是只能开发出一种地址空间解决方案。1994年，ALE工作组根据已有统计信息，预计IPv4地址将于2005年至2011年左右耗尽。
如果对当时的各种解决建议感兴趣，下面将加以简要描述（来自RFC 1752）。当时存在4种主要建议：CNAT、IP Encaps、Nimrod和简单CLNP。之后又提出了3种方案建议：PIP（P Internet Protocol，P Internet协议）、SIP（Simple Internet Protocol，简单Internet协议）和TP/IX。在1992年3月的圣地亚哥IETF大会上，简单CLNP被演化为TUBA（TCP and UDP with Bigger Address，包含更多地址的TCP和UDP），IP Encaps成为IPAE（IP Address Encapsulation，IP地址封装）。IPAE与PIP和SIP相结合则称为SIPP（Simple Internet Protocol Plus，增强型简单Internet协议）。TP/IX工作组也将名字改为CATNIP（Common Architecture for the Internet，Internet通用架构）。因而最后形成的3种主要建议方案就是CATNIP、TUBA和SIPP。有关信息可参考RFC 1752。
提示
CATNIP定义在RFC 1707中，TUBA定义在RFC 1347、RFC 1526和RFC 1561中，SIPP则定义在RFC 1710中。
IESG（Internet Engineering Steering Group，Internet工程指导组）于1994年11月17日正式批准了IPv6建议并起草了一个建议标准。1995年发布了RFC 1883“Internet Protocol, Version 6 (IPv6) Specification”。IPv6协议的核心功能集于1998年8月10日成为IETF草案标准，相应的内容定义在RFC 2460（替代了RFC 1883）中。
提示
为什么不将新协议称为IPv5呢？不使用版本号5的原因是因为该版本号已经被分配给了实验性的流协议。
IPv6是IPv4的演进版本。该协议通常以软件升级的方式安装在绝大多数设备和操作系统上。如果是最近购买的硬件和操作系统，那么通常都支持IPv6，所需要做的就是激活或配置IPv6。目前的过渡机制可以在保证IPv4网络正常运行的状况下逐步引入IPv6。
IPv6的主要变化如下。
出于历史原因，美国的组织机构和政府大约占据了全球60%可分配的IPv4地址空间，剩余的40%地址空间则被全世界其他国家所共享。全球大约有64亿人，其中北美大约有3.3亿人，欧洲大约有8.07亿人，亚洲大约有36亿人，这就意味着占全球总人口5%的美国人拥有60%的可用IPv4地址空间，这就是亚洲在IPv6部署进度方面远远高于欧洲和美国的原因（上述统计信息截至2005年）。
提示
http://www.internetworldstats.com/stats.htm 是一个有趣的统计数据站点。
虽然IPv4地址空间的理论极限是43亿个，但由于早期的地址分配方法十分低效，使得某些组织机构获得了远远超出其需求的地址块，致使其余需要地址的用户无法获得足够的地址。如果能够重新分配IPv4地址空间，那么地址使用效率将会大大提升，但这是不可能的，在全球范围内重新分配地址并重新编址根本就不具备任何可操作性。此外还必须认识到，虽然目前的IPv4地址空间已几乎耗尽，但全球只有14%左右的人口接入了Internet。因此，如果希望为全球20%的人口提供Internet接入能力，那么就必须使用IPv6提供的巨大地址空间，而且这种计算方式还远没有考虑未来需要IP地址的设备数量可能达到几十亿台的可能性，因为所有行业的设备商都基于IP地址在开发其监视、控制和管理系统。
