IPv6在高校校園網(wǎng)中的部署與應(yīng)用

摘 要：作為高校信息化建設(shè)的重要組成部分高校校園網(wǎng)在整個高校活動當中發(fā)揮著重要的作用。在信息化時代下由于計算機與互聯(lián)網(wǎng)的深度發(fā)展使得網(wǎng)絡(luò)地址數(shù)量也越來越緊張，IPv4地址數(shù)量已經(jīng)不能滿足眾多高校網(wǎng)絡(luò)使用的需求，而隨著IPv6的發(fā)展給高校校園網(wǎng)建設(shè)帶來了新的技術(shù)支持并且基于IPv6的高校校園網(wǎng)建設(shè)也將成為未來教育信息化建設(shè)的關(guān)鍵組成之一。本文對IPv6在高校校園網(wǎng)中的部署進行了分析并對IPv6在高校校園網(wǎng)中的應(yīng)用進行了闡述，供以參考。

關(guān)鍵詞：IPv6；高校信息化；校園網(wǎng)；部署應(yīng)用

中途分類號：TP393.18

在信息化時代下高校校園網(wǎng)建設(shè)得到了極大的促進，在以往的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中主要是以IPv4[1]為主并且IPv4也取得了極大的成功。在計算機網(wǎng)絡(luò)與計算機的飛速發(fā)展下使得IP地址的空間越來越小，IPv4地址的數(shù)量急劇減少這就給信息網(wǎng)絡(luò)建設(shè)帶來了一定程度的阻力，同時也限制了IP技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展。在IP地址分配不均的情況下也使得地址緊缺的矛盾日益凸顯。相對而言我國的計算機網(wǎng)絡(luò)與歐美發(fā)達國家相比起步較晚，這也就造成了大部分IPv4協(xié)議事實上是被歐美國家所使用，而我國擁有的IPv4事實上是較為有限的，在網(wǎng)民數(shù)量不斷提升的前提下獲取新的IPv4地址的壓力便越來越大。在這種背景下IPv6應(yīng)運而生，給當前我國網(wǎng)絡(luò)建設(shè)帶來了新的支持。從大環(huán)境趨勢下IPv6[2]取代IPv4是必然的事實，當然IPv6作為新型網(wǎng)絡(luò)協(xié)議依然還存在需要完善之處，但是IPv6的出現(xiàn)給我國網(wǎng)絡(luò)信息化整體建設(shè)帶來了新的方向，基于IPv6的高校校園網(wǎng)也將得到更大的發(fā)展空間。

1 IPv6協(xié)議概述

目前IPv6在高校校園網(wǎng)建設(shè)當中依然呈發(fā)展態(tài)勢，在IPv4地址短缺的情況下很多高校在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)過程中都是采取了網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換技術(shù)，這從一定程度上改善了IPv4地址短缺的情況且在高校當中具有一定范圍的應(yīng)用面。盡管采用網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換技術(shù)讓地址短缺問題得到了一定程度的緩解，但是網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換技術(shù)其本身也存在著一定的缺陷，其中最大的缺陷就是網(wǎng)絡(luò)性能不穩(wěn)定。該技術(shù)對IP端模型的正常工作會造成一定的影響同時也制約了網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)安全。換句話說網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換技術(shù)僅僅是推動校園網(wǎng)建設(shè)的過渡方案，但本質(zhì)上無法替代IP協(xié)議，這也就帶給了IPv6極大的發(fā)展空間。

