基于IPv6下一代互聯(lián)網(wǎng)的高校圖書館信息服務(wù)展望

林 平

（集美大學(xué)圖書館，福建 廈門 361021）

高校圖書館的信息服務(wù)很大部分是依賴網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來實現(xiàn)的，隨著Internet的飛速發(fā)展，高校圖書館目前所使用的IPv4網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的問題愈來愈明顯。基于IPv6下一代互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)，給高校圖書館信息服務(wù)的創(chuàng)新帶來了新的平臺和出發(fā)點。

1 基于IPv4協(xié)議網(wǎng)絡(luò)所存在的問題

傳統(tǒng)的IPv4協(xié)議在支持互聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)一步擴(kuò)張和新業(yè)務(wù)的特性上已經(jīng)開始遇到了瓶頸，比如實時應(yīng)用和服務(wù)質(zhì)量保證等。其不足主要體現(xiàn)在以下幾方面：

1.1 有限的地址空間

IPv4提供的IP地址位數(shù)是32位長度，也即43億個左右的地址，但I(xiàn)Pv4的地址分配策略使得事實上可以用的地址數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于理論值。隨著連接到Internet上的主機(jī)數(shù)目的迅速增加，IP地址資源的即將枯竭限制了互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)一步發(fā)展的步伐。2009年8月28日在北京召開的第28次APNIC會議上，APNIC主席Paul Wilson表示：“按照目前的發(fā)展速度，IPv4地址將于未來三年內(nèi)枯竭?！?/p>

1.2 路由表越來越大

IPv4地址的層次結(jié)構(gòu)缺乏統(tǒng)一的分配和管理，并且多數(shù)IP地址空間的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)只有兩層或者三層，這使得路由表項不能有效聚合，所以隨著連入網(wǎng)絡(luò)數(shù)目的增加，路由器數(shù)目飛速增長。相應(yīng)地，決定數(shù)據(jù)傳輸路由的路由表也就不斷增大，最終導(dǎo)致路由器的轉(zhuǎn)發(fā)效率和吞吐量隨之下降。

1.3 缺乏服務(wù)質(zhì)量保證

IPv4遵循Best Effort原則，這一方面是一個優(yōu)點，因為它使IPv4簡單高效；但另一方面它對互聯(lián)網(wǎng)上涌現(xiàn)出的新業(yè)務(wù)類型缺乏有效的支持，比如實時多媒體業(yè)務(wù)的出現(xiàn)，這些應(yīng)用要求提供一定的服務(wù)質(zhì)量保證，如帶寬、延遲、抖動和錯誤率等。

1.4 地址分配不便

IPv4的節(jié)點配置比較復(fù)雜，它是采用手工配置的方法來給用戶分配地址，這中間可能需要設(shè)置IP地址或者使用DHCP、網(wǎng)關(guān)地址、DNS地址，甚至路由信息等，這不僅增加了管理和規(guī)劃的復(fù)雜程度，而且不利于為那些需要IP移動性的用戶提供更好的服務(wù)。

2 基于IPv6下一代互聯(lián)網(wǎng)的特點

IPv6較之IPv4不僅僅只是解決了地址資源不夠用的問題，IPv6協(xié)議的設(shè)計目的在于解決現(xiàn)有IPv4版本所具有的各種問題，包括地址數(shù)量限制、安全性、自動配置、移動性、可擴(kuò)展性等方面。[1]IPv6數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)如圖1。

圖1 IPv6數(shù)據(jù)包的結(jié)構(gòu)

為了解決以上問題，IPv6的設(shè)計新增了如下的主要特性。

2.1 簡化的報頭和靈活的擴(kuò)展

新IPv6報頭的設(shè)計原則是力圖將報頭開銷降到最低，具體做法是將一些非關(guān)鍵性字段和可選字段移出報頭，置于IPv6報頭之后的擴(kuò)展報頭中，因此盡管IPv6地址長度是IPv4的4倍，但報頭僅為IPv4的2倍，改進(jìn)后的IPv6報頭在中轉(zhuǎn)路由器中處理效率更高。IPv6基本報頭如圖2所示。

圖2 IPv6基本報頭的結(jié)構(gòu)

2.2 層次化的地址結(jié)構(gòu)

IPv6采用聚類機(jī)制，定義非常靈活的層次尋址及路由結(jié)構(gòu)，同一層次上的多個網(wǎng)絡(luò)在上層路由器中表示為一個統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)前綴，這樣可以顯著減少路由器必須維護(hù)的路由表項。在理想情況下，一個核心主干網(wǎng)路由器只須維護(hù)不超過8192個表項，這大大降低了路由器的尋路和存儲開銷。

