IPV6 在高校部署探索

潘思治 柳州鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院

網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展改變了人們的生活，互聯(lián)網(wǎng)逐漸滲透到了社會的各個領(lǐng)域中。其不單單能夠為用戶提供數(shù)據(jù)、音頻以及視頻資料，同時還能夠提供移動服務(wù)。隨著智能手機、平板電腦和筆記本電腦的大量應(yīng)用，人們迫切希望能夠?qū)⒁苿釉O(shè)備與網(wǎng)絡(luò)進行聯(lián)系，共享網(wǎng)絡(luò)資源。當(dāng)前，我國政府提出了“互聯(lián)網(wǎng)+”的理念，希望能夠借助互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)行業(yè)變革，從而獲得階段的社會與經(jīng)濟效益。在此背景下，傳統(tǒng)IPv4 早已無法滿足時代發(fā)展的訴求，對互聯(lián)網(wǎng)深入發(fā)展產(chǎn)生了阻礙作用。所以，構(gòu)建全新的互聯(lián)網(wǎng)是解決該問題的有效方式，IPv6 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)運而生。

高校作為教學(xué)、科研的主要場所，對于校園網(wǎng)絡(luò)有著相對較高的要求。目前，部門高校已經(jīng)開始將IPv6 技術(shù)用于校園網(wǎng)建設(shè)，并且獲得了可喜的成績，如何推廣IPv6，提升高校覆蓋率，成為了各界關(guān)注的焦點問題。文章從IPv6 在高校校園網(wǎng)絡(luò)中的建設(shè)現(xiàn)狀出發(fā)，對IPv6 在高校中的部署問題進行了深入探究，旨在為相關(guān)的研究工作提供理論參考。

一、高校IPv6 部署現(xiàn)狀

在“雙一流”大學(xué)的建設(shè)框架下，很多高校開始提升對校園網(wǎng)絡(luò)的重視程度，伴隨著高校網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的持續(xù)擴大，對于IP 地址的需求也持續(xù)增加，這對于目前很多高校中依然采用的IPv4 網(wǎng)絡(luò)地址空間無疑提出了較大挑戰(zhàn)。因為IPv4 本身的地址空間相對有限，因此，很多高校在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的過程中很難獲得充足的IP 地址資源，此外，大量地址翻譯工作也使得IPv4 不堪所累，影響了網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性。因此，IPv6 提到IPv4 已經(jīng)成為了高校網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的必然趨勢。從現(xiàn)在的情況來看，高校IPv6 部署過程中依然存在著諸多問題。

首先，IPv6 的發(fā)展不夠均衡。當(dāng)前最大規(guī)模的IPv6 網(wǎng)絡(luò)是使用純IPv6 技術(shù)支持的科研與教育計算機網(wǎng)絡(luò)，已經(jīng)有很多高校接入該網(wǎng)絡(luò)中。在對那些沒有接入該網(wǎng)絡(luò)的高校調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，絕大多數(shù)高校的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備比較落后，不支持IPv6，對于那些支持IPv6 的高校而言，IPv6 主要是通過孤島的形式存在，難以充分發(fā)揮作用，這種局限性影響了IPv6 網(wǎng)絡(luò)在高校的有效部署。

其次，IPv6 的應(yīng)用資源相對匱乏。目前，已經(jīng)有上千個IPv6 資源可以被用于校園網(wǎng)絡(luò)中，盡管大型網(wǎng)絡(luò)中能夠?qū)崿F(xiàn)對資源的有效應(yīng)用，但是整體規(guī)模依然較低，IPv6 的優(yōu)勢無法得到充分的發(fā)揮。

二、IPv6 的優(yōu)越性

相較于IPv4 來說，IPv6 具備了顯著的優(yōu)勢。

第一，地址空間龐大。IPv6 能夠?qū)?dāng)前IPv4 的地址從32 位拓展到128 位，有效解決了IPv4 地址不足的問題。從理論上可以提供3.4×1038個地址，可以充分滿足IP 地址的需求量。IPv6 不僅僅支持分層地址結(jié)構(gòu)，更加容易尋址，同時也能夠擴展支持組播地址，使得數(shù)據(jù)包可以發(fā)給任何節(jié)點。

第二，包頭格式簡化。IPv6 簡化了數(shù)據(jù)包，不僅降低了網(wǎng)絡(luò)帶寬開銷，同時也降低了路由器與交換機對于報頭處理開銷。

第三，完善的Qos。在對流量標識進行驗證的基礎(chǔ)上，能夠了解數(shù)據(jù)包QoS 的級別以及需求，并且按照網(wǎng)絡(luò)的實際情況進行轉(zhuǎn)發(fā)。按照不同的應(yīng)用提供與之相對應(yīng)的服務(wù)質(zhì)量，確保了相關(guān)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量。

