鄒國忠 尹江明 白金榮

摘要：本文分析了IPv6的技術特點和目前校園網(wǎng)的主要困難，探討了基于IPv6的校園網(wǎng)的過渡鍵技術。

關鍵詞：IP協(xié)議IPV4 IPV6隧道

0引言

IPv4地址資源匱乏直接限制了IP技術應用的進一步發(fā)展，有專家估計到2010年IPv4地址將全部用完。移動和寬帶技術的發(fā)展要求更多的IP地址，CIDR、VLSM、NAT、混合地址等技術只能暫時緩解IPv4地址緊張，但無法根本解決lP地址短缺問題。為了克服目前面臨的IPv4地址資源緊缺的危機，IETF(因特網(wǎng)工程任務部)提出了下一代IP解決方案，即IPNG(IP Next Generation)，稱為IPv60其宗旨是“讓世界上每一粒砂子都能擁有一個lP地址”，解決lPv4本身存在的若干缺陷，能夠從根本上消除困擾校園網(wǎng)發(fā)展的多個因素，更好地為教學科研提出服務。

1IPv6的主要特點

1.1地址空間巨大在IPv6中，每個IP地址占128位(16字節(jié))，地址空間大約34*1038，如果IP地址分配速率是每微秒100萬個，需要1019年的時間才能將所有的IP地址分配完。在能夠預見的將來，其地址不可能耗盡，不僅所有計算機、網(wǎng)絡設備擁有IP地址，所有通訊設備、家電都可分配到有效的fP地址o

1.2擴大了尋址功能IPv6支持多種尋址層次，具有遠程擁護地址自動配置能力。其數(shù)據(jù)報的地址包括3種：Unicast單播，；Mulitcast多播，通過增加字段位數(shù)可以改變多播路由的伸縮性；anycast任播，這是IPv6新增加的類型，其目的站是1組計算機，但數(shù)據(jù)報只交付給其中1個。

1.3簡化了分組頭格式IPv6數(shù)據(jù)報的首部與IPv4不兼容，在IPv4的基礎上進行了優(yōu)化，而且定義了若干可選的擴展首部，路由器不處理首部f逐跳除外)，因而能夠提高路由器的吞吐量。

1.4增加了流標號能力流(fIow)是IPv6的新概念，指網(wǎng)絡上從特定源點到特定終點的一系列實時聲音視頻數(shù)據(jù)報，流經(jīng)過的路徑上所有路由器都能保證其服務質量，同一個流的全部報具有相同的流編號。

1.5嵌入了審計與安全功能IPv6充分考慮了網(wǎng)絡安全問題，支持各種安全選項，包括審計功能、數(shù)據(jù)完整性檢查、保密性驗證。它內置安全機制，同IP安全性(IPSec)機制和服務一致。，IPSec還提供兩種服務，即認證頭標AH和封裝安全凈荷ESP，AH認證保證接受方能正確認識fP分組源地址且在傳輸過程中未被篡改，ESP功能保證了只有合法的受信者才能讀懂IP分組的內容。

1.6 IPv6的移動性基于移動IPv6協(xié)議的IP層移動功能具有很重要的優(yōu)點，能夠通過簡單的擴展，滿足大規(guī)模移動用戶的需求，這樣就能在全球范圍內解決有關網(wǎng)絡和訪問技術之間的移動性問題。

2校園網(wǎng)發(fā)展的主要困難

2.1 IP地址缺乏目前大部分學校都只有為數(shù)不多的幾個外部IP地址，通過采用NAT或者代理服務器技術實現(xiàn)內外IP的轉換，隨著網(wǎng)絡規(guī)模的擴大、服務類型的增加，IP地址轉換時間過長直接影響網(wǎng)絡性能。

2.2服務質量部署問題QoS服務質量是指網(wǎng)絡業(yè)務或數(shù)據(jù)流經(jīng)過網(wǎng)絡時的性能，主要包括傳輸延遲、抖動、吞吐量與丟包率等指標。隨著各種需要大量帶寬的新型網(wǎng)絡業(yè)務的出現(xiàn)，校園網(wǎng)內的業(yè)務流量不斷增加，對帶寬、延遲、抖動等指標提出了更高的要求。

2.3網(wǎng)絡安全問題影響網(wǎng)絡安全的因素包括外部的攻擊，也有來自內部有意或無意的威脅，特別是IPv4協(xié)議本身存在的不安全性、防火墻安全的不確定性等因素都導致了校園網(wǎng)的不安全。

2.4帶寬不夠、網(wǎng)絡設備處理速度慢目前校園網(wǎng)的出口帶寬在高峰時段流量會持續(xù)超過200Mb，造成網(wǎng)絡嚴重擁堵，上網(wǎng)速度緩慢。主要原因是校園網(wǎng)上網(wǎng)的人數(shù)大增或者是很多用戶使用BT軟件下載電影和游戲，引起流量過大，路由器和交換機負擔過重。