如前所述，IPv6工作组所做的工作并不仅仅是扩展地址空间，对于当前和未来许多复杂网络以及各种大量的IP设备来说，IPv6的自动配置功能都是必不可少的。传统的编址方法无法满足这些设备的管理需求，无状态自动配置机制将大大简化组织机构的管理开销。
扩展的地址空间以及Internet原始端到端模型的恢复，从根本上消除了NAT（Network Address Translation，网络地址转换）的必需性。NAT是一种通过将内部地址映射为公有地址，从而为大量使用私有地址的用户共享少量公有IPv4地址的机制。引入NAT的目的是在短期内解决IPv4地址空间有限的问题，当时的IPv6还未准备就绪（请参考RFC 1631；最初的NAT规范在2001年被RFC 3022所废止），因而NAT成为IPv4网络中非常普遍的现象，但是NAT却为网络管理和运行带来了十分严重的问题：为了实现地址映射，NAT必须修改IP报头中端节点的地址，因而为了实现应用级的透明性，NAT经常需要与ALG（Application Layer Gateway，应用层网关）协同使用。对于使用NAT的应用环境来说，大量协议和应用都会出现问题，IPSec和P2P应用就是两个最常见的例子。NAT带来的另一大问题就是网络融合过程出现的私有地址重叠问题，此时只能对其中的一个网络进行重新编址或者引入非常复杂的地址映射方案。由于NAT扩展有限地址空间的能力对IPv6来说毫无意义，因而IPv6在设计之初就不再支持NAT。
通过引入一种更加灵活的报头结构（扩展报头），IPv6成为一种更加开放也更具扩展性的协议，未来可以根据需要简单地定义新扩展报头并平滑地集成到协议集中。考虑到IPv4已经使用了30多年，因而IPv6在设计的时候完全借鉴了IPv4的发展经验，致力于开发出一种可扩展的基础架构，从而能够满足长期持续发展的需要。
韩国、日本、德国、法国和美国的宽带渗透率一直在快速持续增长，有些甚至已经达到65%甚至更多。事实上，2004年Nielsen//NetRatings的一项研究（http://www. nielsen-netratings.com）表明，加利福尼亚圣地亚哥的宽带渗透率已达到69%，这种具有充足带宽（与拨号上网服务相比较）的永久（always-on）连通性意味着设备联网的比例更高，许多消费电子制造商也纷纷利用该带宽。在线游戏不再局限于PC游戏，Sony公司的PlayStation 2、Nintendo DS以及Microsoft公司的Xbox等游戏终端都增加了在线服务能力。在日本，许多电信运营商都开始通过IP网络提供电视类服务（电影、视频内容等），甚至包括电冰箱、微波炉、热水器和浴缸在内的各种家用设施都开始具备联网能力。虽然现在看起来具备联网能力的浴缸有些傻，但是许多这类设备都通过联网能力实现了电源管理、远程控制、故障排查以及遥测/监控等目的。大量具备联网能力的处理需求催生了需要更多地址的设备，许多设备都不再是标准的用户界面，此时，IPv6地址空间加上邻居发现、自动配置和移动IPv6等功能特性，不但有助于迎接家庭计算的新纪元，而且绝对不会遇到当前协议下可能出现的大量令人头痛的配置工作。
无线产业（包括蜂窝无线通信以及基于802.1x、802.16、802.20的无线网络以及UMTS、UWB、MIMO等）的快速增长早已是不争的事实。某些国家（如意大利和英国）的蜂窝电话数量早已超过了人口数量。对于随时随地需要连续可达性以及对信息访问存在严重依赖性的世界来说，终端用户的移动性需求变得异乎寻常的重要。对于运营商特别是那些支持多种介质访问形式（如3G和WiMax）的运营商而言，将IP作为传输和路由数据包的方法非常有意义。蜂窝电话和PDA都已经能够访问Internet，与其他用户在线玩游戏、打电话，甚至观看流视频内容。与其使用不同传输协议来支持这些功能并创建转换应用程序来实现上述通信过程，还远不如直接利用现有的Internet和企业网基础设施来得效率高。从后面的技术分析来看，移动IPv6的设计思路十分高明，能够以一种非常高效的方式支持移动用户的通信需求，并且当用户在不同网络之间漫游时可以维护其连接性（即使这些网络使用了不同的介质访问类型）。
