IPv6過渡技術在校園網建設中的研究與實現(xiàn)

1、 IPv6過渡技術在校園網建設中的研究與實現(xiàn)摘要：ipv6是下一代互聯(lián)網采用的核心協(xié)議，現(xiàn)行的ipv4向ipv6過渡勢在必行。因此，研究基于ipv4向ipv6的過渡技術在校園網中的應用是十分必要的。介紹了ipv4向ipv6過渡的技術，并分析了雙協(xié)議棧技術、隧道技術、網絡地址/協(xié)議轉換技術這3種常用的過渡機制。結合目前高校網絡建設的現(xiàn)狀，闡述了ipv6過渡技術在校園網建設中的幾種應用方式。關鍵詞：ipv4；ipv6；過渡技術；高校網絡1.1雙協(xié)議棧（dual stack）技術雙協(xié)議棧技術是每個節(jié)點同時支持ipv4和ipv6兩種協(xié)議棧。由于 ipv6 和 ipv4 是功能相近的網絡層協(xié)議，并且兩者

2、都應用于相同的物理平臺，而且加載于其上的傳輸層協(xié)議tcp和udp也沒有任何區(qū)別，因此支持雙協(xié)議棧的節(jié)點既能與支持ipv4協(xié)議的節(jié)點通信，又能與支持ipv6協(xié)議的節(jié)點通信。雙棧方式的工作機制為：鏈路層解析出接收到的數(shù)據包的數(shù)據段，拆開并檢查包頭，如果ipv4/ipv6包頭中的第一個字段ip版本號是4，該包就由ipv4的協(xié)議棧來處理；如果版本號是6，則由ipv6的協(xié)議棧處理。（其通信方式見圖1）。雙協(xié)議棧技術的優(yōu)點是互通性好，易于理解，網絡規(guī)劃相對簡單，同時在ipv6邏輯網絡中可以充分發(fā)揮ipv6協(xié)議的所有優(yōu)點（如安全性、路由約束、流的支持等方面）。缺點是需要給每個新的ipv6協(xié)議的網絡設備和終端

3、分配ipv4地址，不能解決ipv4地址短缺問題。圖1雙協(xié)議棧通信方式圖2隧道技術原理1.2隧道技術（tunnel）隧道技術是ipv4與ipv6共存的最主要技術。隧道（tunnel）是指將一種協(xié)議封裝到另一種協(xié)議中，在隧道人口處，將被封裝協(xié)議裝入協(xié)議，在隧道出口處再將被封裝協(xié)議從中取出。在整個隧道的傳輸過程中，被封裝協(xié)議是作為封裝協(xié)議的負載。隧道技術只需要在隧道的出入口進行修改，而對中間部分沒有特殊要求，較為容易實現(xiàn)。目前的隧道技術主要實現(xiàn)了在ipv4數(shù)據包中封裝ipv6數(shù)據包，隨著ipv6技術的發(fā)展和廣泛應用，未來也將會出現(xiàn)在ipv6數(shù)據包中封裝ipv4數(shù)據包的隧道技術。如圖2所示。隧道技術在

4、實踐中的具體形式如：自動配置隧道：該隧道端口的ipv4地址不需要事先配置，主機使用ipv4兼容（ipv4-compatible）地址作為其目的地址，隧道端口的ipv4地址就是根據這個ipv4兼容地址直接產生隧道端口的目的地址，然后建立隧道；手工配置隧道：該隧道端口地址是由封裝ipv6分組的ipv4節(jié)點配置的，隧道可以是單向的，也可以是雙向的。雙向配置的隧道在實際運行中就像一個虛擬的點到點的連接；ipv4組播隧道：該隧道端口地址是通過鄰機發(fā)現(xiàn)機制來獲得的。這種隧道配置技術要求 ipv4 網絡支持組播。隧道技術的優(yōu)點在于透明性，ipv4/ ipv6主機之間的通信可以忽略隧道的存在，隧道只起物理通道

5、的作用，它不需要大量的ipv6專用路由器設備和專用鏈路，可以明顯減少投資；缺點是:配置隧道比較麻煩，在隧道的出入口要拆分和重組負載協(xié)議數(shù)據包，而且隧道技術不能實現(xiàn)ipv4和ipv6主機之間的通信。1.3網絡地址轉換/協(xié)議轉換（nat- pt）技術網絡地址轉換/協(xié)議轉換技術是一種純ipv4終端和純ipv6終端之間的互通方式，也就是說，原ipv4用戶終端不需要進行升級改造，所有包括地址、協(xié)議在內的轉換工作都由網絡設備來完成。在這種情況下，網關路由器要向 ipv6 域中發(fā)布一個路由前綴，凡是具有該前綴的ipv6包都被送往網關路由器。nat-pt網關路由器應具有ipv4地址池，在從ipv6域向ipv4

