特殊教育學(xué)校校園網(wǎng)IPv6部署探析

遼寧特殊教育師范高等?？茖W(xué)校 張京生

引言：校園網(wǎng)主要服務(wù)于師生，針對特殊教育學(xué)校的校園網(wǎng)IPv6部署，除了采用先進設(shè)備和技術(shù)之外，還要在網(wǎng)站部署方面注重對特殊學(xué)生的照顧，使其使用網(wǎng)絡(luò)更加順暢。本篇文章基于校園網(wǎng)IPv6部署的角度，探討如何將其更好地應(yīng)用到特殊教育學(xué)校校園網(wǎng)IPv6部署中，希望本文的研究能夠為讀者提供有益參考。

前言：隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，以及移動各種終端等各種上網(wǎng)設(shè)備的普及，使得傳統(tǒng)IPv4的校園網(wǎng)絡(luò)，已經(jīng)很難應(yīng)對越來越高的網(wǎng)絡(luò)連接需求。為了彌補這一缺陷，部分學(xué)校已經(jīng)采用部署IPv6的方式進行網(wǎng)絡(luò)升級。對于這項技術(shù)的應(yīng)用，各學(xué)校應(yīng)根據(jù)自身實際情況和特點，部署基于IPv6技術(shù)的校園網(wǎng)，以此提高校內(nèi)上網(wǎng)安全，解決網(wǎng)絡(luò)地址資源數(shù)量問題。

1.采用IPv6技術(shù)部署校園網(wǎng)的必要性

IPv6是最新的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，它的產(chǎn)生是為了解決IPv4網(wǎng)絡(luò)地址數(shù)量不足的問題，在此項技術(shù)應(yīng)用之前采用的是IPv4技術(shù)。為了替代IPv4，實現(xiàn)兩種互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議之間有效平滑過渡，需要在部署IPv6過程，針對校園不同上網(wǎng)需求和網(wǎng)絡(luò)狀況，選取最好的優(yōu)化方案。

在互聯(lián)網(wǎng)開始普及的階段，當時采用的是IPv4協(xié)議，在采用這項技術(shù)之前沒有準確估計到如今的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模。隨著網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)量增加，一個人甚至配備多臺上網(wǎng)設(shè)備，由此面臨IP地址枯竭的狀況。例如，IPv4地址空間為32bit，其最理想的情況是由40億臺上網(wǎng)設(shè)備都能夠分到一個地址，但實際情況是公用、私用的上網(wǎng)設(shè)備不斷增多，對于校園內(nèi)除了學(xué)校微機室的電腦分配一個IP地址以外，師生個人的手機、筆記本電腦等也會占用一個IP地址，因此IPv4已經(jīng)越來越難以滿足人們正常上網(wǎng)需要。除了上網(wǎng)設(shè)備的增多，路由器使用數(shù)量增多，出現(xiàn)了IP地址分配的浪費問題[1]。

為了解決IPv4地址分配的問題，采用IPv6的協(xié)議，后者的地址空間為128bit，同時兼容前者的功能，采用的ICMP的路由器請求和通告來確認最佳路由，并且不需要手動配置地址，對于校園內(nèi)的殘疾人學(xué)生，在IPv6環(huán)境下安裝網(wǎng)絡(luò)設(shè)備更加方便，降低操作的難度。IPv6地址長度為128bit，其所能分配的IP地址，打個比喻相當于這項互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議能夠為地球每一粒沙子分配一個IP地址，由此解決了上網(wǎng)IPv4地址枯竭的問題。此項技術(shù)支持即插即用的安裝功能，并且能夠自動配置網(wǎng)絡(luò)，省去了技術(shù)人員維護負擔，簡化操作步驟。

2.特殊教育學(xué)校部署校園網(wǎng)IPv6的需求分析

特殊教育學(xué)校為了順應(yīng)時代潮流，加強自身網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃建設(shè)，提高學(xué)校的信息化程度，從而借助信息技術(shù)更好地服務(wù)于校園的殘疾人學(xué)生，以及將其應(yīng)用到特殊教育中，提高教學(xué)質(zhì)量。隨著學(xué)校發(fā)展至今，公網(wǎng)IP地址不足的問題已經(jīng)逐漸凸顯，對于殘疾人學(xué)生而言，他們同樣容易接受新鮮事物，因此他們的上網(wǎng)設(shè)備數(shù)量也由此增多，這迫切需要更多的IP地址以滿足校園師生的上網(wǎng)需求。

此外，校園網(wǎng)出口帶寬窄的，使得師生在教學(xué)活動中采用信息、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)卡頓、延時等情況，因此需要進行網(wǎng)絡(luò)升級。基于學(xué)?？沙掷m(xù)發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃建設(shè)的角度考慮，IPv6是未來的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議趨勢，采用這種配置方案，更加節(jié)省業(yè)務(wù)運營資金。