出于以上原因，目前世界范围内的IPv6部署浪潮已逐渐铺开。特别是日本和韩国，其生产网络和用户网络都已经开始使用基于IPv6的应用服务。据说中国也花费了数百万美元兴建新的基于IPv6的骨干网。欧盟则斥资数百万美元进行IPv6骨干网和创新业务的研究与部署，以尽可能地利用IPv6提供的先进功能特性。在印度，随着中产阶级的逐渐兴起以及印度在IT领域的强大实力，其在IPv6的部署和应用方面已经展现出实质性的兴趣。美国政府先后在2003年6月和2005年7月两次强制要求部署IPv6。澳大利亚、中国台湾、新加坡、英格兰和埃及等国家和地区也都做出了相似的声明。因此，IPv6的部署进度远高于本书第1版出版时的预期。
虽然仍然有人就IPv6对企业的价值有所疑问，但是必须承认，每个组织机构都必须仔细评估IPv6对其内部应用的益处并确定向IPv6迁移的最佳时机。在很多情况下，组织机构都能找到某种明智的方法，在不用将整个网络都迁移到IPv6的情况下即可解决某些“痛苦”的问题。向IPv6的过渡要采取整体规划下的逐步演进方式，不但要减少网络集成工作量，而且要确保网络切换时的稳定性。从第10章的案例研究可以看出，在引入IPv6的时候做好规划，不但能够大大节省相应的过渡成本，而且逐步引入方式可以根据实施阶段进行动态调整，从而节省大量金钱和精力，而且不会对现有的IPv4网络造成伤害。
无论存在哪种想法和顾虑，都不能忘记IPv6最本质的优势。IPv6采用了新结构和扩展方式，能够为新一代服务提供坚实的基础。也许不久的将来，市场上就会出现不支持IPv4的设备和服务，这就为厂商和服务提供商开辟了新市场和新的商业机会。先发优势是巨大的，犹如利用IPv6进行技术更新可以带来延长当前产品周期的机遇一样。另一方面，也意味着组织机构和用户可能会在中期需要这类服务，因而仔细地将新协议集成到现有网络中并采取非破坏性的方式是非常明智的。按步骤逐步实施，就能为这些新业务提供很好的网络基础设施，也就避免了未经全面规划就仓促引入基于IPv6的关键性商业应用所带来的高成本或其他风险。
既然IPv6拥有如此多的优势，那么就很自然地会问到“为什么不部署IPv6呢？”在与客户交流时，经常会发现他们对IPv6都有类似的误解，使得他们不愿意考虑IPv6，其中最常见的误解如下所示。
“引入IPv6会给当前的IP网络及业务带来风险。”
这种顾虑是毫无事实根据的。制定IPv6标准的一个重要考虑因素就是创建一种允许两种协议和平共处的融合机制。IPv6既可以与IPv4同时使用，也可以独立于IPv4使用。完全可以在保证IPv4传统业务不受影响的情况下，引入IPv6来提供新业务。这不但能确保IPv4业务的持续访问，而且还能逐步引入IPv6。有关问题将在第10章进行深入讨论。
“IPv6协议不够成熟，没有经过时间的充分检验，无法知道是否能够满足各种需求。”
该观点只能说部分正确。IPv6已经在大多数路由器和操作系统上实现了十几年时间，已经得到了充分的验证和优化。国际上已经就IPv6的部署做了大量研究，并且建立了各种测试网络以进一步验证各种优化的融合方法。目前仍在运行的最大测试网络是Moonv6（http://www.moonv6.com）。Moonv6是美国国防部建立的测试网络，IPv6开发人员、厂商以及各种科研院所和行业团体都可以在该测试网络上进行基于IPv6功能特性的广泛的互操作性和兼容性测试，以及服务质量、移动性和安全性等扩展功能特性的测试工作。有关Moonv6的详细信息请参见第10章。
“引入IPv6的成本太高。”