6、中轉發(fā)包時使用。此外，nat- pt 通過與 siit （stateless ip/icmp translation，無狀態(tài)ip/icmp轉換）協(xié)議轉換和傳統(tǒng)的ipv4下的動態(tài)的網絡地址轉換（nat）以及適當?shù)膽脤哟砭W關alg（application level gateway）結合，實現(xiàn)了只安裝ipv6的主機與只安裝ipv4主機的大部分應用的相互通信。nat-pt方式的優(yōu)點是不需要進行ipv4節(jié)點的升級改造。缺點是ipv4節(jié)點訪問ipv6節(jié)點的實現(xiàn)方法比較復雜，網絡設備進行協(xié)議轉換、地址轉換的處理開銷較大，一般在其他互通方式無法使用的情況下使用。2ipv6在高校網絡建設中的應用研究高校校

7、園網絡ipv6的應用一般分為如下兩種情況：一是新建校園網，二是新老校園網絡的混合共存。2.1新建校園網建議校園網采用同時支持ipv6/ipv4的網絡設備進行組網建設，使得校園網平臺同時支持兩種業(yè)務流的承載和互通。校園網核心采用支持雙棧的三層交換機，匯聚接入使用普通ipv4交換機即可，所有關于ipv6的三層功能均交由核心處理，而不在匯聚層進行。也可考慮匯聚層使用雙棧三層交換機，形成層次化的ipv6網絡，如圖3所示。圖3新建ipv6校園網圖4老校園網升級、部分新建ipv6校園網新建校園網的業(yè)務互通采用如下方式：內部ipv6-ipv6，ipv4-ipv4業(yè)務通過雙棧直接互通，無協(xié)議轉換，與普通單網絡

8、業(yè)務轉發(fā)模型類似；內部ipv6-ipv4業(yè)務通過雙棧核心交換進行nat-pt，從而進行互通；內部ipv6-外部ipv4（或內部ipv4-外部ipv6）通過出口進行nat-pt與外部互通；內部ipv6-外部ipv6，經核心設備通過cernet2直接連通。2.2老校園網升級老校園網升級，一般而言需要購買新的雙棧設備，少數(shù)設備可以通過升級軟件直接支持雙棧。若核心設備可升級，則部署和業(yè)務互通方案類似前述新建校園網。若增加新的雙棧設備，則新建ipv6網與原有ipv4網在各自網內分別互通，利用新增設備進行nat-pt與原ipv6核心設備互通，與外部則分別經原核心連接的cernet或新增設備所連接的cern

9、et2分別于外部ipv4和ipv6網絡互通。2.3老校園網升級，部分新建校園網內部ipv4-ipv4、ipv6-ipv6業(yè)務分別利用新老校園網直接互通，如圖4所示。校園網內部ipv6-ipv4業(yè)務通過新建ipv6校園網核心雙棧交換機的nat-pt與老校園核心連通。內部ipv6-外部ipv4，通過雙棧邊界路由器的nat-pt與外部互通。內部 ipv6-外部 ipv6 通過邊界路由器直接互通。目前，還沒有一種普遍適用的過渡技術，上述的過渡策略與方案均有其各自的優(yōu)點和缺點，有著各自的適用環(huán)境。因此，高校在實際校園網建設中，應根據擴展性、安全性、網絡性能等多方面因素綜合考慮選擇適合自身特征的過渡方案。

10、3結束語總之，從ipv4向ipv6過渡是internet發(fā)展過程中不可逾越的一個過程，ipv6 網絡的應用必將加速信息技術在教育等多學科領域中的滲透和影響力，實現(xiàn)ipv4時代難以想象的復雜網絡教育。隨著 cernet2的正式啟動，各大高校都將逐步進人下一代互聯(lián)網，在現(xiàn)有網絡資源正常運行的前提下順利平穩(wěn)地過渡到新的網絡體系，并打造出功能更強、信息更豐富的網絡平臺，目前ipv6的許多應用尚處于研究和測試階段，人們對ipv6的完全接受需要一個過程。所以從ipv4過渡到ipv6注定是一個漸進而漫長的過程。高校必須要根據自身的情況科學地分析、合理布局，找出最佳的方案。參考文獻：1ipv6之家.國內ipv6技術網站資料eb/ol.http：/.2中國教育和科研計算機網.eb/ol.3科學網信息技