復旦大學IPv6多網(wǎng)融合建設新一代校園網(wǎng)

文 / 沈敏虎 萬儼慧 向望 趙澤宇

建設背景

復旦大學從1995年起建設第一代校園網(wǎng)，至今已形成基于IPv6多網(wǎng)融合的新一代校園網(wǎng)絡架構。校園網(wǎng)通過自有城域光纜連接邯鄲、楓林、江灣和張江四大校區(qū)，并接入十余所附屬醫(yī)院及分支機構，互聯(lián)網(wǎng)出口鏈路帶寬達32Gbps，校園網(wǎng)核心網(wǎng)帶寬達100Gbps，無線AP（接入點）數(shù)量超過25000臺，擁有超過2個B類的IPv4地址段和65538個/48 長度IPv6地址段。

復旦大學是CERNET2核心節(jié)點，也是上海教育城域網(wǎng)SEMAN核心節(jié)點，在基礎設施、運行環(huán)境、人員配置、技術實力等方面具有優(yōu)勢，作為上海市第一批教育信息化應用標桿培育校，多項建設成果在全國高校內(nèi)有較強的示范效應。IPv6作為新基建的重要底座，承載著學校教學科研等工作的全新訴求。IPv6可以滿足物聯(lián)網(wǎng)等業(yè)務專網(wǎng)的海量地址分配需求，解決網(wǎng)絡規(guī)模高速增長的痛點，助力構建數(shù)字化校園。

總體架構

復旦大學校園網(wǎng)絡經(jīng)過幾次設備升級和技術迭代，建成了一張高速、安全、易管理、可擴展的多網(wǎng)融合的新一代校園網(wǎng)絡。實現(xiàn)了四校區(qū)主干網(wǎng)絡100Gbps雙鏈路冗余，匯聚-接入10Gbps雙鏈路冗余的架構，支持1Gbps有線網(wǎng)接入和40MHz頻寬無線網(wǎng)接入，建成各類獨立物理鏈路的業(yè)務專網(wǎng)，并和主干網(wǎng)高速、安全互聯(lián)，解決各類業(yè)務對高帶寬、低延時和安全性的要求。校園網(wǎng)總體架構根據(jù)面向對象和業(yè)務不同，可以分為用戶網(wǎng)絡和業(yè)務專網(wǎng)。

用戶網(wǎng)絡包括校園有線網(wǎng)、無線網(wǎng)和5G虛擬校園網(wǎng)，采用DHCP（動態(tài)主機配置協(xié)議）分配IPv4地址和相關配置、采用SLAAC（無狀態(tài)地址自動配置）和DHCPv6（IPv6動態(tài)主機配置協(xié)議）分配IPv6地址和相關配置，并結合DNS（域名系統(tǒng)）、VPN（虛擬專用網(wǎng)絡）等基礎網(wǎng)絡服務，實現(xiàn)“校園網(wǎng)隨處可達、校園業(yè)務觸手可及”。通過校園有線網(wǎng)和無線網(wǎng)，為校園用戶提供網(wǎng)絡接入，實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)、線上教學和科學研究等基礎網(wǎng)絡服務。

業(yè)務專網(wǎng)包括一卡通專網(wǎng)、視頻專網(wǎng)、物聯(lián)專網(wǎng)、科研大數(shù)據(jù)網(wǎng)、技防網(wǎng)等，所有專網(wǎng)通過專用光纜獨立組網(wǎng)，均采用10Gbps以上的鏈路與校園核心網(wǎng)實現(xiàn)高速、安全的互聯(lián)，安全性要求較高的部分專網(wǎng)和核心網(wǎng)之間還部署專用防火墻實現(xiàn)安全防護。

在新一代校園網(wǎng)上，復旦大學積極開展IPv6相關研究和應用，部署IVI（無狀態(tài)IPv4/IPv6翻譯技術）地址翻譯系統(tǒng)，配置464BGP路由機制（即從IPv4地址翻譯到IPv6地址路由，再轉化回IPv4的地址），通過該機制引導IPv4流量從CERNET2分流，減輕IPv4出口的壓力、提升IPv6流量，再通過教育網(wǎng)與Internet2的專有信道，高性能地與合作高校進行通信，也提升了用戶訪問國際學術資源的體驗。

創(chuàng)新點

多網(wǎng)融合的校園網(wǎng)絡以校園有線、無線主干網(wǎng)為基礎，根據(jù)不同業(yè)務特點及安全性要求，通過專用光纜獨立組網(wǎng)，與校園核心網(wǎng)實現(xiàn)高速、安全的互聯(lián)，支持IPv4/IPv6雙棧接入，為數(shù)字化校園各類業(yè)務提供高速、穩(wěn)定的網(wǎng)絡基礎設施。

復旦大學建設了支持多協(xié)議接入的IPv4/IPv6物聯(lián)專網(wǎng)，利用覆蓋全校的無線網(wǎng)開通物聯(lián)網(wǎng)專用SSID（服務集標識符），以及利用運營商的物聯(lián)網(wǎng)絡接入不支持Wi-Fi或位于校外的物聯(lián)設備，以5G虛擬校園網(wǎng)連接到校內(nèi)。在疫情期間，復旦大學基于物聯(lián)專網(wǎng)，進行門崗部署、校園卡消費等，實現(xiàn)了快捷部署，使用過程接入穩(wěn)定、安全可靠，發(fā)揮了重要作用。同時，在科研方面，結合無人機、自動駕駛等展開相關研究。

復旦大學通過在校園無線網(wǎng)上開通了IVI專用SSID，將用戶路由從IPv4地址翻譯到IPv6地址，能充分使用IPv6網(wǎng)絡核心帶寬資源，加速廣域網(wǎng)用戶IPv4流量的傳輸性能，提升用戶體驗（圖1）。

圖1 復旦大學IVI系統(tǒng)架構

基于IPv6多網(wǎng)融合的新一代校園網(wǎng)，復旦大學可以很好地促進科研協(xié)同創(chuàng)新，更好地發(fā)揮學?；A研究深厚、學科交叉融合的優(yōu)勢，讓復旦成為國家基礎研究的主力軍和重大科技突破的生力軍，為我國在世界最前沿學術領域的開拓做出貢獻，也為國家培養(yǎng)輸送更多高水平復合型人才，助力建設“第一個復旦”。