IPv6（Internet Protocol version6）是IP協(xié)議的最新版本，較IPv4還是具有一定的優(yōu)勢，但從當前全球環(huán)境來看IPv4協(xié)議依然是主流。與IPv4相比IPv6在數(shù)據(jù)傳輸過程中事實上是以分組形式進行，這樣可以對報文首部進行有效控制從而讓路由器處理運行得到完善，也正是由于報文首部的差異化使得IPv4與IPv6能夠進行相互關(guān)聯(lián)，這也體現(xiàn)出了IPv6從形式上來看僅僅是IPv4的擴展，但是從傳輸層以及應(yīng)用層協(xié)議上來看兩者幾乎可以直接在IPv6條件下工作。當與IPv6連接以后主機可自動化配置，這就是SLAAC即無狀態(tài)地址自動配置技術(shù)。當使用環(huán)境條件與IPv6不匹配時可以采取靜態(tài)手動方式來進行配置。從編碼地址空間來看新一代的IPv6具有更大的編碼地址空間，傳統(tǒng)的IPv4協(xié)議采用的是32位地址但IPv6使用的卻是128位地址，這就大大地提升了IPv6的數(shù)量[3]?？傊甀Pv6已經(jīng)成為了未來網(wǎng)絡(luò)建設(shè)以及信息化建設(shè)的一個趨勢將會得到廣泛的應(yīng)用。

2 IPv6協(xié)議特性

在IPv4的基礎(chǔ)上IPv6增添了以下新特性：（1）地址尺寸。地址尺寸從32位擴充為128位，極大的讓地址空間得到了極大的擴充。（2）頭部格式。IPv6中將數(shù)據(jù)頭部格式都進行了改變或替換。（3）擴展性。擴展性主要包括了兩個方面即信息頭部擴展以及協(xié)議擴展。比較于IPv4，IPv6將信息儲存于分離的頭部當中，而在IPv4卻只應(yīng)用了一種頭部格式[4]。IPv6中數(shù)據(jù)包則分布于各數(shù)據(jù)區(qū)。從協(xié)議擴展方面來看IPv6的形式更為靈活，除了面向客戶的數(shù)據(jù)包以外還可以添加附帶信息。（4）支持性。IPv6可以同時對音頻與視頻進行支持，也就是說在進行信息傳遞以及信息接收過程中可以在底層網(wǎng)絡(luò)進行相關(guān)數(shù)據(jù)傳遞，同時還能夠保證信息數(shù)據(jù)的整體性質(zhì)量，這樣不僅僅擴充了數(shù)據(jù)信息傳播途徑，同時也讓構(gòu)建成本得到了有效的控制。

3 IPv6地址類型

在進行IPv6地址分配的過程中相關(guān)地址并不是分配至網(wǎng)絡(luò)節(jié)點而是匹配到對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)接口，在識別過程中通過特定網(wǎng)絡(luò)標示符進行鑒別，同時在IPv6地址類型上也進行了擴展，主要如下：（1）單播地址。單播地址顧名思義只能對一個網(wǎng)絡(luò)接口進行標識，通信模式為點對點。在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的作用下會把對應(yīng)的地址傳送到相應(yīng)的接口上，當然單播地址也具備了一定的限制，它只能包含一個單獨的特殊地址名[5]。（2）多播地址。網(wǎng)絡(luò)標識事實上一系列類型相異的接口，在協(xié)議作用下地址分組會被傳遞于所有接口地址上，大多數(shù)情況下多播地址標識都為1字節(jié)。（3）任播地址。任播地址在IPv6地址中較為常見，它會對一組網(wǎng)絡(luò)接口進行標識并且這些接口處于不同的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點上，當任波地址接收到分組時會向另外的成員轉(zhuǎn)送，而在轉(zhuǎn)送過程中會優(yōu)先匹配“最近”接口。由于任播地址與單播地址的結(jié)構(gòu)相似，因此給地址區(qū)分帶來了一定程度的影響愛那個，但是在路由協(xié)議當中會置入更多的節(jié)點。

4 IPv6部署應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)分析

若要將IPv6在高校校園網(wǎng)應(yīng)用首先就需要解決網(wǎng)絡(luò)協(xié)議過渡技術(shù)，這是實現(xiàn)IPv6部署的關(guān)鍵之所在。

4.1 雙協(xié)議棧技術(shù)

