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- 芝 龚
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1 IPv6 接入技术白皮书
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3 目 录 IPv6 地址分配技术.... IPv6 无状态地址配置.... IPv6 有状态地址配置 无状态 DHCPv6 获取配置信息 IPv6 前缀集中配置 本地链路地址重复检测代理 PPP IPv6CP...7 IPv6 接入场景...8. 家庭网关运行在桥接模式...8. 家庭网关运行在路由模式 家庭网关同时运行在多种模式 使用 LTP 技术将 PPP IPv6 接入 IPv6 网络 宽带接入业务向 IPv6 过渡场景... 4 结论... 附录 A 参考资料...3 附录 B 缩略语...4
4 附图目录 图表 无状态地址配置... 图表 无状态 DHCPv6...3 图表 3 DHCPv6 Client 与 Server 交互报文格式...4 图表 5 有状态地址配置...4 图表 6 IPv6 前缀集中分配场景...5 图表 7 本地链路地址重复检测场景...6 图表 8 家庭网关运行在桥接模式...8 图表 9 家庭网关运行在路由模式...9 图表 0 家庭网关运行在多种模式...9 图表 利用 LTP 隧道进行业务批发组网图...0 图表 不同业务采用不同的升级方案...
5 IPv6 接入技术白皮书 关键词 :IPv6 接入 DHCP PPP 摘要 : 随着 Internet 的发展,IPv4 地址空间不足的问题日益突出, 严重影响运营商发展新的宽带接入用户和新的业务, 将用户接入网络从 IPv4 升级到 IPv6, 可以从根本上解决 IP 地址短缺的问题 本篇将主要介绍 IPv6 接入技术在不同组网和业务模型下的应用, 运营商可以根据不同的业务和网络基础选择最合适的方案
6 IPv6 地址分配技术 在宽带接入网络中,IPv4 到 IPv6 的升级, 用户获取地址的协议发生了变 化, 用户接入的认证 授权和计费机制基本没有变化 IPv4 只有 DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol) 一种地址分 配协议,IPv6 有两种地址配置方式 : 无状态地址配置 (Stateless Address Autoconfiguration) 和有状态地址配置 (Stateful Address Autoconfiguration) 在 IPv4 网络中,PPPoX 用户使用 IPCP 分配 IPv4 地址, 在 IPv6 网络中,IPv6CP 只能分配本地链路地址 (Link-local Address, LLA),PPPoX 用户的全球单播地址 (Global Unicast Address, GUA) 还是需要使用无状态或者有状态地址配置完成. IPv6 无状态地址配置无状态地址配置使用 ND(Neighbor Discovery) 协议,ND 协议代替了 IPv4 中的 ARP 协议 (Address Resolution Protocol) ICMP 路由设备发现消息 (Router Discovery), 并提供了其他功能, 如邻居不可达检测 (Neighbor Unreachability Detection, NUD) 重复地址检测(Duplicate Address Detection, DAD) 地址自动配置等 IPv6 无状态地址配置使用 ND 协议中的 RS(Router Solicitation, 路由器请 求 ) 和 RA (Router Advertisement, 路由器应答 ) 报文交互完成, 如图 所示 : HOST ROUTE RS RA(M=0) 图表 无状态地址配置 () 客户端发送 RS 报文 () 路由器收到 RS 报文后, 回应 RA 报文, 报文包含如下内容 : 是否使用地址自动配置 ; 标记支持的自动配置类型 ( 无状态或有状态自动配置, 包括地址配置 M 标记和其他信息配置 O 标记 ); 一个或多个链路前缀 ( 本地链路上的节点可以使用这些前缀完成地址