第四，安全機制可靠。IPv6 采用的是IPSec 作為IP 保護的通信協(xié)議，其能夠提供加密以及認證兩種不同的安全機制，可以實現(xiàn)遠程機構(gòu)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的無縫接入，還能夠確保網(wǎng)絡(luò)層端到端的機密性與完整性。

第五，IPv6 使用了無狀態(tài)地址的自動配置技術(shù)，能夠保證即插即用，使得IPv6 網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中的節(jié)點能夠接入網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，不需要人工給予干預(yù)。

第六，可拓展性。IPv6 不單單能夠擴展報頭，同時還能夠支持選項部分，為后期網(wǎng)絡(luò)中添加新的應(yīng)用提供了保證，同時，也使得報頭轉(zhuǎn)發(fā)更加的有效。

三、IPv6 在高校中的部署策略

（一）總體部署步驟

重新構(gòu)建IPv6 通常會耗費大量的資金，同時如果對網(wǎng)絡(luò)進行了全部更換與升級還會產(chǎn)生兼容性的問題，所以，對于多數(shù)高校來說可以采用過渡性的方案，分四步完成IPv6 的部署。第一，對于依然采用IPv4 的高校，可以在其基礎(chǔ)上完成升級與過渡，使用翻譯轉(zhuǎn)換技術(shù)以及雙棧協(xié)議，使得IPv6 能夠?qū)崿F(xiàn)基本通信功能。第二，隨著師生對于IPv6 認識度的不斷提升，可以將IPv6 用于主干網(wǎng)絡(luò)，以此協(xié)議為核心構(gòu)建學(xué)校教學(xué)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺，將校園網(wǎng)業(yè)務(wù)慢慢向IPv6過渡，傳輸數(shù)據(jù)可以使用翻譯轉(zhuǎn)換以及隧道技術(shù)。第三，該階段IPv6 已經(jīng)在高校網(wǎng)絡(luò)中處在主導(dǎo)位置，校內(nèi)的師生也能夠使用全新的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議連接網(wǎng)絡(luò)，但是依然將隧道技術(shù)作為數(shù)據(jù)傳輸方式。第四，完全IPv6 化。在網(wǎng)絡(luò)硬件以及軟件中均采用IPv6 協(xié)議，完全擺脫IPv4，使得教學(xué)以及運營工作都是在IPv6 協(xié)議下通信。

（二）高校IPv6 部署方法

IPv6 部署方式選擇上主要使用核心層、匯聚層以及接入層三層模式，在數(shù)據(jù)傳輸中則使用隧道、雙棧以及翻譯轉(zhuǎn)換技術(shù)。

核心層肩負了匯聚以及承擔(dān)校園網(wǎng)流量的作用，可以實現(xiàn)控制路由以及分擔(dān)負載等方面的功能。在選擇核心層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的時候，要充分考慮核心層本身所具備的冗余災(zāi)備能力，保證其運行的安全性以及穩(wěn)定性，為了能夠充分應(yīng)對未來數(shù)據(jù)傳輸?shù)母拘枨螅€需要充分考量未來空間拓展以及技術(shù)升級等方面的要求。核心層需要支持RMON、SNMP 網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議以及IPv4/IPv6 雙棧協(xié)議。

匯聚層主要連接核心層與接入層，通過兩層網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，有效聚合訪問控制路由。該層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備要求，要充分考慮其高性能、擴展性以及高容量的需求，要求能夠支持mini 接口，具備IP 流量處理功能，要支持IPv4/IPv6 雙棧協(xié)議。按照高校網(wǎng)絡(luò)的具體情況，將每一棟樓作為節(jié)點，有效連接食堂、宿舍以及圖書館。

接入層直接連接上網(wǎng)用戶，因此，其在運行的進程中會受到ICMP 風(fēng)暴以及ARP 供給。接入層中的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備會經(jīng)常和用戶之間進行上網(wǎng)數(shù)據(jù)的交換，所以，設(shè)備要具備一定的性價比，充分滿足即插即用的需求，降低網(wǎng)絡(luò)配置環(huán)節(jié)。接入層要具備IPv6 網(wǎng)關(guān)、WEB網(wǎng)絡(luò)管理以及組播等相關(guān)功能，同時還要支持用戶認證與管理制度，確保網(wǎng)絡(luò)的安全性。