部署IPv6当然会有成本支出。通常越新的网络其网络基础设施对IPv6的支持程度就越高，但不管怎么样，向IPv6迁移总是免不了一定量的软件和硬件升级费用，而且组织机构还需要培训其IT职员，根据引入IPv6的进度要求，有时还可能需要聘请外部专家。
但是，与IPv6相关的成本节约却是显而易见的。基于IPv4的网络变得越来越复杂，新的IT服务（如VoIP、即时通信、视频会议、IPTV以及统一通信）增加了很多中间网络层次，大大增加了网络的复杂度。对于合并的企业或者提供B2B事务的组织机构来说，通常都部署了NAT叠加解决方案，给网络带来很大的管理开销，且难以进行故障排查。此外，随着移动设备和网络设施的市场增长，需要建立强壮的接入模型，而这对于IPv4网络来说不但价格昂贵，而且难以实现。针对上述情况，从长远角度来看，IPv6提供了一种比IPv4更新、性价比更高的模型架构。
“无状态自动配置导致无法控制或监控网络接入。”
如果网络广泛使用无状态自动配置，那么该观点通常是正确的，因此需要网络管理员选择合适的控制级别。RFC 3315定义的DHCPv6被扩展为支持两类操作模型：状态化模型和无状态模型。状态化模型与目前IPv4中使用的DHCP相似，节点（DHCP客户端）动态地从DHCP服务器请求IP地址和配置信息。DHCPv6还支持无状态模型，此时DHCPv6客户端仅从DHCPv6服务器请求配置信息，而通过其他方式（如无状态自动配置）获取IPv6地址。另一方面，也可以配置IPv6网络强制使用DHCPv6进行动态地址分配，并且利用DHCPv6的认证功能来增强网络的安全性。
“我们的ISP（Internet Service Provider，Internet服务提供商）不提供IPv6服务，所以我们无法使用IPv6。”
大家无需等待ISP即可在自己的企业网或专用网络中使用IPv6。如果希望连接到全球IPv6 Internet上，可以利用某种过渡机制，将IPv6数据包通过隧道方式经ISP的IPv4网络进行传输。
“升级骨干网的费用过高且过于复杂。”
IPv6完善的过渡机制允许大家在适当的网络部署IPv6，而无需按照命令方式进行网络升级改造。通常建议骨干网按照设备的正常生命周期考虑网络的升级改造，也就是在硬件需要正常替换的情况下进行同步升级。一定要选择支持IPv6路由的硬件设备。与此同时，还可以将IPv6数据包通过隧道方式经ISP的IPv4网络进行传输。使用MPLS的网络更容易采取隧道方式将IPv6数据包通过IPv4 MPLS骨干网进行传输。有关信息将在第10章进行详细讨论。
“将所有应用转向IPv6过于复杂且成本巨大。”
通常人们将应用转向IPv6的努力通常要远远低于预期。如果应用程序的设计合理，那么几乎无需修改即可支持IPv6。我们要做的不是假设它无法工作，而是应该进行测试以发现是否可以工作。对于那些需要修改却仍然不可用或者转向IPv6毫无意义的应用程序来说，有相应的机制可以在IPv6网络中支持IPv4应用以及在IPv4网络中支持IPv6应用。作为可选方式，可以在网络中运行双栈模式，即使用IPv4访问IPv4应用，使用IPv6访问IPv6应用。
“我们拥有足够的IPv4地址，不需要IPv6。”
如果真的拥有足够的IPv4地址，那么该观点确实没问题。的确不需要马上就迁移到IPv6，但是如果就此忽略IPv6，那么您的网络在未来将独立于整个网络世界，包括你的设备商、合作伙伴和客户。由于亚洲的IPv6部署进程远快于美国，因而即使位于丹佛的公司拥有足够的IPv4地址，如果不支持IPv6，那么今后与位于东京的合作伙伴企业进行互连时也会变得极为复杂。此外，IPv6得到广泛支持并不仅仅是因为其地址空间，大量高级功能也是推动因素之一。
当世界都转向IPv6的时候，如果还有人坚持使用IPv4，那么无异于将自己排除在全球通信与可达性之外。这一点在目前可能并不明显，但很快就会呈现出来。因而如果错过升级时机，那么将会因为无法使用新的基于IPv6的商业应用而失去大量潜在用户和新用户市场，直到部署了IPv6以后才会有所改观。