2.3 即插即用的連網(wǎng)方式

IPv6引入自動配置以及重配置技術(shù)，對于IP地址等信息實現(xiàn)自動增刪更新配置，增強IPv6的易管理性。

2.4 網(wǎng)絡(luò)層的認(rèn)證與加密

IPv6集成了IPsec，用于網(wǎng)絡(luò)層的認(rèn)證與加密，為用戶提供端到端安全。

2.5 服務(wù)質(zhì)量的滿足

IPv6報頭的新字段定義了數(shù)據(jù)流如何識別和處理。IPv6報頭中的流標(biāo)識（Flow Label）字段用于識別數(shù)據(jù)流身份，利用該字段，IPv6允許終端用戶對通信質(zhì)量提出要求。路由器可以根據(jù)該字段標(biāo)識出同屬于某一特定數(shù)據(jù)流的所有包，并按需對這些包提供特定的處理。由于數(shù)據(jù)流身份信息包含在IPv6報頭中，因此即使是經(jīng)過IPSec加密的數(shù)據(jù)包也可以獲得QoS支持。[2]

2.6 對移動通訊更好的支持

移動IPv6不是通過修改面向連接的協(xié)議（如TCP協(xié)議）來保持移動節(jié)點的現(xiàn)有連接的，而是通過處理IP層的地址變化來實現(xiàn)這一點。傳輸層協(xié)議完全不知道移動節(jié)點的地址已經(jīng)發(fā)生了變化，移動IPv6使用移動節(jié)點的特定地址來建立連接，并且不管移動節(jié)點多少次改變它的位置和地址，連接依然會保持。

3 圖書館人迎接下一代網(wǎng)絡(luò)的態(tài)度

發(fā)展下一代互聯(lián)網(wǎng)對高校圖書館來說有著極其重要的意義。隨著CNGI純IPv6大型主干網(wǎng)的建設(shè)，我國在IPv6路由器開發(fā)、真實IPv6源地址認(rèn)證和下一代互聯(lián)網(wǎng)過渡等核心技術(shù)方面已經(jīng)走在了世界的前列。[3]雖然已經(jīng)取得了許多的技術(shù)突破和建設(shè)成就，但是IPv6的應(yīng)用步伐卻因為各方面的原因，行進(jìn)得異常緩慢。新技術(shù)的應(yīng)用過程是長期的，需要循序漸進(jìn)，因此，高校圖書館人在面對基于IPv6的下一代網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的機(jī)遇時，應(yīng)該保持清醒的頭腦，把握好正確態(tài)度和認(rèn)知。

3.1 在不遠(yuǎn)的將來IPv4必將被IPv6取代

IPv4地址短缺的問題日益嚴(yán)重，面對全球IPv4地址將于2011年分配完畢的嚴(yán)峻形勢，IPv6最終取代IPv4是不可挽回的趨勢，高校圖書館人必須認(rèn)清這一形勢，做好思想準(zhǔn)備。

3.2 積極關(guān)注IPv6的發(fā)展和技術(shù)規(guī)范的完善

高校圖書館技術(shù)人員們應(yīng)該積極地關(guān)注IPv6網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的動態(tài)，了解相關(guān)的技術(shù)規(guī)范。為迎接即將到來的下一代互聯(lián)網(wǎng)做好充分的技術(shù)準(zhǔn)備。

3． 3 深入思考IPv6可能帶給高校圖書館信息建設(shè)的功能擴(kuò)展和服務(wù)應(yīng)用

一項新技術(shù)的生命力就在于它的應(yīng)用程度，圖書館是向讀者提供借閱服務(wù)和信息服務(wù)的服務(wù)應(yīng)用單位，無論是高校圖書館自己組織技術(shù)人員開發(fā)，還是請技術(shù)公司來幫助開發(fā)，首先需要思考的問題就是，如何將如此優(yōu)勢的下一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到高校圖書館的業(yè)務(wù)服務(wù)中，能否對原有的服務(wù)內(nèi)容有所幫助，甚至是品質(zhì)的提升。如：高清實時視頻、數(shù)字圖書館的建設(shè)等。

