IPv6详解,第1卷,核心协议实现

IPv6详解,第1卷,核心协议实现 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:人民邮电出版社
作者:Qing Li
出品人:
页数:937
译者:
出版时间:2009-1
价格:128.00元
装帧:平装
isbn号码:9787115195517
丛书系列:
图书标签:
  • IPv6
  • 网络
  • 协议
  • network
  • 计算机网络
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  • 技术详解
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  • 网络架构
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具体描述

IPv6的时代即将到来!

本书由开源的IPv6标准参考实现KAME的核心开发人员撰写,沿袭了被奉为经典的Richard Stevens《TCP/IP详解》的写作方式和风格,覆盖了IPv6技术的全部内容,是毋庸置疑的IPv6权威参考书。书中详尽剖析了IPv6协议及其实现的技术细节,逐行诠释了KAME每一行代码的作用,并结合阐述了弥足珍贵的设计体会,对网络研究、设计和开发人员都有极高的参考价值。

全书分为两卷,第一卷主要介绍核心协议的实现,第二卷主要介绍高级协议的实现。本书适合网络设计和开发人员阅读,对于下一代网络产品研发人员尤其具有参考价值。

《IPv6详解,第1卷,核心协议实现》图书简介 导言:新一代互联网的基石 随着全球互联网应用的爆炸式增长和物联网(IoT)、移动互联、云计算等新技术的飞速发展,全球IP地址资源的匮乏已成为制约互联网进一步拓展的瓶颈。IPv4地址的枯竭,迫使我们必须加速向下一代互联网协议——IPv6过渡。 《IPv6详解,第1卷,核心协议实现》是一本深度聚焦于IPv6协议栈底层实现机制的专业著作。本书旨在为网络工程师、系统架构师、协议开发者以及从事网络安全研究的专业人士,提供一套全面、深入且高度实践性的知识体系,确保读者能够深刻理解IPv6协议从数据包结构到路由转发的全过程。 本书并非泛泛而谈的协议概述,而是直指核心,专注于解析支撑IPv6运作的最基本、最关键的技术要素。我们将抛弃基础概念的重复叙述,直接切入技术细节,帮助读者跨越理论与实践之间的鸿沟。 --- 第一篇:IPv6基础架构与数据报文解析 本篇是理解整个IPv6协议栈的基石。我们不会浪费篇幅描述IPv6的“好处”,而是直接深入到其结构本身。 第一章:IPv6地址体系的深度剖析 本章将彻底解构IPv6地址的128位结构,区分单播(Unicast)、任播(Anycast)和组播(Multicast)地址的内部编码规则。重点阐述以下几个关键领域: 地址表示法与规范化: 详细对比CIDR表示法、压缩表示法以及主机字节序中的实际存储方式。 地址类型详解: 区分全球单播地址(GUA)、唯一本地地址(ULA)、链路本地地址(LLA)的内在结构差异、生成机制及其在路由域中的作用范围。特别是对LLA地址中基于MAC地址(IEEE 802标准)生成的EUI-64格式进行代码级的解析,探讨其对隐私扩展(Privacy Extensions)的依赖性。 子网划分策略(Subnetting): 探讨在实际部署中,如何根据组织架构和应用场景高效规划/64边界和/128边界,以及如何在大型网络中实现最优的地址聚合。 第二章:IPv6基础数据报文结构与处理 本章是本书的核心技术切入点,完全侧重于数据包的“看图说话”和“源码级别”的理解。 固定头部解析: 逐字段分析IPv6的40字节固定头部。重点剖析“流量类别”(Traffic Class)和“流标签”(Flow Label)字段在服务质量(QoS)和数据包分类中的实际应用,以及其在现代网络设备中硬件加速处理的机制。 扩展头部链式结构: 详细解析扩展头部(Extension Headers)的引入机制、处理顺序以及它们如何影响路径上的中间节点。我们将深入探讨: 跳跃限制(Hop Limit) 与IPv4 TTL的区别与更新。 目的选项头(Destination Options Header) 的路由选择和处理延迟问题。 路由头(Routing Header Type 0/1/2): 重点分析其绕过传统路由表的机制,以及在安全审计中需要关注的风险点。 