IT界的一条黄金法则就是“不要打扰正在运行的系统”。既然IPv4网络仍然能够正常运行且能满足日常需要，那么就没有理由改变什么。但是从现在开始，在建设和改造网络基础设施时，都必须考虑IPv6。对新技术进行投资将拥有更长的生命周期，并且能保持网络的先进性。
在考虑是否迁移到IPv6时，可以参考以下主要因素。
为了做好向IPv6迁移的充分准备，应该做到：
完成上述工作之后即可确定在网络中引入IPv6的确切时间，也可以评估是否值得继续投资IPv4网络基础设施，或者引入IPv6是否是一种更优的方式。
与1983年从NCP迁移到IPv4不同的是，向IPv6的迁移没有确切的“标志日”。也可能是IPv6没有杀手级应用，因而无需等到某一天，IPv6将会缓慢但按部就班地进入我们的网络和Internet。根据需求情况，采取逐步演进的方式过渡到IPv6可能是最有效的方式，该方式不但不会给当前的IPv4网络带来风险，不会在软硬件设备运行良好的情况下强制替换，而且还允许大家有时间去熟悉IPv6，去测试、学习IPv6并将IPv6纳入企业的IT战略。
最早的IPv6网络是6Bone（http://www.6bone.net）。6Bone开始于1996年，在2004年连接了全球50多个国家的1000多台主机。起初该网络被用作IETF工作组的测试网络，后来逐渐成为全球性项目，欢迎任何人加入。当时的地址分配还没有标准化，因而6Bone获得了特殊前缀3FFE。由于目前的IPv6地址分配工作已经专业化并开放注册，因而6Bone将在2006年中期迁移到官方规定的IPv6地址空间。出于历史和统计原因，目前的6Bone网站仍然可以访问。6Bone证实了IPv6的稳定性，可以应用于全球范围。此外，6Bone还被用来进行路由和网络管理实验，并进行过渡机制以及IPv6应用和服务的测试工作。
纵观全球IPv6的部署情况，可以看出各大洲采取了不同的部署策略。国际IPv6论坛（International IPv6 Forum，http://www.ipv6forum.com）负责协调全球范围内的IPv6工作。国际任务组（International Task Force，http://www.ipv6tf.org）负责协调全球范围内各地区任务组的工作。目前有北美IPv6任务组（North American IPv6 Task Force，http://www.nav6tf.org）、欧洲任务组（European Task Force，http://www. eu.ipv6tf.org）以及亚洲和其他地区的各种任务组。有关信息可以从主要的任务组网站查询。地区任务组负责协调本地区的IPv6工作。例如，欧洲几乎每个国家都有一个IPv6任务组。
IPv6在亚洲已经成为现实。由于人口众多且Internet发展快速，使得IPv4地址空间显得极为匮乏，因而不得不选择IPv6。
日本是亚洲第一个部署IPv6的国家。在2001年3月，日本发布了“e-Japan Priority Policy Program（e-Japan优先政策计划）”，宣称将建成全球最大的IPv6网络。日本任务组的网站是http://www.v6pc.jp/en/index.phtml。
日本设立了一个展厅，专门用于展示设备商具备IPv6能力的设备。例如，Sony最近宣称其全线产品都已经支持IPv6。为了让大家对日本的IPv6发展状况有所认识，下面列出了展厅中的一些信息。
Toshiba
展示了支持IPv6和路由功能的电冰箱和微波炉。可以利用Web和电子邮件方式通过面板来控制这些设备。
Sanyo
展示了支持IPv6的数码相机和带有家庭网关的支持IPv6的电视机。在路上通过公众无线网络即可将数码相机中的数码照片上传到家庭网关。可以远程遥控和使用电视机，使得不同的观众可以从不同的地点收看相同的画面或电影。