7 自动配置 ) 以及链路前缀的生命周期 ; 发送路由器通告的路由设备是否可作为缺省路由设备, 如果可以, 还包括此路由设备可作为缺省路由设备的时间 ( 用秒表示 ); 与客户端相关的其它配置信息, 如跳数限制 客户端发起的报文能够使用的最大 MTU 等 (3) 客户端收到 RA 报文后, 若 RA 报文中指定使用地址自动配置, 并且地址配置 M 标记为 0, 携带了正确的链路前缀, 使用这些前缀和接口 ID 生成全球单播地址, 完成无状态地址配置 在无状态地址配置中, 客户端不会主动续租, 而是通过路由器主动发送携带新生命周期的 RA 报文完成 无状态地址配置简单, 且支持 IPv6 的节点都必须支持 ND 协议,Windows 000 和 Windows XP 都可以通过 IPv6 Install 命令支持 IPv6, 同时支持无状态地址配置. IPv6 有状态地址配置在 RS 和 RA 报文交互中, 若 M 标记为 0, 其他配置信息 O 标记为, 表示需要客户端使用无状态 DHCPv6(Stateless Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) Service for IPv6) 获取除地址外的其他配置信息 ; 若路由器在 RA 报文中设置地址配置 M 标记为, 表示需要客户端使用有状态地址配置方式获取地址和其他配置信息 有状态地址配置使用 DHCPv6(Dynamic Host Configuration Protocol for IPv6) 协议, 由 DHCPv6 客户端向服务器提出配置申请, 服务器根据策略返回相应地址和其他配置信息.. 无状态 DHCPv6 获取配置信息 无状态 DHCPv6 通过两步交互完成除地址外其他配置信息的配置, 如图 所示 : HOST ROUTE (Relay Agent) RS RA(M=0,O=) DHCPv6 Information-Request DHCPv6 Request-Forward DHCPv6 Reqly-Reply DHCPv6 Reqly DHCPv6 Server 图表 无状态 DHCPv6 3
8 () 客户端收到 M 标记为 0, O 标记为 的 R A 报文后, 发送 D H C P v 6 Information-Request 报文获取 DNS 等配置信息, 客户端与服务器端交互 的报文格式如图 3 所示, 所有内容都通过 option 携带 : DHCPv6 Client/Server Format Msg-type transaction-id options (variable number and length) 图表 3 DHCPv6 Client 与 Server 交互报文格式 Msg-type: DHCPv6 Client 与 Server 交互的报文类型 transaction-id: 报文交互 ID, 用于匹配发送和接收报文 options: DHCPv6 选项 () 若 ROUTE 做 DHCPv6 Server, 则直接回应 DHCPv6 Reply 报文给客户端, 格式如图 3 所示 (3) 若 ROUTE 做 DHCPv6 Relay Agent, 则将客户端的报文重新封装成 DHCPv6 Relay-Forward 报文, 然后将报文发送给 DHCPv6 Server, 格式如图 4 所示 : DHCPv6 Relay Agent/Server Format Msg-type hop-count link-address peer-address options (variable number and length) 图表 5 有状态地址配置 DHCPv6 客户端与服务器端可以通过携带 Rapid Commit Option 执行 Solicit- Reply 的两步交互完成地址分配 ( 去掉图 5 中使用虚线表示的步骤 ), 执行两步交互时, 因为没有中间确认 DHCPv6 服务器的步骤, 需要通过组网或者配置保证客户端未选择的服务器分配的地址可以快速收回, 例如 : 组网中只有一个 DHCPv6 服务器回应客户端, 或者分配给客户端的地址租期很短 DHCPv6 服务器给客户端分配地址时, 会携带首选生命周期值 (preferredlifetime) 有效生命周期值 (valid-lifetime) 续租时间和重绑定时间 其中 4
9 续租时间 < 重绑定时间 < 首选生命周期 < 有效生命周期, 首选生命周期用于约束续租时间和重绑定时间, 默认情况下, 续租时间和重绑定时间为首选生命周期的 50% 和 80% 有效生命周期为 IPv6 地址可以使用的租借期限, 有效生命周期满后, 服务器会收回 IPv6 地址 如果 DHCPv6 客户端希望继续使用该地址, 需要在有效生命周期到达前, 完成租期的更新 续租时间到达时,DHCPv6 客户端自动向服务器发送 Renew 报文, 以完成 IPv6 地址租约的更新,DHCPv6 服务器收到 Renew 报文, 回应 Reply 报文 ; 重绑定时间到达时,DHCPv6 客户端未完成 IPv6 地址的续租, 则发送 Rebind 报文, DHCPv6 服务器收到 Rebind 报文, 回应 Reply 报文 Windows 000 和 Windows XP 操作系统不支持 DHCPv6 客户端,Windows Vista 和 Windows 7 支持 