摘要 ：本文主要從教育信息化應(yīng)用的實(shí)際環(huán)境出發(fā)，結(jié)合國內(nèi)IPv6技術(shù)的主要發(fā)展趨勢(shì)，針對(duì)教育信息化過程中遇到的IPv4地址不足的現(xiàn)象和IPv6技術(shù)的升級(jí)與部署問題，探討了如何通過IPv4/IPv6雙棧技術(shù)、IPv4/IPv6隧道技術(shù)等從IPv4過渡到IPv6的幾種技術(shù)方案和在教育信息網(wǎng)中IPv6的部署問題，最后結(jié)合國內(nèi)各高等院校最常用的IPv6應(yīng)用，確定了IPv6在今后教育信息化中的主要應(yīng)用方向。
　　關(guān)鍵詞 ：IPv4；IPv6；NAT；雙棧；IPv4/IPv6隧道技術(shù)
　　
　　隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及和互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，多媒體教學(xué)、遠(yuǎn)程教學(xué)等技術(shù)已相對(duì)成熟，對(duì)提高教育教學(xué)質(zhì)量、共享教育資源起到了十分重要的作用。然而，隨著上網(wǎng)人數(shù)的不斷增多和聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的持續(xù)增長，IPv4地址的不足已經(jīng)越來越成為互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的瓶頸。2011年2月，互聯(lián)網(wǎng)域名管理機(jī)構(gòu)在美國邁阿密宣布，IPv4地址已經(jīng)告罄，新增的網(wǎng)絡(luò)將不能獲得IPv4地址。其實(shí)早在1998年，IETF（Internet Engineering Task Force）就制定了下一代網(wǎng)絡(luò)地址的標(biāo)準(zhǔn)IPv6來提供海量的地址空間，十幾年后的今天，當(dāng)人們面臨著日益嚴(yán)重的地址耗盡問題時(shí)，從IPv4升級(jí)到IPv6已經(jīng)成為大家的共識(shí)。
　　● 國內(nèi)教育行業(yè)IPv6發(fā)展?fàn)顩r
　　2003年8月，CERNET2成為國家發(fā)改委等八部委聯(lián)合領(lǐng)導(dǎo)的中國下一代互聯(lián)網(wǎng)示范工程核心網(wǎng)的重要組成部分。CERNET2核心骨干網(wǎng)全部采用純IPv6協(xié)議，為國內(nèi)100多所高校提供IPv6的高速接入服務(wù)。
　　2008年8月，國家正式啟動(dòng)了下一代互聯(lián)網(wǎng)CNGI（China's Next Generation Internet）第二期工程建設(shè)，重點(diǎn)解決下一代互聯(lián)網(wǎng)商遇到的一些問題。與此同時(shí)，國內(nèi)很多高校也都組建了自己的IPv6實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)，國內(nèi)外網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廠商生產(chǎn)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都開始支持IPv6。
　　● IPv4的瓶頸、IPv6的優(yōu)勢(shì)及演進(jìn)建議
　　1.IPv4的瓶頸
　　近幾年，基于IPv4協(xié)議的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)得到了蓬勃發(fā)展，但是在IPv4得到業(yè)界青睞和追捧的同時(shí)，也必須清醒地認(rèn)識(shí)到IPv4本身還存在不完善的地方。網(wǎng)絡(luò)安全性、服務(wù)質(zhì)量(QoS)以及地址短缺等問題是IPv4網(wǎng)絡(luò)目前所面臨的一些關(guān)鍵問題，這些“致命”的缺點(diǎn)正在阻礙著IP技術(shù)和業(yè)務(wù)的進(jìn)一步普及和應(yīng)用。
　　2.IPv6的優(yōu)勢(shì)
