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摘要：随着IPV4网络地址的日益萎缩，IPV6技术开始得到迅速的发展，但是由于基于IPV4建立的网络仍然处于主导位置，因此IPV6网络建设目前仍处于试点阶段。校园网是高校师生进行信息沟通和交流的重要渠道，而高校的技术优势也让IPV6在校园网中的试点成为了可能。本文首先对IPV4和IPV6进行了简要介绍，并对IPV6在校园网中应用和设计的有关情况进行了分析和探讨。
关键词：IPV6；校园网；应用；设计
中图分类号：TP393 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 05-0000-02
IPV6 Application Design in the Campus Network
Ma Dichen
(Beijing Information Science&Technology University,Beijing102600,China)
Abstract:With the shrinking network address IPV4,IPV6 technology began to be developed rapidly,but because the network is still based on IPV4 establish a dominant position,so IPV6 network construction is still in pilot phase.Campus of University teachers and students the importance of communication and exchange of information channels,and university technical advantage to IPV6 pilot in the campus network as possible.This paper first gives a brief introduction for IPV4 and IPV6,and to IPV6 in the campus network applications and design situation analyzed and discussed.
Keywords:IPV6;Campus network;Applications;Design
一、引言
自从诞生那天开始，Internet技术就以一个非常迅猛的速度快速发展着，尤其是在www服务得到高度普及之后，网络节点的数量更是以几何级数增长。由于当前互联网所采用的是TCP/IP协议，因此，IP地址对于通信的顺利完成就起到一个非常重要的作用。随着近年来互联网的高速发展，IPV4地址资源已经呈现出即将枯竭的趋势，为了解决这一问题，IETF专家组在经过了大量的研究和分析后，设计出了IPV6，即新一代的核心通信协议。由于在地址空间的设计上采用的是128位的长度，因此IPV6有效的解决了IPV4地址匮乏的问题，加之在网管、路由、协议、安全等方面IPV6均以形成了较为完善的标准，因此它取代IPV4的地位已经成为了必然。
二、IPV4、6的三种过渡技术
（一）双协议栈
所谓双协议栈，就是指网络中的某一个节点同时支持IPV4、6两种协议，之所以能够达到这一效果，主要是因为IPV4、6是两种功能相近、基于相同物理平台的协议，并且其上所加载的TCP、UDP协议并没有任何区别，因此，支持双协议栈的节点能够同时对IPV4或IPV6的分组进行接收、处理和发送。双协议栈的协议结构如图1所示。
图1 双协议栈结构图
由图1我们可以看出，双协议栈是将某一台服务器作为主机，该主机同时支持IPV4、IPV6两种协议，能够单纯的与IPV4或IPV6主机进行通信，也就是说，它的工作方式有三种：1.只作为IPV4的通信节点。2.只作为IPV6的通信节点。3.同时进行两种协议，成为双栈节点。
在处理过渡问题的方法中，双栈协议无疑是最为简单和广泛的一种，由于该方法的实现相对容易，因此是目前解决IPV4和IPV6兼容的最直接手段。但是该方法需要为相应的节点配置IPV4地址，所以并不能够解决IPV4地址短缺的问题。
（二）隧道
这里所说的“隧道”，指的是将某一种协议的报头封装在另一种协议的报头当中，这样，该协议就能够通过另一种协议的封装来完成通信。而IPV6隧道，就是指将IPV6的数据包封装在IPV4的数据包当中，在完成传输后，再在隧道的另一端完成封装的解除。想要完成此项操作，封装和解封装的节点就必须要同时具有IPV4、6的双协议栈功能。通过隧道技术，能够在只对出入口进行修改的情况下完成IPV4和PIV6的通信，且没有其它需求，因此非常容易实现。
（三）网络地址转换
网络地址转换也属于协议栈转换技术的一种，它的主要作用就是解决IPV4和IPV6之间的互通问题。该技术在进行IPV4和IPV6的地址转换的同时，也在IPV4和IPV6分组之间进行报头、语义的翻译。网络地址转换不需要对节点进行软硬件修改，但是需要在IPV4和IPV6通信时，通过对服务器网络层的协议头进行转换。由于网络地址转换在进行IPV4地址分配的时候，采用的是传统的技术，因此可以通过少量的IPV4地址来形成自己的地址分配池，让大规模服务成为了可能。也正是因为这一特点，网络地址转换技术在IPV4环境下得到了非常广泛的应用。
三、IPV6在校园应用的可行性分析
