基于校園網平臺的IPv6過渡研究

劉 婷 孟慶偉 江 凱

（1鄭州師范學院，河南 鄭州 450044；2新鄉供電公司，河南 新鄉 453000）

1 引言

隨著全球網絡規模的不斷擴大和用戶數的迅速增長，IPv4地址枯竭、網絡安全、服務質量等問題成為阻礙互聯網發展的瓶頸?，F行IP協議版本 IPv4已經不能適應信息技術發展的需求。基于IPv6的下一代互聯網技術經過多年的研究和實驗，逐漸成為一種成熟的網絡技術，IPv6層次化結構和海量地址空間、支持端到端的安全、更好的Qos支持等為下一代互聯網的應用和發展提供良好的支持，IPv4向IPv6網絡過渡已經成為大勢所趨，但由于目前校園網的教學及應用都是基于IPv4協議的，很多路由器、終端設備等都不支持IPv6協議，所以IPv4到v6的過渡將是一個循序漸進的過程。要實現IPv4向IPv6的成功過渡，無論是基礎架構運營商、服務提供商還是開發人員或用戶都要積極應對，并為之付出努力，充分研究IPv4向IPv6網絡過渡機制，部署IPv6網絡已經成為當前校園網建設的熱點。

2 IPv6校園網過渡的兩個階段

由于目前校園網大部分應用仍然是基于IPv4的，校園網的很多硬件設備也不支持IPv6協議；而下一代互聯網工程的最大核心網和唯一學術網（CERNRT2）采用純屬IPv6技術架構，為全國高校和科研機構提供高速的IPv6接入服務。為適應網絡的發展要求，在校園網升級過渡過程中采用IPv4與IPv6共存和純IPv6接入兩個階段。

2.1 IPv4與IPv6共存階段

由于IPv4已經得到大量的應用，被用戶廣泛使用的XP系統還只能訪問IPv4網絡，目前Windows7和Vista系統已加入IPv6協議，但用戶不及XP系統使用廣泛。以營利為目的網絡運營商(ISP)和網絡內容服務商(ICP)在用戶需求不是很強烈的情況下，不會積極推廣。IPv6和IPv4的報文格式不兼容，實現IPv4和IPv6的無縫結合以及無損害的平滑過渡也是IPv6大規模部署的瓶頸。因此在相當一段時間內，校園網將是IPv6和IPv4共同存在、共同運行。

2.2 純IPv6接入階段

當IPv6發展到后來，骨干網全部是IPv6，而IPv4網絡成了孤島，最終IPv6要取代IPv4，這是大勢所趨。IPv6得到較大規模的應用，出現了骨干的IPv6 Internet網絡，在IPv6平臺上引入了大量的業務。IPv6業務可以通過IPv6 Internet網絡與IPv6 Intranet網絡，從而可以充分利用IPv6的諸多優勢。

3 校園網IPv4和IPv6的過渡技術

校園網IPv4和IPv6的過渡技術解決如何在IPv4網絡環境里實現與IPv6網絡的相互操作及平滑過渡問題。在國內校園網建設中，最廣泛最成熟的技術包括雙棧協議棧技術、隧道技術和網絡地址轉換協議(NAT-PT)技術。

(1)雙棧協議棧技術

雙棧協議棧是指在單個節點同時支持IPv4和IPv6兩種協議棧。IPv6和IPv4都基于相同的物理平臺，IPv6和IPv4是功能相近的網絡層協議，所以可以在一臺主機上同時支持IPv4協議和IPv6協議,該主機既能與支持IPv4協議的主機通信，又能與支持IPv6協議的主機通信。雙棧模式不需要對不同類型的用戶單獨部署網絡配置，投資小，容易管理，但原有僅適合于IPv4的網絡設備要淘汰棄用，造成設備資源浪費。所以這種模式并不適合所有的情況，只適合新建設的網絡。

(2)隧道技術

隧道技術是通過將一種IP協議嵌套在另一種IP協議中傳遞。兩端的設備必須同時支持IPv4和IPv6兩種協議。基于現有的IPv4路由體系來傳送IPv6數據包，原始包頭和有效載荷是不被修改的。在隧道的入口處，路由器將IPv6的數據報封裝入IPv4中，IPv4數據報的源地址和目的地址分別是隧道入口和出口的IPv4地址。在隧道的出口處再將IPv6數據報取出轉發給目的站點。隧道技術只要求在隧道的入口和出口處進行修改，無需調整網絡的拓撲結構和路由，只需要簡單設置客戶端即可訪問全球IPv6資源。但隧道技術不能實現IPv4主機和IPv6主機的直接通信。