Canon
展示了可以远程控制的网络摄像机系统，可以在路上观察孩子、宠物狗或咖啡机的状态。
Nokia Japan和NTT Communications（一家全球性ISP）
展示了一款整合了无线、RFID和移动IPv6技术的Internet终端，可以让移动用户在Internet上以一种安全、认证的方式使用各种业务。
在中国，中国政府在2001年启动了CNGI（China Next Generation Internet，中国下一代Internet）工程。在2006年前的第一阶段，计划在300个园区网部署IPv6骨干网，包括100所大学、100家研究机构和100家企业。中国的电信运营商都在该工程中承担了非常重要的角色。它们计划将在2006年第1季度完成所有的骨干网以及上海NAP点的建设工作，并在2006年中期完成与国外IPv6 Internet的互联链路。CNGI从一开始就将IPv6移动性纳入规划之中。CNGI自2005年就开始为中国100多家顶级科技公司和科研院所的61项试验项目提供了部署和应用测试环境，这些试验项目将于2006年底之前全部完成。中国同时逐步启动每个城市的MAN（Metropolitan Area Network，城域网）建设工作，其中的IPv6将是一项非常重要的部署工作。此外，中国还计划将IPv6应用于其他行业，如军队、气象、地震、智能建筑以及数字家庭联网等。许多中国商业巨头都开始关注IPv6，如联想（IBM PC）和康佳。联想就在其系列产品中应用了IGRS（Intelligent Grouping and Resource Sharing，信息设备资源共享协同服务）技术以支持IPv6。
亚洲的其他国家和地区在IPv6方面也表现得颇为积极。印度、韩国、泰国和中国台湾都建立了自己的任务组，而且大多数都得到了政府的强力支持。
在欧洲，欧盟委员会从2000年就开始支持并引入IPv6。欧盟委员会相信IPv6将是其经济领域竞争力的来源。欧洲任务组负责协调欧洲的IPv6相关工作。
Telia Sweden是欧洲第一家提供商用IPv6服务的ISP。2001年Telia就在欧洲的不同地点部署了6个IPv6 POP（Points of Presence，呈现点）。大多数ISP至今仍未提供商用IPv6服务，但是在此背景影响下，这些ISP都已经准备引入IPv6并能够快速响应不断增长的市场需求。IPv6 Internet骨干的数量和IEX（Internet Exchange Points，Internet交换点）都在增加，例如，NTT Communications已经开始在全球范围内提供商用IPv6服务。它们最初于2001年在日本提供IPv6服务，2003年2月之后开始在欧洲提供IPv6服务，2003年6月开始在美国和部分亚洲国家提供IPv6服务。NTT Communications建立了两个网络运行中心，提供一周七天的全天候服务，目前已拥有4年多的IPv6网络管理经验。相关内容将在第10章进行详细描述。
欧盟委员会在欧洲建立了两个重要的研究项目：6net（http://www.6net.org）和Euro6IX（http://www.euro6ix.org），6net是一个为期3年的欧洲项目，目的是测试IPv6是否能够满足当前全球Internet的应用需求。因而创建了一个连接16个国家的IPv6网络，进行互操作性和融合性测试。目前3年研究期已经结束，6net项目于2005年正式结束。IST（Internet Society Technologies，Internet社区技术）发起了Euro6IX项目，其目标是在欧洲快速引入IPv6。有关这两个项目的详细信息以及大量的研究资料都可以在各自的网站上进行查询。