DHCPv6 客户端 DHCPv6 定义在 RFC335 中, 更详细的信息可以查看 RFC IPv6 前缀集中配置在 RFC3633 中定义了 IPv6 前缀分配的 option, 并给出了典型应用场景 : DHCPv6 服务器为用户侧路由器分配 IPv6 前缀, 用户侧路由器再把该前缀分配给主机, 场景如图 6 所示 : PC 家庭网络 PC ISP Core Network PC CPE (Requesting Router) DHCPv6 Server (Delegating Router) PC 图表 6 IPv6 前缀集中分配场景 IPv6 前缀分配与 IPv6 地址分配流程基本相同, 只是携带的 Option 不同 当家庭网关运行在路由模式时, 可以由家庭网关发起请求, 运营商对家庭网关进行认证, 并通过该协议为家庭网关分配 IPv6 前缀, 然后家庭网关使用该前缀为家庭中需要访问运营商网络的设备分配 IPv6 地址 该协议适用家庭网关运行在路由模式时,IPv4 网络向 IPv6 网络的升级 5
10 .3 本地链路地址重复检测代理 在介绍无状态地址配置时, 提到 IPv6 ND 协议提供重复地址检测的功能, 其 机制如下 : () 客户端生成本地链路地址或者全球单播地址 () 客户端发送 NS(Neighbor Solicitation, 邻居请求 ) 报文, 报文的源 IPv6 地址为 0, 目的地址为被检测地址对应的请求节点组播地址 (3) 网络中其他设备收到重复地址检测报文后, 检测目标地址与收到报文的接口的 IPv6 地址是否冲突, 若不冲突, 则不做任何回应, 否则发送 NA(Neighbor Advertisement, 邻居通告 ) 报文给执行重复地址检测的设备 (4) 客户端等待重传时间 ( 缺省值为 秒 ) 后, 没有收到 NA 报文, 若设定的重传次数大于 ( 缺省值为 ), 则重新发送 NS 报文 (5) 客户端发送设定的重传次数的 NS 报文, 在等待重传时候到达后, 都没有收到 NA 报文, 则认为地址不冲突, 可以使用 ; 否则认为地址冲突, 若是检测的是本地链路地址, 则需要重新生成或者配置本地链路地址 在 IPoX 接入网络中, 接入运营商网络的用户设备接口的 IPv6 本地链路地址是设备自动生成或者自己配置的, 一般情况下, 会使用该地址作为 DHCPv6 报文的源 IP, 为了保证路由器做 Relay Agent 时, 可以根据 peer-address 将 Server 回应的 DHCPv6 报文正确的发送给客户端, 需要保证接入路由器同一接口的用户设备的 IPv6 本地链路地址不冲突, 场景如图 7 所示 : CPE link-address CPE PC link-address link-address 3 link-address 4 DSLAM Route (Relay Agent) ISP Core Network DHCPv6 Server PC 图表 7 本地链路地址重复检测场景 6
11 在运营商网络中, 不同用户间在未上线前, 是不能互访的, 也就是用户发送的本地链路地址重复检测报文不能发送给其他用户, 只能发送给路由器, 因此需要路由器提供本地链路地址重复检测代理功能, 也就是除了检测与路由器接口的 IPv6 本地链路地址外, 还需要检测是否与该接口接入的其他用户的 IPv6 本地链路地址是否冲突, 若是冲突, 回应报文给发起地址重复检测的设备.4 PPP IPv6CP 在 RFC47 中定义了 IP Version 6 over PPP, 在这个 RFC 中, 给出了 IPv6CP 的两个选项 : 接口 ID 和 IPv6 压缩协议, 并给出了接口 ID 协商完毕后, 本地链路地址的生成方案 :FE80::0/64( 本地链路前缀 ) 接口 ID RFC507 和 RFC57 是 RFC 47 的升级,RFC57 中只是定义了 IPv6CP 选项 中的 IPv6 压缩协议协商,RFC507 中定义了 IPv6CP 选项中的接口 ID 协商, 给出 了 PPP 链路的全球单播地址生成的方案 在 RFC507 中指出 PPP 链路的全球单播地址的接口 ID 应该与 IPv6CP 协商的接 口 ID 不同, 可以使用无状态配置方式和有状态配置方式生成全球单播地址 7
