基于IPv6的校園網(wǎng)設(shè)計方案

王東海　劉寶連

摘 要： IPv6是下一代互聯(lián)網(wǎng)采用的核心協(xié)議?，F(xiàn)行的IPv4向IPv6過渡已勢在必行，高等院校建立IPv6校園網(wǎng)，并積極地投入IPv6的試驗和研究也成為必然趨勢。結(jié)合高校校園網(wǎng)的實際情況，提出了IPv6 校園網(wǎng)的設(shè)計方案，并進(jìn)行相關(guān)的部署，然后進(jìn)行IPv6的互通試驗，從而為IPv6校園網(wǎng)的部署提供了理論參考和實踐經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞： IPv6； 校園網(wǎng)； 設(shè)計； 試驗

中圖分類號：TP3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1006-8228（2014）01-14-02

0 引言

近年來，由于數(shù)字化校園的建設(shè)步伐加快，很多高校已建立起了比較完善的IPv4校園網(wǎng)絡(luò)。但是，隨著高校教學(xué)科研以及應(yīng)用的不斷增加，IPv4地址已經(jīng)無法滿足需求。此外，由于IPv4在應(yīng)用中暴露出了許多其他方面的缺陷，所以必須對IPv4網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行升級。同時，隨著我國下一代互聯(lián)網(wǎng)示范工程（CNGI）核心網(wǎng)CERNET2的建成[1]，它已成為目前世界上規(guī)模最大的純IPv6互聯(lián)網(wǎng)主干網(wǎng)，IPv6技術(shù)及相關(guān)的設(shè)備都已趨于成熟，因此，隨著IPv6時代的到來，研究和設(shè)計基于IPv6的校園網(wǎng)具有十分重要的意義。

1 系統(tǒng)的設(shè)計

系統(tǒng)設(shè)計采用同時支持IPv4/IPv6的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行組網(wǎng)建設(shè)，以使得校園網(wǎng)平臺同時支持兩種業(yè)務(wù)流的承載和互通。校園網(wǎng)核心層采用支持雙棧的三層交換機(jī)，匯聚層使用支持IPv6的交換機(jī)，而接入層可以使用普通的交換機(jī)即可，這樣可以形成層次化的IPv6 網(wǎng)絡(luò)[2]。如圖1所示。

本文以蘇州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院為例，介紹IPv6校園網(wǎng)的設(shè)計。

1.1 核心層的設(shè)計

由于本系統(tǒng)中的交換機(jī)位于網(wǎng)絡(luò)核心層，擔(dān)負(fù)著網(wǎng)絡(luò)核心互聯(lián)的重任，以及網(wǎng)絡(luò)中的大部分?jǐn)?shù)據(jù)流量、視頻、多媒體信息交互[3]，網(wǎng)內(nèi)所有的Internet訪問流量都要通過這臺設(shè)備，因此，核心層除了保證網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的高可靠性和高可用性之外，還必須保證整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)所需的高可靠性和可用性。

在本設(shè)計方案中，核心層設(shè)備選用華為公司的Quidway S7802交換機(jī)，它能提供大容量、高密度、模塊化體系架構(gòu)，并提供二、三層線速轉(zhuǎn)發(fā)能力，具有強(qiáng)大的組播功能、VLAN交換功能、完善的QOS保障、有效的安全管理機(jī)制和電信級的高可靠性設(shè)計。

1.2 匯聚層的設(shè)計

匯聚層位于核心層和接入層之間，通常是主干網(wǎng)絡(luò)的邊緣，承擔(dān)匯聚用戶流量，實現(xiàn)流量控制，均衡負(fù)載，ACL限制，路由策略等功能，匯聚層作為用戶IP子網(wǎng)的缺省網(wǎng)關(guān)，有較重的負(fù)載[4]。

在本方案中，采用RG-S3760-24交換機(jī)作為校園網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的匯聚，它是銳捷公司推出的業(yè)界第一款硬件全面支持IPv6的機(jī)架式多層交換機(jī)系列產(chǎn)品。其高性能、高安全、多業(yè)務(wù)、易用性特性，為大型網(wǎng)絡(luò)匯聚和中型網(wǎng)絡(luò)核心提供了IPv4/IPv6的多層交換、端到端的服務(wù)質(zhì)量、靈活豐富的安全措施和基于策略的網(wǎng)管。

1.3 接入層的設(shè)計

接入層的設(shè)備除了要保證性能質(zhì)量外，還必須具有較好的經(jīng)濟(jì)適用性。通過綜合比較，本設(shè)計方案選用RG-S2328G交換機(jī)，它是銳捷公司為滿足構(gòu)建多業(yè)務(wù)支持、易管理、高安全網(wǎng)絡(luò)而量身定制的一款以太網(wǎng)交換機(jī)；它具有靈活的端口形態(tài)，為網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)提供方便，也為未來網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展提供投資保護(hù)。通過實施多種多樣的安全策略，能有效防止和控制網(wǎng)絡(luò)病毒的擴(kuò)散，并可提供基于硬件的IPv6 ACL。