分片机制的革新: 对比IPv4与IPv6的分片机制。强调IPv6中只有源节点才能进行分片,中间节点仅负责丢弃和ICMPv6错误报告。解析“最大传输单元(MTU)发现”过程中,Path MTU Discovery (PMTUD) 机制在IPv6环境下的实际工作流程和潜在阻塞点(例如,防火墙对ICMPv6包的处理)。 --- 第二篇:ICMPv6——控制面的核心引擎 ICMPv6不再仅仅是错误报告工具,它整合了IPv4中ARP、ICMP和IGMP的功能,成为IPv6无连接状态下实现地址解析、邻居发现、路由选择等关键操作的神经中枢。 第三章:邻居发现协议(NDP)的实现细节 NDP是IPv6能够正常运作的基石。本章将深入解析NDP的五个关键报文及其在操作系统的实现层面如何工作: 地址解析(Neighbor Solicitation/Advertisement, NS/NA): 替代ARP,解析出特定IPv6地址对应的链路层地址。重点分析多播(All-Nodes/All-Routers)地址的使用模式以及如何防范ARP欺骗的机制(如SLAAC的安全性考量)。 路由器的发现(Router Solicitation/Advertisement, RS/RA): 剖析路由器通告(RA)报文中关键标志位(如M、O标志)对主机地址配置模式(SLAAC、DHCPv6)的影响。探讨RA消息的时序和周期性,及其在网络拓扑变化时如何快速收敛。 邻居可达性检测(Neighbor Unreachability Detection, NUD): 深入探讨主机如何通过发送无数据负载的NS报文来维护邻居缓存的有效性,以及该机制在链路层故障(如网线拔出)时的反应速度和恢复机制。 第四章:高级ICMPv6功能与安全含义 本章关注ICMPv6在路径优化和安全防御中的作用。 重定向(Redirect)与反向路径转发(RPF)的关联: 解析路由器如何通过ICMPv6 Redirect报文通知主机更优的下一跳路径,以及这如何与边界网关协议(BGP)的路径选择策略相互配合。 差错报告(Error Reporting): 详细分析“参数问题”、“源站去路由失败”和“数据包太大”等ICMPv6错误消息的生成条件。重点讨论“数据包太大”消息(对应IPv4的Fragmentation Needed)在PMTUD中的核心地位。 安全视角下的ICMPv6: 分析未经保护的ICMPv6消息(如RA和NS)在非安全域中可能被滥用的情况,以及安全邻居发现(SEND) 协议的工作原理,包括其使用动态密钥和数字证书对NDP报文进行认证和完整性保护的机制。 --- 第三篇:IPv6的地址配置与自动化 本篇聚焦于主机如何自动获取和配置其IPv6地址和网络参数,这是IPv6部署效率的关键所在。 第五章:无状态地址自动配置(SLAAC)的内在逻辑 接口标识符的生成: 深度解析EUI-64生成法与随机隐私扩展(RFC 4941)生成的区别,包括操作系统层面对标识符轮换策略的实现细节。 Duplicate Address Detection (DAD): 详细描述DAD过程,包括它如何通过发送NS报文来确保地址唯一性,以及系统实现中DAD尝试次数和超时机制的调优参数。 前缀信息的处理: 探讨RA报文中包含的前缀信息(Prefix Information Option)如何指导主机进行地址的生命周期管理(有效时间和首选时间)。 第六章:动态主机配置协议(DHCPv6) 本章将DHCPv6的运行模式与IPv4的DHCP进行对比,重点关注其无状态和有状态两种部署模式。 消息交换流程(Solicit, Advertise, Request, Reply - SARR): 详细绘制有状态DHCPv6的四次握手流程图,并分析每一个报文中的“客户端ID”和“服务器ID”的作用。 无状态DHCPv6的应用: 解析主机如何结合SLAAC获得地址,而仅通过DHCPv6获取DNS服务器或其他非地址配置信息(如NTP服务器)。 DHCPv6的绑定与状态维护: 探讨DHCPv6服务器如何在后端数据库中维护租约信息,以及它与路由信息的交互机制。 --- 结语:面向未来的网络工程 《IPv6详解,第1卷,核心协议实现》的目标是提供一套可以直接应用于生产环境调试和故障排除的知识工具箱。本书不提供高层网络战略讨论,而是专注于“协议栈是如何在内核中被编译和执行的”。通过对数据结构和消息序列的透彻理解,读者将具备直接阅读标准草案、分析网络抓包文件并定位底层协议问题的能力,为应对下一代互联网的复杂性做好充分准备。