12 IPv6 接入场景 在宽带接入网络中, 不同的运营商的业务模式不同, 家庭网关运行的模式也不同, 家庭网关运行模式包括终端模式 桥接模式和路由模式 家庭网关运行在终端模式时, 可以为没有 IP 地址的终端发起连接, 例如 VOIP 电话终端, 也可以发起连接到网管, 运营商通过该连接管理家庭网关设备 家庭网关运行在终端模式时, 其接入方式与其他终端设备 (PC 机顶盒等) 相同 在 IPv4 向 IPv6 过渡的初期, 可以利用 LTP 技术在 LNS 侧分配地址的特点, 新 增支持 IPv6 的 BRAS, 将 PPP 的 IPv6 或者双栈用户转发到新增的 BRAS 上处理, 这种 情况下, 无需升级现网作为 LAC 的 BRAS 设备. 家庭网关运行在桥接模式 家庭网关运行在桥接模式, 家庭中每个终端都需要单独认证和从运营商处 获取地址, 场景如图 8 所示 : Radius Server PC CPE DSLAM DHCP Server BRAS ISP Core Network Web Server PC ND/DHCPv6 DNS Server NSM 图表 8 家庭网关运行在桥接模式 家庭中的终端发起 PPP 或者 ND/DHCPv6 连接,DSLAM 插入用户位置信息, BRAS 对终端进行认证 授权和计费, 从本地或者远端 DHCPv6 服务器为终端分 配 IPv6 地址或前缀 在终端只能支持无状态地址配置时,BRAS 需要做 DHCPv6-PD Proxy, 代替终端到远端的 DHCPv6 Server 申请 IPv6 前缀, 然后通过 RA 报文分配给终端 ; 若终端支持 DHCPv6,BRAS 需要做 DHCPv6 Relay Agent, 将用户的 DHCPv6 报文转发到远端 DHCPv6 Server 分配 IPv6 地址 8
13 . 家庭网关运行在路由模式 家庭网关运行在路由模式, 由家庭网关发起请求, 运营商对家庭网关进行认证, 为家庭网关分配 IPv6 前缀, 家庭网关使用该前缀为家庭中有需要的终端分配 IPv6 地址, 这种情况下, 运营商只管理家庭网关, 家庭内部的终端由家庭网关管理, 场景如图 9 所示 : Radius Server DHCP Server PC ISP Core Network Web Server CPE DSLAM BRAS PC ND/DHCPv6 ND/DHCPv6-PD DNS Server NSM 图表 9 家庭网关运行在路由模式 家庭网关发起 PPP 连接, 在 PPP 连接建立后, 发起 DHCPv6-PD 请求, 或者家庭网关直接发起 DHCPv6-PD 请求,DSLAM 插入用户位置信息,BRAS 对家庭网关进行认证 授权和计费, 从本地或者远端 DHCPv6 服务器为家庭网关分配 IPv6 前缀 家庭网关使用 ND 协议或者 DHCPv6 协议为有需要的终端分配 IPv6 地址.3 家庭网关同时运行在多种模式 家庭网关可以同时运行在多种模式, 例如 PC 上网业务运行在路由模式, IPTV 运行在桥接模式, 家庭网关自己作为终端运行 VOIP TR69( 家庭网关的网 管业务 ) 业务等, 场景如图 0 所示 VOIP VOIP 网管服务器 IPTV CPE DSLAM BRAS ISP Core Network PC PC TR69 业务, 家庭网关发起连接, 运行在终端模式 VOIP 业务, 家庭网关发起连接, 代替电话机运行在终端模式 IPTV 业务, 机顶盒发起连接, 家庭网关为桥接模式 上网业务, 家庭网关发起连接, 运行在路由模式 IPTV 图表 0 家庭网关运行在多种模式 9
14 .4 使用 LTP 技术将 PPP IPv6 接入 IPv6 网络在 IPv4 接入网络中,LTP 技术主要用于业务批发, 组网图如图 所示, LAC 可预先或临时与各 ISP 的 BRAS 之间建立 LTP 隧道 ; 用户上线时,LAC 根据用户名中的域名后缀, 确定用户所属的 ISP;LAC 将用户报文通过 LTP 隧道转发给相应 ISP 的 BRAS 设备 PC LTP IPv4 Network BRAS LNS ISP Network PC CPE DSLAM BRAS LAC ND/DHCPv6 LTP BRAS LNS ISP Network 图表 利用 LTP 隧道进行业务批发组网图 利用 LTP 在 LNS 上分配 IP 地址的特性, 可以在 LTP 的隧道上承载 PPP IPv6 或者双栈的业务, 因为 LAC 侧不涉及地址分配, 做 LAC 的 BRAS 设备无需升级到 IPv6, 只需要将 LNS 升级到支持 IPv6 即可 使用 LTP 接入 PPP IPv6 或者双栈业务时, 不影响家庭网关运行的模式, 但 只能使用 PPP 的方式接入 0