校園網(wǎng)絡(luò)采用星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，整體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

2 試驗與結(jié)果分析

由于所設(shè)計的校園網(wǎng)方案是基于IPv6的網(wǎng)絡(luò)，如果要在實際中實施，還需要研究它的可行性。因為在實際中，面臨著終端的接入及終端間的通信，與外部網(wǎng)絡(luò)的連接方式，與IPv4節(jié)點的通信等問題[5]。特別是在IPv6節(jié)點與IPv4節(jié)點共存的環(huán)境里，為了與IPv4設(shè)備共存并最終過渡到IPv6，研究出了很多不同的過度技術(shù)[6]，但每種過渡技術(shù)都有自己的特點，因此，我們可以根據(jù)自己的實際環(huán)境來選擇合適的過渡技術(shù)。針對這些問題，我們設(shè)計了組網(wǎng)的基礎(chǔ)實驗和綜合實驗方案，然后對實驗及實驗結(jié)果進(jìn)行分析。

2.1 基礎(chǔ)實驗

⑴ 安裝IPv6協(xié)議

Windows Server 2003操作系統(tǒng)內(nèi)已經(jīng)包含了IPv6協(xié)議棧，但在默認(rèn)狀態(tài)下并沒有安裝，可以進(jìn)入“控制面板”下進(jìn)行安裝，或者在運(yùn)行窗口輸入以下命令：

netsh interface ipv6 install

對于其他Windows操作系統(tǒng)，需要注意的是Windows XP、Windows Vista及Windows Server 2003都能夠直接支持IPv6，而Windows 2000需要另外安裝插件才可以支持。

對于Linux操作系統(tǒng)，大多數(shù)比較新的發(fā)行版本已內(nèi)置了對IPv6的支持，可以通過如下命令查看IPv6模塊是否加載：

# lsmod grep ipv6

若沒有加載ipv6模塊，可以手動加載：

# modprobe ipv6

⑵ 測試結(jié)果及分析

分別配置IPv6地址，然后進(jìn)行連通性測試。根據(jù)ICMP報文返回的信息顯示為連通狀態(tài)，因此PC1與PC2在配置了IPv6地址后，能夠保持互通，這為終端接入IPv6網(wǎng)絡(luò)奠定了基礎(chǔ)。

2.2 綜合實驗

⑴ 實驗的邏輯組網(wǎng)

實驗的邏輯組網(wǎng)如圖3所示。

⑵ 路由器的配置

在Router1上的關(guān)鍵配置如下。

為eth0接口配置IPv6地址：

# ipv6 address 2001：db8：0：1：：3/64

在eth0接口上宣告路由器前綴功能[7]：

# no ipv6 nd suppress-ra

公布前綴信息：

# ipv6 nd prefix-advertisement 2001：db8：0：1：：/64

onlink autoconfig

同樣，對Router2進(jìn)行相關(guān)的配置后， 利用ip命令來查看ipv6路由表。Router1的路由如圖4所示。

⑶ 隧道的建立

在Router1上建立一個虛擬的隧道接口tun1，并指定tun1接口的IPv6地址為2001：db8：0：3：：1/64。關(guān)鍵配置命令如下。

在Router1上的關(guān)鍵配置：

# interface tun1

# ipv6 address 2001：db8：0：3：：1/64

# ipv6 nd suppress-ra

# ipv6 route 2001：db8：0：1：：/64 tun1

⑷ 實驗結(jié)果及分析

同樣，在Router2上建立相應(yīng)的隧道，然后進(jìn)行路由器與終端的通信測試，在路由器上Router 1上運(yùn)行ping命令，ping終端PC1的測試結(jié)果如圖5所示。

在PC1訪問PC2的時候，根據(jù)圖5路由表可知，目的地址2001：db8：0：1：：2要通過隧道tun1轉(zhuǎn)發(fā)出去，所以先要把報文送到隧道入口處進(jìn)行IPv4封裝，然后通過路由器R1轉(zhuǎn)發(fā)，到達(dá)路由器R2后，它對該報文進(jìn)行解封，把其中的IPv6報文取出來，然后轉(zhuǎn)發(fā)給PC2，說明隧道配置成功。

綜合實驗及相關(guān)的結(jié)果，實驗達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)，說明所設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)方案具有可行性，這為基于IPv6的校園網(wǎng)的構(gòu)建，提供了一種解決思路和方案。

3 結(jié)束語

本文根據(jù)IPv6的原理和高等院校自身的特點，設(shè)計了一個基于IPv6協(xié)議的校園網(wǎng)，然后通過搭建實驗平臺，在該平臺上進(jìn)行編譯、安裝和配置，實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部IPv6節(jié)點間及IPv4與IPv6節(jié)點間的通信，通過實驗驗證了本方案的可行性。因此，本方案具有一定的理論和實用價值。

參考文獻(xiàn)：

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