作者简介

Qing Li Blue Coat系统公司资深架构师,负责领导下一代支持IPv6的安全代理应用系统的设计和开发工作。他曾在风河系统公司工作8年,是风河嵌入式IPv6产品的首席架构师。他拥有多项美国专利,并著有Real-Time Concepts for Embedded Systems等畅销书。他还是FreeBSD操作系统项目活跃的开发者。

Tatuya Jinmei(神明达哉) 东芝公司研究与开发中心的科学家。KAME项目核心开发人员。2003年在日本庆应义塾大学获得博士学位。

Keiichi Shima(岛庆一) 日本Internet Initiative公司的资深研究人员。他的研究领域是IPv6和IPv6移动性。KAME项目核心开发人员,开发了移动IPv6/NEMO基本支持协议栈。现在正致力于BSD操作系统中新的移动栈(SHISA栈)的研究。

目录信息

读后感

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这本书是沿用Richard Stenves经典的《TCP/IP Illustrated Volume 2: The Implementation》,在看这本书之前,花了2个星期看来一遍Stenves的经典书(买了8年了,一直没有看完,这次终于看完了,很有收获)。总体来说还行,基本讲清楚了FreeBSD下的IPv6 KAME实现。 KAME项目开...

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这本书是沿用Richard Stenves经典的《TCP/IP Illustrated Volume 2: The Implementation》,在看这本书之前,花了2个星期看来一遍Stenves的经典书(买了8年了,一直没有看完,这次终于看完了,很有收获)。总体来说还行,基本讲清楚了FreeBSD下的IPv6 KAME实现。 KAME项目开...

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这本书是沿用Richard Stenves经典的《TCP/IP Illustrated Volume 2: The Implementation》,在看这本书之前,花了2个星期看来一遍Stenves的经典书(买了8年了,一直没有看完,这次终于看完了,很有收获)。总体来说还行,基本讲清楚了FreeBSD下的IPv6 KAME实现。 KAME项目开...

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这本书是沿用Richard Stenves经典的《TCP/IP Illustrated Volume 2: The Implementation》,在看这本书之前,花了2个星期看来一遍Stenves的经典书(买了8年了,一直没有看完,这次终于看完了,很有收获)。总体来说还行,基本讲清楚了FreeBSD下的IPv6 KAME实现。 KAME项目开...

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这本书是沿用Richard Stenves经典的《TCP/IP Illustrated Volume 2: The Implementation》,在看这本书之前,花了2个星期看来一遍Stenves的经典书(买了8年了,一直没有看完,这次终于看完了,很有收获)。总体来说还行,基本讲清楚了FreeBSD下的IPv6 KAME实现。 KAME项目开...

用户评价

评分

在深入探究IPv6核心协议的过程中,本书对于IPv6数据包格式的解析,堪称是我的知识盲点被彻底填补的时刻。我原以为IPv6数据包会比IPv4复杂得多,但作者通过清晰的图示和逻辑严谨的文字,将IPv6报头的每一个字段的功能、取值范围以及在数据传输中的作用,都解释得淋漓尽致。从基础的IPv6报头,到可选的扩展报头,再到它们之间如何配合实现更高级的功能,比如流标签、Hop-by-Hop选项、路由选项等,这本书都给予了充分的关注。尤其是对于IPv6头部扩展机制的讲解,让我领略到了IPv6设计的灵活性和可扩展性,它不像IPv4那样将所有信息都塞进固定的报头,而是通过一系列可选的扩展报头来承载不同功能的信息,这使得IPv6在面对未来不断变化的网络需求时,能够更加从容应对。书中对每一个扩展报头的解析都非常透彻,例如Destination Options Extension Header如何用于携带某些特定节点才需要处理的选项,Fragment Header如何在数据分片时提供必要的信息,以及Routing Header如何在源路由场景下发挥作用,都通过详实的描述和生动的例子,让我能够完全理解这些机制的工作原理,以及它们如何共同构建起一个高效、灵活的网络通信基础。