高校校园网大多是在IPV4的基础上建立的，从长远的发展来看，随着节点数和信息总量的不断增加，IPV4将会越来越力不从心，不利于网络功能的充分发挥，而具有较高的实用性、易扩展升级性、可靠性和安全性的IPV6无疑将成为下一代校园网络的核心。通过网络的迁移，下一代基于IPV6的校园网将会提供更为强大的数据交换、多媒体应用和无线上网服务，使校园网变得更加畅通无阻，从而更好的为高校师生服务。
四、IPV6在校园网的实现
高校所拥有的技术优势使得IPV6在校园网中的实现变得更加方便，因此，在校园网内解决IPV6的过渡问题，无疑将会为该技术的进一步普及奠定一个良好的技术基础。现结合某高校实例，对IPV4到IPV6的过渡设计方案进行分析和讨论。
（一）方案设计的总体原则
由于该校所使用的是IPV4骨干网，因此在设计之初，所采取的是试点性建设的方案。首先，选择校内邮件、BBS服务器作为双协议栈服务器，并在双栈服务端增设纯IPV6节点，不过，由于双协议栈自身的特点限制，如果单纯采用此种方法，那么就需要进行大规模的设备更换才能完成网络中、低端的升级，因此，在未来的发展过程中，还可以根据实际情况将隧道技术与双协议栈相结合，从而形成一个能够进行大范围部署的迁移方案。根据该校网络的Linux系统环境、新校区网络初步建设、整个网络由多个子校区形成的特点，笔者总结了如下基于双协议栈的迁移总体原则：
1.在迁移之初，可先对IPV4骨干网进行升级，使其能够支持双协议栈，并通过隧道技术提供IPV6的接入服务，以降低初期投资。2.在迁移中期，可以将双栈技术扩展到骨干层和汇聚层，并扩大试验规模，与此同时，接入层网络仍然按照之前的隧道方式进行IPV6接入。3.在迁移后期，可以对接入层网络进行升级，在进一步增加IPV6用户的同时提升服务质量，逐渐完成IPV4技术的退出，实现网络的整体升级。
（二）IPV4/IPV6网络服务体系设计
在过渡过程中，工作的重点就是要在双协议栈的基础上将各类过渡技术综合到一起，对网络结构进行进一步的优化。根据这一要求，笔者对校园网建设初期的过渡方案设计进行了如下规划：
1.逐渐完成部分IPV4服务器的升级，使其成为双协议栈节点服务器，为IPV6网络的试运行打下基础。2.利用网络地址转换技术实现IPV6和IPV4客户端的互通，利用隧道技术实现跨IPV4网络的IPV6互通。3.通过隧道技术，将本地IPV6网络接入上级IPV6网络，并由中心交换机所连接的多个服务器提供各项接入服务。
（三）网络测试
在完成IPV6/IPV4双协议栈服务器的组建后，就要对其进行相应的测试，从而让用户体验到不一样的示范效应。笔者认为，以下几项测试能够产生较好的示范效果：
1.移动办公。高校的学生和教师目前对于移动办公和学习的要求日益强烈，而IPV4的无线网络接入相对更加繁琐。而IPV6的无线接入是作为一个必须的协议内嵌的，所以在移动IP的实现方面，IPV6无疑具有更高的优势。2.视频点播和监控。目前，高校师生的电脑拥有率相对较高，电脑知识也非常丰富，虽然IPV4已经拥有了相对成熟的视频点播和监控的应用，但是也可以让他们体验一下IPV6网络所带来的不同感受。3.个人主页。当前，很多师生都有建立个人主页的愿望和需求，但是IPV4网络所带来的资金压力则使它们无法实现这一目标。因此，可以将用户的这种需求引导至IPV6上来，通过向用户免费提供校内域名的方式鼓励他们建立IPV6个人主页，从而对IPV6的普及进行有效推动。
五、结语
总的来说，IPV6在校园网中的普及是一个必然的趋势，但是也需要经过一个相对较长的发展过程，只有在应用的过程中不断总结经验，才能寻找到更为稳定、安全和经济的过渡方案。
参考文献：
[1]李平荣.浅析校园网IPV4向IPV6的过渡[J].硅谷,2011（1）,176-176,194
[2]王明星,魏春,王庆艳.高校校园网IPV4至IPV6过渡策略设计[J].吉林工程技术师范学院学报,2010(11),71-73
[3]张秦,王少永,王恂.基于IPV6的校园网过渡策略研究[J].计算机光盘软件与应用,2010(14),109-109
关键词：IPV6；校园网；应用；设计
中图分类号：TP393 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 05-0000-02
IPV6 Application Design in the Campus Network
Ma Dichen
(Beijing Information Science&Technology University,Beijing102600,China)
Abstract:With the shrinking network address IPV4,IPV6 technology began to be developed rapidly,but because the network is still based on IPV4 establish a dominant position,so IPV6 network construction is still in pilot phase.Campus of University teachers and students the importance of communication and exchange of information channels,and university technical advantage to IPV6 pilot in the campus network as possible.This paper first gives a brief introduction for IPV4 and IPV6,and to IPV6 in the campus network applications and design situation analyzed and discussed.