　　IPv6除了地址數(shù)量巨大以外，還將其應(yīng)用范圍擴(kuò)展到了移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)任意節(jié)點(diǎn)之間的會(huì)話。它不僅可以實(shí)現(xiàn)人與人之間的溝通，還將服務(wù)于眾多硬件設(shè)備，如家用電器、傳感器、遠(yuǎn)程照相機(jī)、汽車等，IPv6將會(huì)在不遠(yuǎn)的將來深入到社會(huì)每個(gè)角落。當(dāng)然，IPv6并非十全十美，IPv6最大的問題是與IPv4的兼容問題，但從長遠(yuǎn)看IPv6有利于互聯(lián)網(wǎng)的可持續(xù)發(fā)展。
　　3.IPv6發(fā)展演進(jìn)建議
　　IPv6是解決IPv4地址耗盡問題的根本和直接的解決方案，業(yè)界需要從整個(gè)產(chǎn)業(yè)的角度去考慮IPv6演進(jìn)的各種問題，從目前的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展經(jīng)驗(yàn)來看，至少需要考慮以下幾個(gè)因素。
　?。?）用戶因素
　　IPv6是與IPv4完全不兼容的新一代網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，在過渡到新協(xié)議后要求對(duì)現(xiàn)網(wǎng)影響降低到最小。
　?。?）網(wǎng)絡(luò)因素
　　IPv6的網(wǎng)絡(luò)層面端到端的傳輸實(shí)施需要綜合考慮IPv6的可演進(jìn)方案。由于IPv6的網(wǎng)絡(luò)部署在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、設(shè)備能力、廠商、支持能力等方面上存在較大差異，為了減少對(duì)現(xiàn)網(wǎng)的影響，前期部署可考慮新建專網(wǎng)或?qū)Ｓ迷O(shè)備，如采用獨(dú)立的IPv6網(wǎng)關(guān)接入IPv6用戶，這樣既可以避免IPv6早期部署上可能存在的各類問題對(duì)現(xiàn)網(wǎng)業(yè)務(wù)的沖擊，也可以避免升級(jí)所有的現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備造成短期改造成本過高而難以實(shí)施。
　?。?）業(yè)務(wù)因素
　　從IPv4過渡到IPv6需要考慮這個(gè)關(guān)鍵問題。在IPv6的初始部署業(yè)務(wù)上，為了避免因兼容性造成的不利因素，可以從封閉性業(yè)務(wù)切入，如IPTV等封閉型業(yè)務(wù)互聯(lián)互通性要求不高，沒有與現(xiàn)存IPv4體系交互的要求，這樣可以降低早期部署IPv6的難度，易于快速部署。
　?。?）成本因素
　　IPv6的引入是一個(gè)系統(tǒng)性工程，應(yīng)該慎重考慮引入時(shí)機(jī)與節(jié)奏，需要權(quán)衡改造和升級(jí)的綜合成本，過早切入必然要承擔(dān)和周圍環(huán)境互通的成本，過晚切入?yún)s可能造成網(wǎng)絡(luò)遷移總成本的增加。
　　● I?Pv6在教育網(wǎng)中的發(fā)展與前景
　　1.教育網(wǎng)IPv6的發(fā)展
　　近年來，教育網(wǎng)在IPv6研究和部署上一直走在了行業(yè)的前列，業(yè)界主流廠商都已經(jīng)能支持IPv6，思科、華為、H3C、Junper等公司都推出了IPv6商業(yè)化路由器。未來幾年，中國下一代教育網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的第一步將通過純IPv6的CERNET2向目前的IPv4高校校園網(wǎng)輻射。IPv6技術(shù)將直接產(chǎn)生或衍生出巨大的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備產(chǎn)品市場。