3.4 冷靜對待IPv6的上馬啟用，確?，F(xiàn)有基于IPv4服務(wù)的平穩(wěn)過渡

在新技術(shù)面前，高校圖書館作為服務(wù)提供者應(yīng)該保持冷靜的態(tài)度，我們的主要任務(wù)是為讀者提供穩(wěn)定的、成熟的信息服務(wù)，而不是充當(dāng)試用急先鋒的角色。即使到了可以啟用IPv6的時候，我們也應(yīng)當(dāng)充分認(rèn)識到，IPv4到IPv6不是一個瞬間轉(zhuǎn)變的過程，應(yīng)該是一個平穩(wěn)的過渡，甚至這一過程是緩慢的，不可避免地會出現(xiàn)IPv4和IPv6在相當(dāng)長的一段時期共存的狀態(tài)。因此高校圖書館人應(yīng)該了解，哪些服務(wù)應(yīng)該優(yōu)先，且是可以移植到IPv6上的，而哪些還必須在IPv4上，應(yīng)用服務(wù)的過渡必須是分步驟、分階段實施，以實現(xiàn)無傷害地過渡到IPv6。在這共存的過程中，還必須兼顧IPv6用戶可以訪問IPv4上的服務(wù)，反之亦然。所以高校圖書館技術(shù)人員還必須了解和掌握諸如隧道技術(shù)、雙棧協(xié)議技術(shù)和協(xié)議轉(zhuǎn)換技術(shù)等過渡技術(shù)的應(yīng)用方法。[4]

4 高校圖書館信息服務(wù)展望

以上闡述了IPv6較之IPv4在許多方面有較大的性能提高和功能完善。對高校圖書館而言，IPv6本身只是一個新的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，并不會直接帶來任何讓人耳目一新的服務(wù)應(yīng)用。但基于IPv6下一代網(wǎng)絡(luò)的建立，為圖書館在服務(wù)提升和服務(wù)創(chuàng)新上提供了技術(shù)支持，突破現(xiàn)有服務(wù)瓶頸，強有力地推動了高校圖書館信息服務(wù)的創(chuàng)新。

4.1 多媒體實時視頻

IPv6對于視頻應(yīng)用的意義在于：解決了地址容量問題，優(yōu)化了地址結(jié)構(gòu)以提高選路效率，提高了數(shù)據(jù)吞吐量，以適應(yīng)視頻通信大信息量傳輸?shù)男枰?。就目前成熟的CNGICERNET2上典型IPv6視頻的應(yīng)用：如北京奧運會開幕式（IPv6在線高清晰視頻）、網(wǎng)絡(luò)TV多電視頻道在線直播、阿姆斯特丹實時街景、清晰視頻會議應(yīng)用等，如此高清晰的在線視頻給人帶來視覺新感受，較之原有的網(wǎng)絡(luò)視頻，IPv6在海量視頻數(shù)據(jù)實時傳輸方面的優(yōu)勢顯而易見。

IPv6加強了組播功能，實現(xiàn)基于組播、具有網(wǎng)絡(luò)性能保障的VC視頻會議、高清晰度數(shù)字電視、VOD視頻點播、網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控應(yīng)用。這是只有高帶寬、高性能的下一代互聯(lián)網(wǎng)才能支持的典型應(yīng)用，具有交互協(xié)同技術(shù)特性。因此IPv6可以很好地解決圖書館的VOD視頻點播、實時傳輸?shù)葘嶋H應(yīng)用問題。作為高校圖書館電子資源的重要組成部分的視頻資源，無論是知識視頻、影視媒體還是各類教程視頻，為了適應(yīng)用戶越來越高的視覺需求，在不斷地往高清品質(zhì)和海量存儲傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)要求發(fā)展。因此我們非常期待和重視海量視頻數(shù)據(jù)在IPv6下一代網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，為高校圖書館視頻服務(wù)所帶來的品質(zhì)提升。

4.2 對圖書館服務(wù)質(zhì)量和網(wǎng)絡(luò)安全提供保障

IPv4在設(shè)計之時，是一種簡單的盡力而為的服務(wù)方式，從原理上講，服務(wù)質(zhì)量QoS是沒有保證的，未來的互聯(lián)網(wǎng)需要提供可靠的傳輸服務(wù)，對服務(wù)質(zhì)量有保證要求，并提供安全保障。在IPv6的報頭設(shè)計中，有可以用于識別數(shù)據(jù)流的特征，所以即使數(shù)據(jù)報經(jīng)過IPsec的加密，也很容易實現(xiàn)對QoS的支持。此外通過定義IPv6擴(kuò)展報頭：驗證報文頭和安全報文頭來實現(xiàn)IPsec，所有的IPv6協(xié)議的實現(xiàn)都支持認(rèn)證首部和負(fù)載安全封裝首部。因此利用IPv6技術(shù)可以保障圖書館資源的安全，也為合理利用圖書館資源、為遵守知識產(chǎn)權(quán)的規(guī)范打下了基礎(chǔ)。