Keywords:IPV6;Campus network;Applications;Design
一、引言
自从诞生那天开始，Internet技术就以一个非常迅猛的速度快速发展着，尤其是在www服务得到高度普及之后，网络节点的数量更是以几何级数增长。由于当前互联网所采用的是TCP/IP协议，因此，IP地址对于通信的顺利完成就起到一个非常重要的作用。随着近年来互联网的高速发展，IPV4地址资源已经呈现出即将枯竭的趋势，为了解决这一问题，IETF专家组在经过了大量的研究和分析后，设计出了IPV6，即新一代的核心通信协议。由于在地址空间的设计上采用的是128位的长度，因此IPV6有效的解决了IPV4地址匮乏的问题，加之在网管、路由、协议、安全等方面IPV6均以形成了较为完善的标准，因此它取代IPV4的地位已经成为了必然。
二、IPV4、6的三种过渡技术
（一）双协议栈
所谓双协议栈，就是指网络中的某一个节点同时支持IPV4、6两种协议，之所以能够达到这一效果，主要是因为IPV4、6是两种功能相近、基于相同物理平台的协议，并且其上所加载的TCP、UDP协议并没有任何区别，因此，支持双协议栈的节点能够同时对IPV4或IPV6的分组进行接收、处理和发送。双协议栈的协议结构如图1所示。
图1 双协议栈结构图
由图1我们可以看出，双协议栈是将某一台服务器作为主机，该主机同时支持IPV4、IPV6两种协议，能够单纯的与IPV4或IPV6主机进行通信，也就是说，它的工作方式有三种：1.只作为IPV4的通信节点。2.只作为IPV6的通信节点。3.同时进行两种协议，成为双栈节点。
在处理过渡问题的方法中，双栈协议无疑是最为简单和广泛的一种，由于该方法的实现相对容易，因此是目前解决IPV4和IPV6兼容的最直接手段。但是该方法需要为相应的节点配置IPV4地址，所以并不能够解决IPV4地址短缺的问题。
（二）隧道
这里所说的“隧道”，指的是将某一种协议的报头封装在另一种协议的报头当中，这样，该协议就能够通过另一种协议的封装来完成通信。而IPV6隧道，就是指将IPV6的数据包封装在IPV4的数据包当中，在完成传输后，再在隧道的另一端完成封装的解除。想要完成此项操作，封装和解封装的节点就必须要同时具有IPV4、6的双协议栈功能。通过隧道技术，能够在只对出入口进行修改的情况下完成IPV4和PIV6的通信，且没有其它需求，因此非常容易实现。
（三）网络地址转换
网络地址转换也属于协议栈转换技术的一种，它的主要作用就是解决IPV4和IPV6之间的互通问题。该技术在进行IPV4和IPV6的地址转换的同时，也在IPV4和IPV6分组之间进行报头、语义的翻译。网络地址转换不需要对节点进行软硬件修改，但是需要在IPV4和IPV6通信时，通过对服务器网络层的协议头进行转换。由于网络地址转换在进行IPV4地址分配的时候，采用的是传统的技术，因此可以通过少量的IPV4地址来形成自己的地址分配池，让大规模服务成为了可能。也正是因为这一特点，网络地址转换技术在IPV4环境下得到了非常广泛的应用。
三、IPV6在校园应用的可行性分析
高校校园网大多是在IPV4的基础上建立的，从长远的发展来看，随着节点数和信息总量的不断增加，IPV4将会越来越力不从心，不利于网络功能的充分发挥，而具有较高的实用性、易扩展升级性、可靠性和安全性的IPV6无疑将成为下一代校园网络的核心。通过网络的迁移，下一代基于IPV6的校园网将会提供更为强大的数据交换、多媒体应用和无线上网服务，使校园网变得更加畅通无阻，从而更好的为高校师生服务。
四、IPV6在校园网的实现
