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    基于校園網的IPV6過渡技術研究

    作者: 來源: 日期:2014-09-25 22:32人氣:
      摘要:隨著Internet的飛速發展,基于IPv4的地址空間、服務質量、網絡安全等問題已成為制約互聯網發展的主要障礙,IPv6是下一代互聯網采用的核心協議,徹底、有效地解決了上述問題。本文在分析了IPv6技術優勢和發展階段的基礎上,闡述了校園網過渡策略并著重論述了三種過渡技術的特點及實現。

      關鍵詞:IPv6、IPv4、校園網

      

      隨著信息技術的飛速發展,網絡規模和語音、視頻、多媒體等應用的日益擴大,IPv4協議固有缺陷造成的地址空間缺乏、路由表不斷膨脹、地址分配不便、缺乏服務質量保證、無法有效的支持移動通訊等一系列問題,已經不能滿足這些需要,雖然我們可以通過一些技術手段暫時緩解但是不能從根本上解決問題。

      校園網規模的急劇膨脹以及教育信息化水平提升的需要,使得高校校園網向IPv6過渡成為發展的必然趨勢。從IPv4向IPv6的過渡是Internet發展過程中不可逾越的一個過程,這一轉換需要一個相當長的時期,在此過渡期間需要解決IPv4與IPv6互相兼容的問題。因此,在目前條件下如何使校園網從IPv4向IPv6平滑過渡將成為大家共同研究的課題。

      

      一、IPv6技術特點

      目前IPv4有著非常廣泛的應用基礎,如電子郵件、WEB、B/S、C/S應用等,但是IPv6終將取代IPv4,因為IPv6不但克服了IPv4固有的缺陷,而且更能適用于相對較新的應用,并且具有如下優勢[1]:

      1.巨大的地址空間

      IPv6最為重要的一點是它能夠提供超大容量的地址域,IPv4采用的是32位地址,而IPv6則采用128位地址,能夠為所有的網絡設備提供全球唯一的地址,就像大家常用的一句比喻:“能為地球上的每粒沙子都分配一個IP地址”。

      2.簡化的報頭

      IPv6對數據報頭作了簡化,報頭的總長度只有IPv4報頭總長度的2倍,最大限度的減小了協議頭的開銷。IPv6報頭所含字段少,而且報頭長度固定。這種簡化使得網絡路由器的硬件實現更加簡單、處理速度更快、效率更高。

      3.自動的地址配置

      IPv6支持有狀態和無狀態兩種地址自動配置的方式。有狀態地址自動配置是獲得地址的關鍵,這種方式對IP地址實現了自動增刪更新配置,提高了易管理性。在無狀態地址自動配置過程中,需要配置地址的節點使用一種“鄰居發現”機制獲得一個局部連接地址,即通過周圍的節點的信息獲得局部連接地址。

      4.更高的安全特性

      IPv6協議支持保護IP通信的安全協議IPSec并且已經標準化,用于在網絡層對數據分組提供認證和加密服務,實現了網絡層的端到端安全保證。

      5.更好的支持QoS

      IPv6報頭中新增了“業務流類別”字段,通過它實現對關鍵用戶和應用的優先服務,數據在傳輸過程中各節點就可以識別和分開處理任何的IP地址流,因此它比IPV4具有更好的服務質量,并能更好地支持網上新出現的業務,IPv6在帶寬、延遲和抖動上能提供良好的質量保證。

      6.支持即插即用和移動性

      在IPV6中增加了無狀態自動配置服務,設備連入網絡時通過自動配置可自動獲取IP地址和必要的參數,實現即插即用、智能聯網的功能,既簡化了網絡的管理又降低了網絡地址規劃的難度,對節點的移動提供了很大的支持。

      

      二、IPv6發展階段

      根據網絡的發展過程和趨勢以及IPv6的特點,其發展演進過程可大致分為三個過程[2-3]:

      1.IPv6發展初級階段

      IPv4網絡占有主導地位,IPv6網絡零星分布于網絡中形似孤島,絕大部分應用仍基于IPv4,IPv6主要作為研究和實驗使用。此時,大量采用隧道技術將各IPv6孤島互聯。

      2.IPv6與IPv4共存階段

      IPv6被廣泛應用且規模不斷擴大,純IPv6網絡與純IPv4網絡并存,基于IPv6的傳統業務逐漸開始部署,因此IPv6overIPv4隧道技術仍然需要,同時還需要IPv4overIPv6隧道技術或者協議轉換技術。

      3.IPv6主導階段

      純IPv6網絡最終形成,基于IPv6的各種新型業務開始成為業務主流,只剩下少數的IPv4站點成為“IPv4孤島”。與初級階段類似,使用隧道技術將IPv4網絡連通,此時的隧道技術是IPv4overIPv6。

      

      三、校園網升級策略與過渡技術

      1.校園網升級策略

      多媒體技術和網絡技術的迅猛發展,原有的基于IPv4協議的校園已遠遠不能滿足各院校生員日益增加的需求,為使校園網成為高效、舒適、便利及安全教學的學習環境,基于IPV6建設及過渡已迫在眉睫。IPv6網絡升級應該在IPv4網絡穩定運行的基礎上,盡可能利用現有網絡資源來完成建設,在此階段中有3個問題需要注意,一是如何充分利用現有的IPv4資源,節約成本并保護原使用者的利益;二是在實現網絡設備互聯互通的同時實現信息高效無縫傳遞;三是IPv4向IPv6的實現應該是逐步的和漸進的,而且盡可能地簡便。

      校園網絡的IPv6部署是個長期的、循序漸進的過程,應該本著建立一個可靠的、可管理的、安全和高效的IP網絡解決方案而分布實施應用。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務流的承載和互通。如果考慮減少設備投資,可以用服務器模擬路由器作為邊界的雙棧設備。校園網核心采用支持雙棧的交換機,一般而言需要購買新的雙棧設備,少數設備可以通過升級軟件直接支持雙棧[4-5]。

      出現的業務可通過以下方式實現互通:

     。1)內部IPv6與IPv6、內部IPv4與IPv4業務:可通過雙棧直接互通,無協議轉換。

     。2)內部IPv6與外部IPv4、內部IPv4與外部IPv6:可通過雙棧邊界路由器進行NAT-PT與外部互通

     。3)內部IPv6與外部lPv6:可通過邊界路由器經核心設備直接與CERNET2連通,或者使用隧道與非直連的IPv6孤島互通。

      

      2.IPv6過渡技術

      在過渡時期,要解決相互通信的問題無非兩類:第一類就是IPv6之間互相通信的問題;第二類就是解決IPv6與IPv4之間的通信問題。目前,主要有16種過渡技術。其中,基本過渡技術有兩種:雙棧和隧道[6-9]。

     。1)雙協議棧(dualstack)

      雙協議棧技術是在指在終端設備和網絡節點上既安裝IPv4又安裝IPv6的協議棧,從而實現使用IPv4或IPv6的節點間的信息互通。雙棧節點與IPv4節點通訊時使用IPv4協議棧,與IPv6節點通訊時使用IPv6協議棧。

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