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第1章 引言1

1.1 互联网和互联网协议引言1

1.2 互联网原则2

1.3 互联网协议3

1.3.1 由网络组成的网络5

1.3.2 路由和转发6

1.4 互联网协议地址7

1.4.1 IPv4地址8

1.4.2 IPv6地址10

1.5 传输协议11

1.5.1 用户数据报协议11

1.5.2 传输控制协议11

1.5.3 端口号和服务12

1.6 域名服务12

1.6.1 DNS结构12

1.6.2 DNS操作13

1.6.3 顶级域14

1.6.4 国际化的域名15

1.7 IPv4地址耗尽15

1.7.1 IP地址分配15

1.7.2 IPv4地址耗尽的历史17

1.8 迄今为止IPv6的历史18

1.8.1 IPv6技术成熟度18

1.8.2 IPv6网络部署19

1.9 正在进行的蜂窝部署20

1.10 本章小结20

1.11 建议的阅读材料21

参考文献21

第2章 3GPP技术基础24

2.1 标准化和规范24

2.1.1 3GPP标准化过程24

2.1.2 IETF标准化过程28

2.1.3 3GPP生态系统中的其他重要组织29

2.2 3GPP网络架构和协议简介29

2.2.1 GSM系统30

2.2.2 通用分组无线服务31

2.2.3 演进的分组系统36

2.2.4 控制平面和用户平面及传输层和用户层隔离38

2.3 3GPP协议39

2.3.1 控制平面协议40

2.3.2 用户平面协议46

2.3.3 GPRS隧道协议版本48

2.3.4 基于PMIP的EPS架构48

2.4 移动性与漫游50

2.4.1 移动性管理51

2.4.2 漫游52

2.4.3 3GPP外的移动性管理52

2.5 IP连接能力的中心概念53

2.5.1 PPP语境和EPS载波53

2.5.2 APN55

2.5.3 流量流模板55

2.5.4 3GPP链路模型原则56

2.5.5 多条分组数据网络连接58

2.6 用户设备59

2.6.1 传统3GPP UE模型59

2.6.2 分离的UE60

2.7 订购管理数据库和其他后端系统61

2.7.1 归属位置寄存器和认证中心61

2.7.2 归属用户服务器61

2.7.3 设备身份寄存器62

2.7.4 其他后端系统62

2.8 从用户设备到互联网的端到端视图62

2.8.1 GPRS62

2.8.2 EPS64

2.9 本章小结65

2.10 建议的阅读材料65

参考文献65

第3章 IPv6简介69

3.1 IPv6寻址架构69

3.1.1 IPv6地址格式69

3.1.2 IPv6地址类型70

3.1.3 IPv6地址范围70

3.1.4 IPv6寻址区72

3.1.5 网络接口上的IPv6地址72

3.1.6 接口标识符和修改的EUI-6472

3.1.7 IPv6地址空间分配73

3.1.8 特殊的IPv6地址格式74

3.1.9 IPv6地址的文本表示75

3.2 IPv6分组首部结构和扩展性76

3.2.1 流量类和流标签77

3.2.2 IPv6扩展首部78

3.2.3 MTU和分片81

3.2.4 组播82

3.3 互联网控制消息协议版本685

3.3.1 错误消息87

3.3.2 信息型消息88

3.4 邻居发现协议88

3.4.1 路由器发现89

3.4.2 参数发现90

3.4.3 在链路上判定91

3.4.4 链路层地址解析91

3.4.5 邻居不可达性检测92

3.4.6 下一跳判定93

3.4.7 重复地址检测93

3.4.8 重定向94

3.4.9 安全邻居发现94

3.4.10 邻居发现代理95

3.5 地址配置和选择方法96

3.5.1 无状态地址自动配置96

3.5.2 DHCPv698

3.5.3 IKEv2103

3.5.4 地址选择104

3.5.5 隐私和以密码学方式产生的地址106

3.5.6 路由器选择107

3.6 IPv6链路类型和模型108

3.6.1 点到点链路上的IPv6109

3.6.2 共享媒介上的IPv6109

3.6.3 链路编址110

3.6.4 链路类型的桥接111

3.7 移动IP111

3.7.1 监测网络附接112

3.7.2 基于主机的移动IP112

3.7.3 基于网络的移动IP114

3.8 IP安全性115

3.8.1 安全协议116

3.8.2 安全关联117

3.8.3 密钥管理117

3.8.4 密码学算法117

3.8.5 MOBIKE117

3.9 应用编程接口118

3.9.1 套接字API118

3.9.2 地址组无感知API118

3.9.3 IP地址字面文本和唯一的资源标识符118

3.9.4 “幸福的眼球”119

3.10 IPv6对其他协议的隐含意义120

3.10.1 传输层协议120

3.10.2 域名系统121

3.10.3 应用125

3.10.4 互联网路由125

3.10.5 管理信息库127

3.11 确认和认证127

3.11.1 测试套件128

3.11.2 IPv6就绪标志128

3.12 IPv6分组流的例子129

3.12.1 以太网上的IPv6129