高校所拥有的技术优势使得IPV6在校园网中的实现变得更加方便，因此，在校园网内解决IPV6的过渡问题，无疑将会为该技术的进一步普及奠定一个良好的技术基础。现结合某高校实例，对IPV4到IPV6的过渡设计方案进行分析和讨论。
（一）方案设计的总体原则
由于该校所使用的是IPV4骨干网，因此在设计之初，所采取的是试点性建设的方案。首先，选择校内邮件、BBS服务器作为双协议栈服务器，并在双栈服务端增设纯IPV6节点，不过，由于双协议栈自身的特点限制，如果单纯采用此种方法，那么就需要进行大规模的设备更换才能完成网络中、低端的升级，因此，在未来的发展过程中，还可以根据实际情况将隧道技术与双协议栈相结合，从而形成一个能够进行大范围部署的迁移方案。根据该校网络的Linux系统环境、新校区网络初步建设、整个网络由多个子校区形成的特点，笔者总结了如下基于双协议栈的迁移总体原则：
1.在迁移之初，可先对IPV4骨干网进行升级，使其能够支持双协议栈，并通过隧道技术提供IPV6的接入服务，以降低初期投资。2.在迁移中期，可以将双栈技术扩展到骨干层和汇聚层，并扩大试验规模，与此同时，接入层网络仍然按照之前的隧道方式进行IPV6接入。3.在迁移后期，可以对接入层网络进行升级，在进一步增加IPV6用户的同时提升服务质量，逐渐完成IPV4技术的退出，实现网络的整体升级。
（二）IPV4/IPV6网络服务体系设计
在过渡过程中，工作的重点就是要在双协议栈的基础上将各类过渡技术综合到一起，对网络结构进行进一步的优化。根据这一要求，笔者对校园网建设初期的过渡方案设计进行了如下规划：
1.逐渐完成部分IPV4服务器的升级，使其成为双协议栈节点服务器，为IPV6网络的试运行打下基础。2.利用网络地址转换技术实现IPV6和IPV4客户端的互通，利用隧道技术实现跨IPV4网络的IPV6互通。3.通过隧道技术，将本地IPV6网络接入上级IPV6网络，并由中心交换机所连接的多个服务器提供各项接入服务。
（三）网络测试
在完成IPV6/IPV4双协议栈服务器的组建后，就要对其进行相应的测试，从而让用户体验到不一样的示范效应。笔者认为，以下几项测试能够产生较好的示范效果：
1.移动办公。高校的学生和教师目前对于移动办公和学习的要求日益强烈，而IPV4的无线网络接入相对更加繁琐。而IPV6的无线接入是作为一个必须的协议内嵌的，所以在移动IP的实现方面，IPV6无疑具有更高的优势。2.视频点播和监控。目前，高校师生的电脑拥有率相对较高，电脑知识也非常丰富，虽然IPV4已经拥有了相对成熟的视频点播和监控的应用，但是也可以让他们体验一下IPV6网络所带来的不同感受。3.个人主页。当前，很多师生都有建立个人主页的愿望和需求，但是IPV4网络所带来的资金压力则使它们无法实现这一目标。因此，可以将用户的这种需求引导至IPV6上来，通过向用户免费提供校内域名的方式鼓励他们建立IPV6个人主页，从而对IPV6的普及进行有效推动。
五、结语
总的来说，IPV6在校园网中的普及是一个必然的趋势，但是也需要经过一个相对较长的发展过程，只有在应用的过程中不断总结经验，才能寻找到更为稳定、安全和经济的过渡方案。
参考文献：
[1]李平荣.浅析校园网IPV4向IPV6的过渡[J].硅谷,2011（1）,176-176,194
[2]王明星,魏春,王庆艳.高校校园网IPV4至IPV6过渡策略设计[J].吉林工程技术师范学院学报,2010(11),71-73
[3]张秦,王少永,王恂.基于IPV6的校园网过渡策略研究[J].计算机光盘软件与应用,2010(14),109-109