　　以筆者所在的深圳市鹽田區(qū)為例，自深圳教育城域網(wǎng)建成后，鹽田區(qū)教育網(wǎng)進(jìn)行了IPv6試點(diǎn)，通過采用同時(shí)支持IPv6/IPv4的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行組網(wǎng)建設(shè)，并通過雙棧技術(shù)和IPv6隧道方式，使校園網(wǎng)平臺(tái)同時(shí)支持兩種業(yè)務(wù)流的承載和互通，完成了IPv6核心網(wǎng)與各校園網(wǎng)的覆蓋，大運(yùn)會(huì)期間該區(qū)校園網(wǎng)用戶將可以通過IPv6訪問大運(yùn)會(huì)相關(guān)網(wǎng)站并進(jìn)行視頻點(diǎn)播。另外，大部分211高校校園網(wǎng)核心已經(jīng)部署了IPv6。中小學(xué)可通過城市教育網(wǎng)的IPv6骨干網(wǎng)逐級(jí)滲透到校園終端上。因此，IPv6必將帶動(dòng)教育信息化的新發(fā)展。
　　2.IPv6創(chuàng)造教育新環(huán)境
　　下一代互聯(lián)網(wǎng)正在走進(jìn)我們的生活，未來教育將會(huì)誕生許多全新的應(yīng)用。比如，通過IPv6實(shí)現(xiàn)互動(dòng)式教學(xué)，以學(xué)生為中心的教學(xué)模式將改變現(xiàn)有以教師為中心的教育模式。規(guī)模大、安全性好、服務(wù)質(zhì)量有保證是下一代互聯(lián)網(wǎng)最大的改進(jìn)之處，而且聯(lián)網(wǎng)的不止計(jì)算機(jī)，只要是用電的物品增加一個(gè)通訊模塊都可以聯(lián)網(wǎng)，像家里的電冰箱、洗衣機(jī)等都可以有一個(gè)獨(dú)立的IP地址，也就是說的“數(shù)字化生活”將可以成為現(xiàn)實(shí)。憑借領(lǐng)先的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及虛擬環(huán)境，全國的學(xué)生坐在家里，就可像北京的學(xué)生實(shí)地瀏覽一樣，觀賞故宮美妙的風(fēng)景。許多很難完成的實(shí)驗(yàn)都可以通過網(wǎng)絡(luò)來完成，遠(yuǎn)程教育在下一代互聯(lián)網(wǎng)中將會(huì)更加突出它的優(yōu)勢(shì)。它將完全拋開時(shí)間、空間教學(xué)，最大化地發(fā)揮出遠(yuǎn)程教育的優(yōu)勢(shì)來。
　　從以上IPv6的簡要介紹中可以看出，IPv6提供了許多IPv4中沒有的功能，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。
　　（1）高帶寬、高速度
　　利用IPv6的組播技術(shù)，允許路由器一次性將數(shù)據(jù)包復(fù)制給多個(gè)數(shù)據(jù)通道，實(shí)現(xiàn)一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)或多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸，大大節(jié)省了帶寬，因?yàn)闊o論多少個(gè)目標(biāo)地址，在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的任何一條鏈路上只需傳輸一個(gè)數(shù)據(jù)包，從而大大減輕了網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，分配給每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的帶寬相應(yīng)增加。
　?。?）方便地連接到網(wǎng)絡(luò)
　　由于IPv6提供了128位的地址長度，因此，學(xué)生能夠利用各種工具連接到互聯(lián)網(wǎng)，瀏覽自己需要的內(nèi)容。
　?。?）豐富的網(wǎng)絡(luò)資源
　　今天的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源，由于網(wǎng)絡(luò)帶寬和網(wǎng)絡(luò)速度的原因，大多數(shù)是一些靜止的圖片或文字，IPv4遷移到IPv6后，許多網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源提供者可提供更加豐富多彩的教學(xué)資源，如音頻、視頻、動(dòng)畫等，同時(shí)由于IP地址的增加，提供教學(xué)資源的網(wǎng)站相應(yīng)增加，獲得知識(shí)的途徑也將相應(yīng)增加。
　?。?）更好的交互性
　　IPv6更好地支持實(shí)時(shí)視音頻信息