15 3 宽带接入业务向 IPv6 过渡场景 如图 0 所示, 运营商有多种业务, 每种业务都有自己的特点, 在 IPv4 向 IPv6 升级的过程中, 需要综合考虑各种业务的特性, 采用适合的升级方案 网管 IPTV 等业务提供商较少, 且用户间无互动的业务, 可以直接升级到 IPv6;VOIP 等用户间互动模式单一, 且业务提供商较少的业务, 也可以直接升级到 IPv6; 家庭上网等业务提供商众多, 用户间互动复杂的业务则必须考虑配合不同的过渡技术 ( 双栈, 隧道和翻译技术, 具体应用参考 IPv6 过渡技术 ), 支持用户同时访问 IPv4 和 IPv6 网络 VOIP VOIP 网管服务器 IPv6 IPv6 IPv4 Core Network IPTV CPE DSLAM BRAS PC IPv6 IPv6 Core Network PC IPTV 图表 不同业务采用不同的升级方案 使用双栈这种过渡技术时, 对于 PPP 接入用户, 是在一个 PPP 连接中同时进行 IPv4 和 IPv6 地址的分配, 而对 IP 接入用户, 则是两个连接过程, 在 BRAS 上需要确定 IP 接入用户的双栈识别策略, 例如可以按照 MAC 地址或者 DHCP 的某个 Option 识别双栈用户
16 4 结论 在宽带接入网络中,IPv4 升级到 IPv6, 只是用户的地址从 IPv4 升级到 IPv6, 用户的认证 授权和计费机制没有变化, 已有业务模型也没有变化, 在 IPv4 向 IPv6 升级的过程中, 需要考虑到不同业务的特性, 例如 TR69 IPTV 和 VOIP 可以直接升级到 IPv6 网络, 而用户上网业务需要和不同的过渡技术配合, 使得用户可以同时访问 IPv4 和 IPv6 网络中的业务
17 附录 A 参考资料 (0) RFC486, Neighbor Discovery for IP version 6 (IPv6) (0) RFC486, IPv6 Stateless Address Autoconfiguration (03) RFC5006,IPv6 Router Advertisement Option for DNS Configuration (04) RFC507, IP Version 6 over PPP (05) RFC57, Negotiation for IPv6 Datagram Compression Using IPv6 Control Protocol (06) RFC36, RADIUS and IPv6 (07) RFC335, Dynamic Host Configuration Protocol for IPv6 (DHCPv6) (08) RFC3633, IPv6 Prefix Options for Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) version6 (09) RFC3646, DNS Configuration options for Dynamic Host Configuration Protocol for IPv6 (DHCPv6) (0) RFC3736, Stateless Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) Service for IPv6 3
18 附录 B 缩略语 Abbreviations PPP IPCP IPv6CP ARP SLAAC LLA GUA ND ICMP NUD DAD RS RA DHCPv6 DNS NS NA NMS STB VoIP 英文全称 Point-to-Point PPP IPv4 Control Protocol PPP IPv6 Control Protocol Address Resolution Protocol Stateless Address Autoconfiguration Link-local Address Global Unicast Address Neighbor Discovery Internet Control Message Protocol Neighbor Unreachability Detection Duplicate Address Detection Router Solicitation Router Advertisement Dynamic Host Configuration Protocol for IPv6 Domain Name Service Neighbor Solicitation Neighbor Advertisement Network Management System Set-top Box Voice over Internet Protocol 4
19 BRAS DSLAM DHCPv6-PD LTP LAC LNS Broadband Remote Access Server Digital Subscriber Line Access Multiplexer DHCPv6 Prefix Delegation Layer Tunneling Protocol LTP Access Concentrator LTP Network Server 5