3.特殊教育學(xué)校部署校園網(wǎng)IPv6的措施

3.1 IPv4向IPv6過渡和轉(zhuǎn)換

依據(jù)特殊教育學(xué)校所掌握的資源，重新構(gòu)建IPv6校園網(wǎng)所耗費的成本過大，同時全盤更換和升級還可能出現(xiàn)兼容問題，因此采用平穩(wěn)過渡的方案，使學(xué)校的師生和各部門熟悉和接受IPv6。主要分為以下幾步進行：第一步，對于仍使用IPv4網(wǎng)絡(luò)，在其基礎(chǔ)上進行過渡更換、升級，采用雙棧協(xié)議、翻譯轉(zhuǎn)換技術(shù)，使IPv6可以實現(xiàn)基本通信。第二步，針對IPv4和IPv6共存階段，并且校園對于后者的使用已逐漸熟悉，需利用IPv6部署校園的主干網(wǎng)絡(luò)，基于此協(xié)議構(gòu)建學(xué)校教學(xué)、提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的平臺。通過這樣的設(shè)置，將校園網(wǎng)的業(yè)務(wù)逐漸向IPv6遷移，數(shù)據(jù)傳輸采用隧道、翻譯轉(zhuǎn)換技術(shù)。第三步，這一階段IPv6站校園網(wǎng)的主導(dǎo)地位，并且校內(nèi)師生也采用新的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議進行網(wǎng)絡(luò)連接，采用的數(shù)據(jù)傳輸紀委仍然是隧道技術(shù)。第四步，校園網(wǎng)實現(xiàn)完全IPv6化，不論是硬件還是軟件都已完全取代IPv4，從而教學(xué)、運營業(yè)務(wù)都基于IPv6進行通信。

3.2 校園網(wǎng)IPv6整體部署技術(shù)要求

由于學(xué)校采用的是IPv4協(xié)議，校內(nèi)部分設(shè)備、主機仍基于此協(xié)議進行通信。在IPv6未完全部署的情況下。如校內(nèi)的上網(wǎng)設(shè)備僅支持IPv4協(xié)議，那么選用支持IPv4/IPv6兩種協(xié)議的交換機，確保校園內(nèi)各設(shè)備都能連通CNGI-CERNET2網(wǎng)絡(luò)，確保兩種網(wǎng)絡(luò)主機互聯(lián)互通。因此在IPv6的部署模式上，采用核心層、匯聚層、接入層三層模式，數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)采用隧道、雙棧、翻譯轉(zhuǎn)換技術(shù)[3]。

首先是核心層，它在整個網(wǎng)絡(luò)中起到骨干網(wǎng)數(shù)據(jù)交換的作用，同時優(yōu)化傳輸路由，將其提供給匯聚節(jié)點。核心層主要承擔和匯聚校園網(wǎng)的流量，能夠?qū)崿F(xiàn)負載分擔、路由控制等功能，可以說它是校園網(wǎng)的中心樞紐。針對核心層選取的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，要考慮其冗余災(zāi)備能力，以及運行的穩(wěn)定性和安全性，為了應(yīng)對未來更多的數(shù)據(jù)傳輸需求，還要考慮未來技術(shù)升級和空間擴展的需要。要求核心層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備支持SNMP、RMON網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議，支持IPv4/IPv6雙棧協(xié)議等。

其次是匯聚層，它介于核心層、接入層之間，主要發(fā)揮連接兩層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的作用，通過核心層、接入層網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，聚合訪問控制路由。對于這一層的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備要求，需要考慮其擴展性、高性能、高容量，要求支持mini接口，具有IP級的流量管理功能，與核心層一樣，支持IPv4/IPv6雙棧協(xié)議。根據(jù)校園網(wǎng)的情況，將每棟樓作為一個節(jié)點，從而有效連接學(xué)生宿舍、食堂、圖書館等設(shè)施。

最后是接入層，處于校園網(wǎng)的末端，它是直接面向上網(wǎng)用戶的層面，在運行過程中容易受到ARP攻擊、ICMP風暴等網(wǎng)絡(luò)問題。用于接入層的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備頻繁與用戶交換上網(wǎng)數(shù)據(jù)，因此針對其設(shè)備的選擇，要具有性價比，要滿足即插即用的要求，減少網(wǎng)絡(luò)配置的環(huán)節(jié)。自動配置網(wǎng)絡(luò)是校園網(wǎng)部署IPv6的必備要求，它考慮到殘疾人學(xué)生行動上的不便，因此要盡可能選擇即插即用、網(wǎng)絡(luò)配置簡單的設(shè)備。具有WEB網(wǎng)絡(luò)管理、IPv6網(wǎng)關(guān)、組播等功能基礎(chǔ)，再支持用戶認證和管理制度，以此保障校園網(wǎng)的安全。

3.3 校園純IPv6網(wǎng)絡(luò)改造

純IPv6網(wǎng)絡(luò)更新的部分，主要集中在路由設(shè)備，借助其接口豐富、功能齊全的優(yōu)勢，進行技術(shù)升級和空間擴展。純IPv6的設(shè)置，要加入MPLS、IPsee、VoIP等技術(shù)。

運行純IPv6網(wǎng)絡(luò)，需要確保物理鏈路連接的獨立性，為校園網(wǎng)各業(yè)務(wù)、功能提供運行環(huán)境和網(wǎng)絡(luò)支持。以雙棧協(xié)議網(wǎng)絡(luò)作為過渡，使部署的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)對CERNET、CERNET2?；诩僆Pv6進行網(wǎng)絡(luò)計算、云計算等操作，布設(shè)一定的光纖和設(shè)備，使其符合IPv6網(wǎng)絡(luò)建設(shè)要求。

結(jié)論：綜合上述，傳統(tǒng)IPv4網(wǎng)絡(luò)配置不能實現(xiàn)自動配置，同時隨著校園上網(wǎng)設(shè)備增多，導(dǎo)致IP地址分配緊張。為解決以上問題，進行IPv6升級和改造，在過渡階段采用雙棧協(xié)議，輔以即插即用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，減少網(wǎng)絡(luò)配置的環(huán)節(jié)，以此逐漸過渡到純IPv6網(wǎng)絡(luò)，從而提高特殊教育學(xué)校校園網(wǎng)的使用質(zhì)量。