计算机网络的出现改变了人们使用计算机的方式，它提供了一种比电话更便利、更强大的方式，让人们与他人互通信息。最初只有少数科学家才有机会使用网络，它所提供的服务也相当有限。而且，最初的网络所能提供的服务相当有限，不同的机种、不同的操作平台、不同的网络结构类型之间往往不能实现互联，人们仅能在小范围内交流信息，这在很大程度上限制了网络的使用。其原因是多方面的：首先，多种不同网络技术的同时存在，各有其特点和优势，每一种网络技术都是专门为某一特定的限制环境所设计的，但没有任何一个单独的网络技术能满足用户所有的要求。其次，各种网络技术所采用的硬件电子技术及物理地址方案的不兼容，使得企图通过简单地用电线将任意的两个网络连接起来是不可能的。此外，网络技术是极端的专门和私有，竞争的技术提供商在他们的系统中发展各自的通讯方式，即各自使用专门的硬件和软件（事实上，许多公司、大学和政府部门都自己定义他们的网络。甚至一些公司在他们的生产线和内部部门之间都使用不兼容的网络技术），所以很快就导致了极大的网际混乱。就像网络的发展满足了计算机之间通讯的需要一样，很快就出现了一种方法帮助异构网之间实现互相通信。这种技术就是网络互连（internetworking）。网络互连技术还可以把小型的局部管理的网络组成跨越广阔地区的大型网络。美国政府的高级项目研究署ARPA为了促进计算机网络的研究，设计出了包交换技术。包交换技术非常适合于互联网。一个包交换网络被分成小的网络（通常叫做子网），这些子网通过叫做路由器（router）的设备连接。如果一个包的目的地不在本地网上，路由器决定如何发送这个包，并将它转发给一个合适的网络。网络分层技术也同样推动了网络互连的发展。人们用网络分层模型来描述当数据从一个系统传输至另一系统时，其在不同层上的处理以及在相邻上下层间的传递。不同的每一层都有其各自不同的协议，而第n层所使用的协议称为第n层协议，一个系统所使用的各层协议<WP=3>统称为协议栈。TCP/IP协议栈就是这样一个网络分层模型协议栈。它是当今Internet的基础。基于TCP/IP协议建构起来的Internet的飞速发展以及其中所蕴含的巨大生产力使网络冲破了实验室的樊篱，走进了千家万户的日常生活。在TCP/IP协议栈中，TCP和IP协议是两个最重要的核心协议。而TCP协议又是建立在IP协议的基础之上的。因此，要理解TCP/IP的细节，就必须理解IP协议。目前我们使用的IP协议是它的第四个版本IPv4。从IPv4的历史和它所带来的巨大贡献来看，IPv4是成功的，它的设计曾经是合理、灵活和强有力的。但是，随时间的推移，IPv4已经不能适应Internet发展的需要。为此，以IETF为首的众多组织和科学家经过多年的研究讨论，推出了IPv6作为21世纪Internet的骨干协议。本文拟对IPv6各个方面设计原理、出发点、功能和特点进行介绍和探讨。本文分为三个部分。第一部分（即第一章），提供IPv6的技术背景概述，它简要介绍了计算机网络发展历程、网络互连的核心思想和关键技术、以及简要介绍TCP/IP协议栈各个层的主要协议及其功能。第二部分（包括第二章和第三章），主要分析了为什么要升级IPv4以及新一代IP协议——IPv6的发展之路。第三部分（包括第四章到第八章），详细分析了IPv6各个方面的设计思路，重点阐述了IPv6是如何工作的，其中包括IPv6的报文格式、地址方案和路由选择、对即插即用的支持、安全协议和措施、以及流的概念和对实时应用的支持。第四部分（即第九章），探讨了从IPv4到IPv6的过渡措施、厂商对IPv6的支持和IPv6的前景。本文的主要内容和观点如下：网络互连是一项复杂而重要的工作，只有将不同结构、不同操作平台的各种网络连接在一起，才能发挥网络的最大效用。网络分层模型和包交换技术为网络互连提供了基本的技术保障。利用TCP/IP协议栈，人们建立起了连接全球的最大的互联网络Internet。但是作为当前网络互连的核心协议IPv4协议在地址空间、地址方案与选路方面、网络管理与配置方面、对服务类型的支持方面、IP选项的实现方面、身份验证和安全性这五个方面都不能满足Internet发展的新要求。因此人们在权衡利弊后决定彻底升级，而不是勉强修改IPv4。在经过<WP=4>比较研究多个候选方案，结合它们的优点后，新一代IP协议——IPng诞生了。升级后的IP正式命名为IPv6。IPv6在IPv4的基础上，去其糟泊存其精华，修改了不足之处，增加了新的功能，主要表现在以下五方面：* 简化的报文头结构：IPv6使用了一种全新的、与IPv4相比更灵活的数据报头结构。IPv4数据报头有大量的可选项，一些项也没有充分对齐，这不仅加重了路由器的负担，还影响了处理效率。针对IPv4的这些弱点，IPv6对数据报头作了相应的改进，使报头长度和格式固定，由各种扩展报头代替选项，以最大程度地提高中间路由器的处理效率。* 128位的地址空间和科学的层次结构：IPv6把地址长度从32位提高到128位，并且定义了可聚合全局单播地址，使地址分配更容易进行上层聚集，显著缩短了骨干路由器中的路由表的长度。新定义的群集地址和多播地址代替了广播地址，增加了灵活性，避?