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读完《IPv6详解,第1卷,核心协议实现》后,我感觉就像是接受了一次彻底的洗礼,对IPv6的理解不再停留在表面概念,而是深入到了其最核心的运作机制。这本书的开篇部分,就以一种令人惊叹的严谨态度,将IPv6地址的结构、表示方式及其内在逻辑娓娓道来。从那看似繁复的十六进制编码,到其背后蕴含的庞大地址空间和精妙的编址规划,作者的阐述如同抽丝剥茧,让原本可能令人望而生畏的数字世界变得清晰可辨。更让我印象深刻的是,作者并没有止步于地址的介绍,而是立刻将其与实际的网络部署场景紧密结合。书中对于IPv6地址分配机制的探讨,无论是全球单播地址、唯一本地地址还是组播地址,都进行了详尽的分析,并辅以大量的实例,让我能够真实地感受到这些地址在不同网络环境下的生命力。特别是对无状态地址自动配置(SLAAC)的深入剖析,其背后的原理、流程以及与DHCPv6的协同作用,都进行了非常细致的讲解,让我能够理解设备是如何在没有集中式服务器的情况下,也能自主地获取合法的IPv6地址,并融入到网络之中。这种对底层机制的深入挖掘,是我此前在其他书籍或资料中难以找到的。

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在IPv6的安全性探讨方面,本书给予了非常细致和全面的介绍。众所周知,IPv6在设计之初就考虑到了安全问题,并且引入了一些新的安全机制。这本书深入剖析了IPsec在IPv6中的应用,包括认证头(AH)和封装安全载荷(ESP)的配置和使用,以及它们如何协同工作来保障数据的完整性、真实性和机密性。我特别欣赏的是,作者并没有停留在理论层面,而是通过实际的配置案例,展示了如何在IPv6网络中部署和管理IPsec,以及如何通过协商模式和传输模式来实现安全通信。此外,书中还探讨了IPv6环境下的一些潜在安全威胁,以及相应的防范措施,例如对SLAAC的某些攻击手段,以及如何通过防火墙和入侵检测系统来加固IPv6网络。这些内容让我对IPv6的安全性有了更全面的认识,也为我在实际工作中部署和管理安全的IPv6网络提供了宝贵的指导。

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本书在IPv6多播方面的阐述,为我打开了新的视野。多播在IPv6中扮演着极其重要的角色,它能够高效地将数据分发给多个接收者,极大地提高了网络资源的利用率。书中详细介绍了IPv6的多播地址格式、范围以及特殊的地址含义,例如所有节点、所有路由器等。我尤其对书中关于多播监听(Multicast Listener Discovery,MLD)协议的讲解印象深刻。MLD是IPv6多播的关键协议,它允许路由器了解哪些主机在其连接上对哪些多播组感兴趣,从而优化多播流量的转发。本书通过清晰的图示和逻辑流程,详细解释了MLD的v1和v2版本的区别,以及它们在多播组成员管理中的作用。此外,书中还探讨了IPv6网络中多播路由的实现,以及如何使用PIM(Protocol Independent Multicast)等协议来构建高效的多播分发树。这些内容让我深刻理解了IPv6多播的强大能力,以及它在现代网络应用中的重要性。

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对于IPv6地址转换(Network Address Translation for IPv6, NAT64)的深入分析,是本书的另一个亮点。尽管IPv6的地址空间巨大,但在IPv4向IPv6过渡的过程中,地址转换仍然是一个不可避免的环节。本书详尽地介绍了NAT64的原理、工作模式以及相关的协议,例如DNS64。它不仅解释了NAT64如何将IPv4地址映射到IPv6地址,以及如何实现IPv6和IPv4网络之间的互通,还探讨了Stateless NAT64和Stateful NAT64的区别,以及它们在不同场景下的适用性。我特别对书中关于DNS64的介绍很感兴趣,它如何与NAT64协同工作,为IPv6only的网络访问IPv4资源提供了便利。通过本书的讲解,我不仅理解了NAT64的技术细节,还对其在IPv4/IPv6双栈过渡时期的重要作用有了更深刻的认识,这对于指导我在实际网络部署中进行规划和实施具有重要的指导意义。

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本书在IPv6的未来发展方向和相关生态系统的介绍,为我提供了广阔的视角。虽然本卷主要聚焦于核心协议的实现,但作者并没有回避对IPv6未来演进趋势的探讨。书中对IPv6高级路由技术(如Segment Routing over IPv6)、SRv6网络切片的应用,以及IPv6在物联网(IoT)、5G等新兴技术领域的潜力进行了前瞻性的分析。我尤其对IPv6在提供更好的QoS(Quality of Service)和更低的延迟方面的优势感到兴奋,这对于支持实时通信和高带宽应用至关重要。此外,书中还简要提及了IPv6地址管理工具、监测工具以及相关的标准组织和社区,让我能够更全面地了解IPv6的生态系统。这些内容虽然不是本卷的核心,但却极大地拓展了我的视野,让我认识到IPv6不仅仅是一个协议的升级,更是构建下一代智能、高效、安全网络基础设施的关键基石。