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目 錄 頁 次 政 風 法 令 宣 導 一 行 政 中 立 實 務 探 討 二 收 到 支 付 命 令 不 可 置 之 不 理 3 9 公 務 機 密 維 護 宣 導 一 淺 談 駭 客 攻 擊 14 二 何 不 自 行 設 計 入 侵 防 禦 系 統? 17 安 全 維 護 宣 導 認 識 爆 竹
103 年 6 月 地 政 局 政 風 室 編 撰 1 目 錄 頁 次 政 風 法 令 宣 導 一 行 政 中 立 實 務 探 討 二 收 到 支 付 命 令 不 可 置 之 不 理 3 9 公 務 機 密 維 護 宣 導 一 淺 談 駭 客 攻 擊 14 二 何 不 自 行 設 計 入 侵 防 禦 系 統? 17 安 全 維 護 宣 導 認 識 爆 竹 煙 火 高 雄 市 爆 竹 煙 火 施 放
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计算机网络概论
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( CIP) /,. - :, 2004. 9 ISBN 7-81094-144-5... - -. TP312 CIP ( 2004 ) 057057 21 : ( 2 4 610054 ) : : : : 787960 1 /16 : 21 : 347 : 2004 9 : 2004 9 : I
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Microsoft Word - 201502-T-REC-Y1314-200510C.doc
国 际 电 信 联 盟 ITU-T Y.1314 国 际 电 信 联 盟 电 信 标 准 化 部 门 (10/2005) Y 系 列 : 全 球 信 息 基 础 设 施 网 际 协 议 问 题 和 下 一 代 网 络 互 联 网 的 协 议 问 题 传 输 虚 拟 专 用 网 络 功 能 分 解 ITU-T Y.1314 建 议 书 ITU-T Y 系 列 建 议 书 全 球 信 息 基 础 设 施
ZTE 2003 ZTE CORPORATION 1 3 4 5 7 10 12 22 26 58 2 2003 3 CDMA: Code-Division Multiple Access WCDMA ADSL: C CDMA WLAN Wireless Local Area Network WLAN DSLAM (Digital Subscriber Line Access Multiplexer)
IPv6接入技术
IPv6 技术基础 中国科技网鲍杰 bao@cstnet.cn 2006-6-15 1 Agenda IPv6 技术的产生 CNGI 项目概况 IPv6 技术 IPv6 技术特性 IPv6 地址格式 IPv6 过渡技术 IPv6 路由协议 IPv6 用户端配置 IPv6 域名系统 2 IPv6 技术的出现 IPv4 存在的问题 IPv4 地址资源日益紧缺 路由表急剧膨胀 网络安全 3 Agenda
CPU : i3 RAM: 2G Win2000 Windows XP Windows Vista Windows 7 Cable ADSL 1. [ ] 2., 1. 2. KGI [ ] 3. 4. 5. 6. 7. / /KGI /, 1. (1) / (2) - Proxy, Proxy IP Port (3) - a. / / b. (4) - (5) / / / / / (6) -,,
通过动态路由协议实现链路备份
通过动态路由协议实现链路备份 实验名称 通过动态路由协议实现链路备份 实验目的 掌握通过在不同链路上配置不同的路由协议实现链路备份 背景描述 你是公司高级网络管理员, 公司内部有一个很重要的服务器所在网段为 192.168.12.0/24, 平常访问通过 R1,R3 的 OSPF 路由协议, 为了保证该网段随时能够访问, 不能因为链路故障出问题, 要求你实现一个备份冗余的功能, 请给予支持 实现功能
Chap6.ppt
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Microsoft Word - PS2_linux_guide_cn.doc
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标题
文学蓝皮书 ９ 网络文学 趋向主流化 酝酿新格局 摘 要 ２０１５ 年的网络文学 在中央重视 政府主导 民间先 行 资本发力等诸多因素联手推动下 呈现出借势发 展和强势进取的良好势头 网络小说创作 在虚构类 的玄幻与仙侠 写实类的历史与都市 都有好的和比 较好的力作佳构联袂而来 主流体制组建网络文学机 构 ＩＰ 热 愈演愈烈 都从不同的侧面和层面推动网 络文学进而做大做强 使之成为当代文学中最具成长