3.12.2 采用DNS和TCP的IPv6135

3.13 本章小结138

参考文献139

第4章 3GPP网络中的IPv6146

4.1 PDN连接服务146

4.1.1 载波概念147

4.1.2 PDP和PDN类型149

4.1.3 3GPP中的链路模型150

4.2 端用户IPv6服务对3GPP系统的影响154

4.2.1 用户、控制和传输平面154

4.2.2 受到影响的联网单元155

4.2.3 计费和计账162

4.2.4 外部PDN接入和（S）Gi接口163

4.2.5 漫游挑战168

4.3 端用户IPv6服务对GTP和PMIPv6协议的影响169

4.3.1 GTP控制平面版本1169

4.3.2 GTP控制平面版本2171

4.3.3 GTP用户平面174

4.3.4 PMIPv6174

4.4 IP地址指派、配置和管理174

4.4.1 寻址假定174

4.4.2 无状态IPv6地址自动分配177

4.4.3 有状态IPv6地址配置179

4.4.4 延迟的地址分配179

4.4.5 静态IPv6寻址180

4.4.6 IPv6前缀委派182

4.4.7 NAS协议信令和CP选项185

4.4.8 带有IPv4和IPv6地址配置的初始E-UTRAN附接例子189

4.5 载波建立和回退场景191

4.5.1 初始连接建立191

4.5.2 与较早期发行版本的后向兼容能力192

4.5.3 双地址载波标志192

4.5.4 在一个PGW中被请求PDN类型的处理192

4.5.5 回退场景和规则193

4.5.6 RAT间切换和SGSN间路由区域更新195

4.6 信令接口196

4.6.1 IPv6作为传输层196

4.6.2 信息元素层次中的IPv6196

4.7 用户设备特定考虑197

4.7.1 IPv6和被影响的层197

4.7.2 主机UE所必须支持的RFC199

4.7.3 DNS问题201

4.7.4 就绪提供201

4.7.5 IPv6栓链法202

4.7.6 IPv6应用支持204

4.8 组播204

4.9 已知的IPv6问题和异常205

4.9.1 IPv6邻居发现考虑205

4.9.2 PDN连接模型和多个IPv6前缀209

4.10 IPv6特定的安全考虑210

4.10.1 IPv6寻址威胁210

4.10.2 IPv6第一跳安全212

4.10.3 IPv6扩展首部被非法利用213

4.11 本章小结215

参考文献215

第5章 3GPP网络的IPv6过渡机制224

5.1 过渡机制的诱因224

5.2 技术概述226

5.2.1 转换226

5.2.2 封装228

5.2.3 网状网络或星形网络229

5.2.4 可扩展性的考虑229

5.3 过渡工具箱230

5.3.1 未包含在内的过渡方案230

5.3.2 双栈232

5.3.3 NAT64和DNS64233

5.3.4 464XLAT242

5.3.5 主机中的隆块243

5.3.6 地址和端口号映射244

5.3.7 其他隧道技术或基于翻译的过渡机制247

5.4 3GPP的过渡场景249

5.4.1 过渡场景演进250

5.4.2 双栈251

5.4.3 纯IPv6252

5.4.4 双重转换252

5.5 过渡对3GPP架构的影响253

5.5.1 过渡对支撑基础设施的影响253

5.5.2 IP网络支持系统254

5.5.3 依据IP能力对用户分类的工具255

5.5.4 转换的隐含意义257

5.5.5 在传输平面中对过渡的支持257

5.5.6 漫游257

5.5.7 延迟过渡到IPv6产生的影响258

5.6 过渡到IPv6259

5.6.1 应用开发人员的过渡计划260

5.6.2 电话厂商的过渡计划260

5.6.3 网络运营商的过渡检查单260

5.7 本章小结262

参考文献262

第6章 IPv6在3GPP网络中的未来265

6.1 基于IPv6的流量卸载解决方案265

6.1.1 蜂窝网络中的动机266

6.1.2 基于IPv6卸载方法的优势267

6.1.3 IP友好的卸载解决方案267

6.1.4 结论性的注释271

6.2 演进3GPP载波支持多前缀和下一跳路由器272

6.2.1 背景和动机272

6.2.2 多前缀载波解决方案建议273

6.2.3 整体影响分析278

6.2.4 开放问题和未来工作280

6.3 LTE作为家庭网络的上行链路接入280

6.3.1 IETF下的Homenet280

6.3.2 Homenet和3GPP架构281

6.3.3 其他3GPP部署选项282

6.4 端口控制协议283

6.4.1 部署场景284

6.4.2 协议特征284

6.4.3 PCP服务器发现285

6.4.4 协议消息285

6.4.5 级联的NAT286

6.4.6 与IPv6过渡的关系286

6.5 物联网287

6.5.1 典型用例287

6.5.2 研究IoT的标准化组织288

6.5.3 3GPP观点的IoT域292

6.5.4 对UE的隐含意义293

6.5.5 对3GPP网络的隐含意义294

6.6 本章小结296

参考文献296

附录301

附录A 本书术语释义301

附录B 缩略语中英文对照表308