(3)網絡地址轉換協議(NAT-PT)

網絡地址轉換協議(NAT-PT)是最常用的協議轉換技術，網絡地址轉換協議技術提供了IPV4網絡和IPV6網絡之間的互通技術，它通過SIIT協議轉換技術和IPv4網絡中的動態地址翻譯(NAT)技術適當地與應用層網關 (ALG)相結合，實現了純IPv6主機和純IPv4主機的大部分應用的相互通信。

IPV6/IPV4互通技術實現不同協議之間的互通，NAT-PT通過IPv4和IPv6數據報之間報頭和語義的翻譯為IPv6節點與IPv4節點之間的通信提供透明的路由，NAT-PT是附帶協議轉換的的網絡地址轉換器，直接在IPv4和IPv6協議之間進行轉換，轉換兩種不同協議數據包的相應字段，從而達到兩種協議的互通。NAT-PT技術的優點是不需要進行IPv4、IPv6節點的升級改造，但IPv4節點訪問IPv6節點的實現方法復雜，增加了網絡設備進行協議轉換、網絡地址轉換開銷。

4 校園網IPv6的過渡原則及應用遷移推廣

4.1 IPv6的過渡原則

校園網IPv4和IPv6的過渡策略應遵循下一代協議建議規范（RFC1752）中定義的過渡原則：

(1)有明確的網絡過渡計劃，過渡方式應該是逐步的和漸進的；確保IPv4網絡設備在過渡時期一段相當長的階段正常地獨立使用，保證現有網絡的穩定性和可靠性，網絡設計要有擴展性，方便以后升級。

(2)IPv4網絡和IPv6網絡長期并存，相互滲透，這就要求IPv4和IPv6網絡設備彼此可以互連互通，實現互操作。應該著重考慮從邊緣到骨干的逐步演進，保證核心網絡的長期相對穩定，。

(3)Pv4網絡向IPv6網絡過渡過程中，應該統籌考慮對現有網絡存在問題的改進，最大限度地保護現有投資，方案又要考慮周全，盡可能考慮到各種接入環境。

(4)網絡設計要對管理員和用戶來說簡單容易實現，充分考慮部署IPv6網絡對現有IPv4網絡用戶的影響。

4.2 IPv6的應用遷移

對IPv6的應用遷移應該從邊緣開始逐步過渡到核心，要提供平滑的網絡過渡策略，保護運營商的投資。對IPv6的開發，首先低端路由器上實現IPv6的支持，然后逐步在全系列的路由器產品上支持IPv6。目前校園網的很多應該都是不支持IPv6的，在IPv4網絡上大量應用的內容也必須分批的遷移到IPv6環境中去。對于比較容易遷移的應用先進行遷移，短期內看到明顯的效果，而對于與IP地址有關的相對難以遷移的應用，特別是基于客戶端程序的應用系統，遷移比較麻煩些，不支持IPv6的可以采用在IPv6環境下重新編程或重新編寫支持IPv6協議通信程序等方式解決。

4.3 IPv6用戶推廣

對于IPv6網絡的推廣可以在IPv6宣傳網站上發布有關IPv6的發展狀況及使用情況宣傳。創建CERNET2之初，有關部門就承諾校園網用戶免費使用IPv6網絡，包括國際線路。然而ICP積極性不足和終端支持不夠，使用運營商對于IPv6網絡推廣興趣不高。為了改變現狀，對IPv6網絡運營商(ISP)和網絡內容服務商(ICP)進行財政補貼和政策傾斜等適當的政策進行激勵；對用戶IPv6地址自動分配，免費使用IPv6資源，即采用加入IPv6不認證的方法進行鼓勵；而對于政府網站等強制必須升級為IPv6等方式進行推廣。

結束語

基于校園網的IPv6過渡是一個漫長的過程，IPv4網絡與IPv6網絡的共存是必然的，過渡技術也加大了網絡的風險和復雜性，新的安全隱患對網絡的安全是個新的跳戰。IPv6網絡相對IPv4網絡來說，保密性和完整性方面有很大的改進，對于過渡問題的研究，不僅有利于完成校園網IPv4向IPv6的順利過渡，還能保證校園網長期穩定運行。

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