3IPv6的關鍵技術

3.1路由轉發(fā)技術在路由和轉發(fā)過程中，IPv6路由查找思想與IPv4相同，采用最長地址匹配，選擇最優(yōu)路徑，同樣允許路由過濾、引入、聚合等操作。IPv4的動態(tài)路由協(xié)議，經(jīng)過擴展后可在1Pv6網(wǎng)絡運行。

3.2 IPv4到IPv6的過渡技術

3.2.1手工配置隧道手工隧道是實現(xiàn)IPv4和IPv6互通的最簡單技術。IPv4網(wǎng)絡和IPv6網(wǎng)絡的邊緣設備具有雙棧能力，通過在兩個邊緣設備間手工配置隧道，將IPv6報文通過隧道封裝在IPv4報文的負荷中傳送到對端，解封裝后再發(fā)送到目的的IPv6節(jié)點。適合于比較固定的IPv6連接，其缺點是每兩個IPv6網(wǎng)絡之間都要手工建立隧道，配置較麻煩。

3.2.2 IPv6 to IPv4隧道使用IPv6 to IPv4地址，這種IPv6地址的前綴中包含IPv4地址，即隧道邊緣設備的IPv4地址，使用IPv6 to IPv4地址的IPv6網(wǎng)絡稱為IPv6 to IPv4網(wǎng)絡。簡單應用中，可以實現(xiàn)兩個IPv6 to IPv4網(wǎng)絡互通，方法是在邊緣設備取出目的IPv6地址中包含的IPv4地址作為隧道末端，自動建立隧道。復雜應用中，可以通過在純IPv6網(wǎng)絡的邊緣提供IPv6 to IPv4中繼設備，實現(xiàn)大型非IPv6 to lPv4的IPv6網(wǎng)絡對其它IPv6 t0 lPv4網(wǎng)絡的接入。

3.2.3 MPLS隧道使用已有的MPLS VPN網(wǎng)絡，可以方便地實現(xiàn)IPv6網(wǎng)絡的互通。將IPv6網(wǎng)絡視為IPv4的私網(wǎng)，在MPLS骨干網(wǎng)中為不同的IPv6網(wǎng)絡間建立LSP隧道，并通過BGP等傳遞可達信息。這種方式只需對骨干網(wǎng)中PE設備升級，PE設備無須改動。

3.2.4 NAT-PT一種協(xié)議轉換技術，用來解決IPv6和IPv4互通的問題。主要思想是在IPv6節(jié)點與『Pv4節(jié)點通信時，借助NAT-PT協(xié)議轉換服務器，對網(wǎng)絡層協(xié)議頭進行IPv6，IPv4轉換，以適應端對端協(xié)議類型。

4基于IPv6的校園網(wǎng)基本模型研究

4.1新建校園網(wǎng)模式利用支持網(wǎng)絡處理器的三層交換機作為核心雙棧設備，匯聚層采用IPv6三層交換機或雙棧路由器實現(xiàn)，出口采用高效雙棧路由器，實現(xiàn)IPv6網(wǎng)和IPv4網(wǎng)的互通，此方案同時支持IPv6／IPv4兩種業(yè)務流，不會影響目前學校主要的IPv4業(yè)務，具備完整的IPv6產(chǎn)品系列、硬件的IPv6／lPv4線速度轉發(fā)能力、多種隧道和互通技術，來滿足學校在IPv6應用時的不同網(wǎng)絡環(huán)境。

4.2老校園網(wǎng)改造模式原來的IPv4設備不支持lPv6新功能，或者不能升級到IPv6，為了保護用戶的IPv4投資，同時讓新增用戶使用IPv6，可以采用本模式。原有IPv4網(wǎng)絡原則上不用改變，通過在核心層中增加一臺雙棧三層交換機，運用隧道技術和IPv6網(wǎng)絡進行互通，使數(shù)據(jù)穿越原有的IPv4網(wǎng)絡，實現(xiàn)訪問原有IPv4網(wǎng)絡資源。

5結束語

IPv6作為下一代Internet的主流技術，將帶動大量相關技術和產(chǎn)業(yè)價值鏈的發(fā)展。而校園網(wǎng)是IPv6技術推廣普及的主要試驗田，在校園網(wǎng)上進行基于IPv6的關鍵技術和重點業(yè)務應用研究，對于推動相關產(chǎn)業(yè)價值鏈的發(fā)展并盡快實現(xiàn)有IPv4到IPv6的成功過渡，完成IPv6技術的大規(guī)模應用具有十分重要的意義。