4.3 與RFID（無線射頻技術(shù)）的應(yīng)用結(jié)合

RFID具有非接觸讀寫、較易穿透障礙物識別的特性，可以取代磁條作為圖書館門禁和圖書私夾檢查的應(yīng)用技術(shù)，且相較于磁條容易被外界磁場改變性質(zhì)，RFID標(biāo)簽本身基本不受外界環(huán)境影響，因而使用壽命更長。由于IPv6非常適合于擁有巨大數(shù)量的各種細(xì)小設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)，而不是由價格昂貴的計算機(jī)組成的網(wǎng)絡(luò)。利用IPv6技術(shù)，我們可以實現(xiàn)為每一個RFID分配一個IPv6地址，這在地址資源相當(dāng)匱乏的IPv4來看是難以想象的。IPv6技術(shù)和RFID的結(jié)合應(yīng)用，可以為高校圖書館帶來革命性發(fā)展。

4.4 移動IPv6與手機(jī)圖書館

上海圖書館2005年率先開通了全國首家“手機(jī)圖書館”，將桌面終端搬到了移動終端，在手機(jī)上查詢圖書館書目，開辟了圖書館信息傳遞的新天地。無線應(yīng)用將成為IPv6的“殺手級”應(yīng)用，也是展示IPv6巨大地址空間威力的舞臺，當(dāng)越來越多的移動終端需要配有IP地址時，IPv6將為所有的移動端提供唯一的IPv6地址，MIPv6（移動IPv6）不僅滿足了未來移動設(shè)備對IPv6地址空間的需要，也讓移動終端更易于配置和管理，而且用戶對基于IP的應(yīng)用也更為安全方便。

第三代移動通信采用分組交換的設(shè)備來代替電路交換設(shè)備，IP業(yè)務(wù)將是第三代移動通信業(yè)務(wù)中的重要組成部分。移動互聯(lián)網(wǎng)對IPv6的需求是很直接的，每一個要接入互聯(lián)網(wǎng)的移動設(shè)備，都需要在全球唯一的兩個IP地址上來實現(xiàn)移動連接。由于IPv6能夠很好地解決IP地址需求量極大的問題，從而能夠利用3G網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)高校圖書館資源在允許的條件下開展移動服務(wù)。3G手機(jī)的普及指日可待，而且用3G手機(jī)作為高校圖書館新終端，為用戶提供了極大便利。

4.5 “面對面”的個人數(shù)字圖書館

圖3 傳統(tǒng)CS訪問模式

數(shù)字圖書館經(jīng)過10多年的發(fā)展正在從以資源為中心向以用戶為中心轉(zhuǎn)移，并且積累了很多成熟的經(jīng)驗和技術(shù)。結(jié)合傳統(tǒng)圖書館在知識組織功能方面的優(yōu)勢，構(gòu)建一個用戶端到用戶端的（P2P）功能豐富的個人數(shù)字圖書館，利用這個個人數(shù)字圖書館實現(xiàn)用戶信息資源的合理組織，滿足用戶的個性化信息需求，構(gòu)建一個用戶信息發(fā)布、協(xié)作和共享的交流平臺。原本的IPv4無法完全滿足P2P在線的需求，借助IPv6為基礎(chǔ)的下一代互聯(lián)網(wǎng)，能夠極大地增強在線P2P的特性，為讀者帶來“面對面”實時互動溝通的真實交流體驗。

圖4 基于P2P技術(shù)的共享模式

總之，有些信息服務(wù)內(nèi)容的擴(kuò)展和服務(wù)方式的提升是可以預(yù)見的，同時也有許多服務(wù)業(yè)務(wù)的應(yīng)用需要在IPv6下一代網(wǎng)絡(luò)使用過程中，根據(jù)用戶的使用需求和圖書館人的工作經(jīng)驗積累進(jìn)行不斷的服務(wù)創(chuàng)新，比如隨著網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的不斷完善和應(yīng)用技術(shù)的成熟。筆者認(rèn)為在不久的將來，虛擬現(xiàn)實技術(shù)在圖書館參考咨詢的服務(wù)中將會占有重要的一席之地，而隨著相關(guān)配套環(huán)節(jié)的完善和使用中不斷地發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的過程，作為高校圖書管理系統(tǒng)新技術(shù)的RFID無線射頻技術(shù)將在IPv6下一代網(wǎng)絡(luò)的溫床上發(fā)揮更大的作用。

[1]Joseph Davies著；張曉彤，晏國晟，曾慶峰譯.Understanding IPv6[M].北京：清華大學(xué)出版社，2004.

[2] 康存輝.IPv6在圖書館中的應(yīng)用前景研究[J].圖書情報論壇，2006（3）.

[3] 周偉，王銀紅.基于IPv6協(xié)議圖書館網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案[J].圖書館學(xué)刊，2008（2）.

[4] 馬邦陽.下一代互聯(lián)網(wǎng)IPv6協(xié)議的技術(shù)原理和特點[J].科技信息，2007（34）.