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IPv6的下一跳(Next-Hop)行为在IPv4中是一个相对直接的概念,但在IPv6中,由于其更灵活的报头结构,使得下一跳的确定和处理方式变得更加多样化。本书对IPv6下一跳解析的细致讲解,让我豁然开朗。它不仅解释了IPv6数据包在转发过程中,路由器如何根据目的地址找到下一跳,还深入探讨了在存在IPv6扩展报头(如路由扩展报头)时,下一跳的行为会如何发生变化。我特别注意到了书中对ICMPv6 Next-Hop Neighbor Discovery Message的描述,这是IPv6进行地址解析和邻居发现的关键机制。理解了Neighbor Discovery Protocol(NDP)的工作原理,对于理解IPv6的整体通信流程至关重要。本书通过大量图示和文字说明,详细展示了NDP如何进行链路层地址解析,以及如何与路由协议协同工作,确保数据能够准确地转发到下一跳。这些细节的揭示,让我对IPv6的底层工作原理有了更深刻的认识。

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在IPv6与现有网络基础设施的集成方面,本书提供的见解非常宝贵。虽然IPv6是下一代互联网协议,但在实际部署中,我们常常需要使其与现有的IPv4网络共存,甚至需要利用IPv4基础设施来承载IPv6流量。本书详细探讨了IPv6隧道技术,包括手动隧道、自动隧道(如6to4、ISATAP)以及Teredo等。对于每种隧道技术的原理、配置方法以及优缺点,作者都进行了深入的分析和比较。我特别注意到书中对6to4隧道机制的详细描述,它如何利用IPv4地址来自动构建IPv6隧道,从而实现IPv6孤岛之间的互联。此外,书中还涉及了在路由器、交换机和终端设备上配置IPv6的实践指导,涵盖了基础的接口配置、路由策略以及安全设置。这些内容让我能够更好地理解如何在现实的网络环境中,平滑地引入和部署IPv6,并有效地管理IPv4和IPv6混合网络。

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本书对于IPv6邻居发现协议(Neighbor Discovery Protocol, NDP)的详尽解析,让我对IPv6的设备间通信有了全新的认识。在IPv4中,ARP(Address Resolution Protocol)负责将IP地址映射到MAC地址,而在IPv6中,NDP承担了类似的、甚至更广泛的功能。本书从RS(Router Solicitation)、RA(Router Advertisement)、NS(Neighbor Solicitation)和NA(Neighbor Advertisement)等关键消息入手,一步步揭示了IPv6设备如何在本地链路上进行地址解析、邻居状态维护以及路由器发现。我尤其被书中对RA消息的详细解读所吸引,它不仅传递了路由器的信息,还可以包含前缀信息,用于支持IPv6的无状态地址自动配置(SLAAC)。此外,书中还介绍了Duplicate Address Detection (DAD) 的机制,确保新分配的IPv6地址的唯一性,这对于维护网络稳定性和避免冲突至关重要。通过对NDP的深入剖析,我能够更清晰地理解IPv6设备是如何在没有DHCP服务器的情况下,也能高效地完成地址配置和通信的。

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本书关于IPv6路由机制的阐述,无疑是其最引人注目的部分之一。在IPv4时代,我接触到的主要是RIP、OSPF、BGP等协议,而IPv6的出现,引入了如RIPng、OSPFv3、EIGRP for IPv6以及BGP4+等一系列新的路由概念和协议。这本书让我深刻理解了这些协议在IPv6网络中的演进和变化,它们是如何为了适应IPv6庞大的地址空间和新的网络特性而进行的优化和改进。特别是在介绍OSPFv3时,作者详细解释了它如何从OSPFv2的基础上进行演进,包括引入了Link-State ID(LSID)的概念,以及如何支持多进程和多区域的复杂路由环境。对于BGP4+的讲解更是让我大开眼界,它不仅仅是支持IPv6地址族的简单升级,而是从根本上优化了BGP在IPv6环境下的性能和可扩展性。书中对这些路由协议的配置、工作原理以及在不同规模网络中的应用场景都进行了详尽的阐述,通过大量的实验配置示例,让我能够亲手实践,并更深刻地理解路由决策的过程,以及如何在复杂的IPv6网络中实现高效、可靠的数据转发。

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