IPv6地址空间和移动性支持为将来的VoIP部署奠定了很好的基础。移动IPv6解决了IPv4移动性的一些局限性，更适于全球范围内的应用。德国电信在2004年初曾经宣称，它们相信到2020年，全球电话通信都将基于IP。因而许多电信提供商都开始积极应对该挑战，有很多VoIP应用开始基于IPv6技术。
汽车厂商也要使用IP。例如，Renault与Cisco合作开发了一款具备IPv6联网能力的原型车，在Cisco路由器中内嵌了移动IPv6功能，因而汽车可以通过内部的IPv6网络进行监视、控制和维护，可以获得天气、交通和道路状况信息，乘客可以通过无线或蓝牙上网或利用具备IPv6功能的设备观看数字电视。由于实现了移动IPv6，因而Cisco路由器可以根据当前位置进行网络切换，以找到最佳连接。当路由器从一个网络切换到另一个网络时，汽车内的网络系统和设备都不会丢失其网络连接。其他汽车厂商（如BMW、Daimler Chrysler和Audi）也都开展了相似的工作，我曾经听说将来的IP汽车将至少拥有20个IP地址，想想看吧！
最初人们认为美国应该是全球最后部署IPv6的国家，因为美国的地址并不紧缺，但是从2003年夏天开始，美国的形势出现了重大变化，美国DoD宣称将于2008年将其网络迁移到IPv6。因而从2003年开始，DoD的所有IT采购都必须支持IPv6，由于美国DoD每年的IT经费预算达到了300亿美元，因而极大地推动了设备商的积极性。全球范围内的众多国防部门和NATO（North Atlantic Treaty Organization北大西洋公约组织）盟友也都纷纷仿效。该决定不但加速了美国IPv6市场的发展，而且也极大地推动了全球IPv6市场的发展。由于军事领域的IP应用具有很大的灵活性，因而应该会极大地促进其他IPv6业务和应用的发展。
除了美国DoD之外，OMB（Office of Management and Budget，行政管理和预算局，是美国总统府幕僚机构之一）于2005年7月宣布，要求所有的联邦机构都必须在2008年使用IPv6。DoD的IT预算就足以令世人瞩目，那么整个美国联邦政府的IT预算就更是如此了。
北美IPv6任务组的网站是http://www.nav6tf.org，最大的测试和研究网络是Moonv6（http://www.moonv6.com）。通过这两个窗口，可以了解北美的IPv6工作、测试和结果、部署情况以及各种IPv6资源。
如前所述，目前绝大多数最新的路由设备和操作系统都已经支持IPv6。对于标准设备来说，至少也可以假定其将在下一个重要版本中支持IPv6。因而在为企业网指定IPv6集成方案时，必须评估每个厂商的IPv6支持状态和支持程度。绝大多数厂商都提供了与IPv6相关的信息站点http://www.<厂商名>.com/ipv6。
可以说，目前IPv6在网络层的支持已经成熟，经过了大量测试和优化验证，包括IPv6路由、过渡机制以及DNS。DHCPv6也已经于2004年实现标准化，从2005年开始，就可以在选定的平台上部署早期的IPv6网络。
目前的IPv6研究工作主要集中于服务质量、安全性、IPv4/IPv6 MIB集成以及移动IPv6等领域，在网络管理、防火墙和代理网关等领域的支持还有所欠缺。Cisco、Checkpoint、Juniper以及其他众多厂商都主要工作于上述领域。应用领域则一直都在持续开发之中，大量使用IPv6新特性的新型应用将越来越多地出现在市场上。非常感谢前面提到的各种过渡机制，正是有了这些过渡机制，人们才可以在IPv6网络上继续使用IPv4应用。就像日本的IPv6展厅一样，全球范围内的IPv6部署已经远远超出了网络基础设施领域。
提示
有关应用和厂商的IPv6支持情况将在第10章进行详细描述。
相信大家至此已经完全明白了为什么要关注IPv6。因而本书的后面章节的目标是将学习IPv6的旅程变得愉悦，因而请继续看下去。
本节列出了本章提及的一些重要RFC和草案标准，有时也会列出一些与主题相关的RFC以供大家进一步学习之用。