通過雙協(xié)議棧技術(shù)可以將IPv4和IPv6同時應(yīng)用在主機上。雖然兩者在功能上差異性不大，但是其構(gòu)建物理平臺都是相同的，另外兩者的TCP/UCP協(xié)議也是相同的，這就給雙協(xié)議棧技術(shù)的應(yīng)用帶來了良好的基礎(chǔ)。在該技術(shù)的協(xié)調(diào)機制下可以讓節(jié)點同時支持兩種協(xié)議，也就是說節(jié)點就具備了兩種地址，這樣就可以同時接收兩組數(shù)據(jù)并進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)讓數(shù)據(jù)互聯(lián)得到了實現(xiàn)。當然該技術(shù)實質(zhì)上是一種過渡技術(shù)，但卻為其他過渡技術(shù)的實施提供了良好條件。

4.2 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議以及網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換技術(shù)

在進行網(wǎng)絡(luò)協(xié)議以及網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換的過程中以NAT-PT技術(shù)[6]為核心，通過該技術(shù)來實現(xiàn)兩種協(xié)議間的數(shù)據(jù)報頭以及語義翻譯，這樣也就保證了純IPv4主機間與純IPv6間的相互通信。為了讓相互通信得以實現(xiàn)應(yīng)該以雙棧模式進行構(gòu)建并且在其中加入相關(guān)的擴張模塊從而保證協(xié)議工作的穩(wěn)定性。

4.3 隧道技術(shù)

通過隧道技術(shù)能夠讓一種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議包容另一種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議從而實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互連作用。在一般條件下IPv6主機與IPv4主機并不能形成互聯(lián)機制而通過隧道互連技術(shù)則讓該缺陷得到了良好的彌補，運用該技術(shù)可將IPv6主機置于隧道入口或出口的IPv4地址上，那么就可以讓相關(guān)信息數(shù)據(jù)在IPv4的路由體系中傳導，在數(shù)據(jù)經(jīng)過隧道出口時以再通過IPv6對數(shù)據(jù)進行分組并轉(zhuǎn)發(fā)。實現(xiàn)上述模式進行數(shù)據(jù)傳導本質(zhì)上并不困難，只要對數(shù)據(jù)報頭優(yōu)化即可，在兩種協(xié)議轉(zhuǎn)換初期具有良好的效果。

5 IPv6實際部署應(yīng)用

在本研究中以Cisco 模擬器 GNS3[7]作為基礎(chǔ)進行IPv6實際部署構(gòu)建，方案背景主要是以校園網(wǎng)中心機房作為核心，其他機房則處于匯聚層，辦公室節(jié)點即為邊緣及接入層，其中核心層需要以IPv6協(xié)議作為基礎(chǔ)進行構(gòu)建，存在某網(wǎng)絡(luò)研究小組實際訪問過程中對IPv4并不進行訪問，僅對IPv6網(wǎng)絡(luò)進行使用。方案拓撲圖具體如圖1：

6 結(jié)束語

目前信息網(wǎng)絡(luò)通信正由IPv4向IPv6過渡，IPv6的提出讓IP地址枯竭的問題得到了有效的解決，這也促進了IP技術(shù)的發(fā)展并推動了整個IT產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在高校校園網(wǎng)大力建設(shè)的背景下IPv6技術(shù)得到了更為廣泛的應(yīng)用，以隧道技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議以及網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換技術(shù)、雙協(xié)議棧技術(shù)作為基礎(chǔ)承載來實現(xiàn)基于IPv6的高校校園網(wǎng)讓高校網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建邁向更高的層次。

參考文獻：

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作者簡介：陳軍（1982-），男，泰州人，本科，研究方向：現(xiàn)代教育技術(shù)；沈群（1986-），男，泰州人，本科；研究方向：現(xiàn)代教育技術(shù)；宦臣（1985-），男，揚州人，本科，研究方向：現(xiàn)代教育技術(shù)。

作者單位：南京理工大學泰州科技學院，江蘇泰州 225300