IPv6校園網絡建設探究

（青海交通職業技術學院，810003）

IPv6校園網絡建設探究

李 敏

（青海交通職業技術學院，810003）

伴隨著IPV4協議地址庫的枯竭和諸多問題，基于IPv4協議的計算機網絡已經難以滿足持續發展的校園網絡。同時，基于IPv6協議的計算機網絡因為在地址空間資源、穩定性、網絡安全等方面的優勢而被推廣應用，建設IPv6校園網絡大勢所趨。

IPv6；校園網絡；建設

1 IPv6校園網絡建設的現狀分析

1.1 建設IPv6校園網絡的必要性

1.1.1 校園網絡發展的需求

截止2013年底，中國網民總數突破6億人，其中網絡教育用戶已達4500萬，學生用戶成為教育用戶中的主要網民主體。校園網的發展空間在持續增大，發展需求更高。傳統的IPv4環境下的校園網絡已經難以負荷師生教、學網絡需求和實現校園網、教育網、互聯網所追求的教育網絡一體化需求，因此，建設更高層次的下一代協議IPv6校園網蓄勢待發。

1.1.2 IPv4網絡問題叢生

IPv4作為被全球廣泛使用構成現今互聯網整體的奠基協議，它的出現和發展都具有劃時代的意義，但是任何事物都有發展和消亡的過程，這個互聯網時代的佼佼者也不例外。目前看來，IPv4協議存在著幾點重要問題：

1）基于IPv4協議的計算機網絡IP地址空間已近枯竭，而網絡規模膨脹對IP地址的需求卻供不應求，這在根本上限制了包括校園網絡在內的計算機網絡的發展空間。

2）大量基于IPv4協議的計算機網絡信息設備因難以滿足龐大的信息處理量和高要求的處理速度而被放棄。今后，校園網絡需要處理的信息量將越來越大，IPv4下的信息設備將無法正常處理教育網絡的信息量。

3）安全性不足、管理效率不高等問題在IPv4協議計算機網絡中明顯暴露，難以滿足人們在信息時代的安全需求。以校園網絡建設為例，未來高校網絡實名制支付學費將成為可能，建立更安全的IPv6校園網絡成為必然。

1.1.3 政府對校園網絡建設的實踐

IPv4所引起的多種并發癥，引起了全球關注，對此，我國政府已經采取了重要舉措，以逐步完成高校校園網絡由IPv4協議向IPv6協議的平穩過渡。由教育部組織的教育科研基礎設施IPv6技術升級和應用示范，已在全國100多所高校實施，這一舉措可將校園網升級到下一代互聯網建立安全可控可管理和可運營的下一代校園網試商用環境，為一百萬以上用戶提供已有重要教育科研信息資源和應用的IPv6試商用服務。不可否認的是，這次實踐對教育信息化工程產生了及其重大的作用，為今后校園網絡建設提供了豐富的轉型經驗。

1.2 國外IPv6校園網絡建設現狀

1.2.1 北美洲地區

以美國為例，由于美國占有較為豐富的IPv4地址空間資源，美國首先把對IPv6網絡的理論研究和實驗作為著手點。從上世紀90年代末開始，美國就對下一代互聯網絡展開了深入的研究，通過成立美國大學先進網絡聯盟（UCAID），利用高校在資源技術上的獨特優勢實施了Internet2的下一代大學網計劃，這也是在全球范圍對校園網絡升級的首先嘗試。總之，美國經過長期對IPv6計算機網絡的理論研究和實驗，攻克了大量關鍵問題，必然使美國在IPv6網絡建設上具有更多優越性和可操控性。

1.2.2 歐洲地區

歐洲對IPv6的研究較美國晚一些，在2001年才開始歐盟國家之間的下一代互聯網絡的 Géant網絡的研究，同樣也是結合高校和研究機構的資源技術優勢。不同的是，歐洲在研究IPv6網絡時更注重結合移動通信方面的優勢，并把研究重點放在基于IPv6協議的移動互聯網工作上，率先在3G網中引進了IPv6。歐洲在基于IPv6協議的信息設備的研發及網絡應用的開發也成果顯著。

1.2.3 亞洲地區

在亞洲IPv6研究中，由于日本和韓國經濟技術水平較為領先、IP地址短缺問題嚴重，他們在IPv6研究中的成果更顯著，這些成果主要集中在IPv6的商用化上。日本在1997年提出在全國范圍內進行IPv6網絡研究和商用化運作，隨后將21世紀前10年作為現有網絡向IPv6的過渡期。這期間，日本建成了世界上最大的IPv6網絡之一。韓國通過IPv6試驗網絡的研究和建設以及IPv6和原有的IPv4網絡之間的平穩過渡兩個方面完成對IPv6網絡的研究。

1.3 國內IPv6校園網絡建設現狀

國內對IPv6校園網絡的研究和建設也取得了顯著的成績。國內高校IPv6校園網絡建設主要是針對基于IPv4校園網絡的問題，利用CERNET2成果設計本校的IPv6的校園網絡。總的來說，建立IPv6校園網絡目前多在教學實力雄厚和著名院校進行試驗。清華大學主導實施的CNGI－6IX建設，實現了國內CNGI主干網之間的互聯以及與國外IPv6網絡的互聯。我國基于下一代互聯網CNGI的主干網絡 CERNET2發展迅速，已經通過全國范圍內的25節點成功的實現了全國20城市之間高速連接。2006年全年，國內IPv6網絡研究在全球互聯工作中實現了高層次突破。分別實現了與美國Internet2的155M高速互聯和歐洲Géant2的622M高速互聯。隨著我國在IPv6研究上不斷取得成果，IPv6校園網絡將在全國范圍內建設和升級。

2 IPv6校園網絡建設如何實踐

2.1 做好建設規劃

IPv6網絡建設與實地建設類似，首先考慮的必須是整體規劃，只有規劃好，才能實現建設的有效性和實用性。

2.1.1 確切定位

IPv6的校園網建設是高要求的網絡建設工程，它立足于下一代互聯網建設研究工作上。在滿足校園網絡基本需要時，更應該為我國下一代互聯網建設提供試驗，進而進行前沿性的體系和技術研究。

2.1.2 確保實操性

IPv6校園網絡建設的最終目的，是通過新的網絡協議滿足不斷發展的網絡需求，因此，在建設過程中，要保證信息網絡設備的處理能力和可擴展能力，同時要充分考慮復雜的網絡環境下的各種要求，確保突發情況下的網絡能夠正常運行。

2.1.3 安全管理性

IPv4網絡之所以被淘汰，很大程度上也是基于安全管理的考慮，對于IPv6校園網絡的建設，就更加要從安全性和管理性下功夫。在安全性上，必須保證網絡信息設備支持防火墻和數據加密，還要確保網絡傳輸和各種網絡應用的安全；在管理性上，要有相應的網絡管理監控軟件實施監控和管理，從而維護整個校園網絡的正常運作。

2.2 實現IPV4到IPv6的平穩過渡

目前，大多數高校已經完成了校園網基礎設施建設，從IPv6校園網絡建設的經濟性出發，充分的利用已有的軟硬件資源，完成IPV4到IPv6的過渡成了當前工作的重要研究重心。在研究過程中，必須結合高校自身特點和校園網建設的實際情況進行，主要有三種可行性方案：

2.2.1 隧道模式改造

多數高校原有校園網絡基本成熟穩定，在三層交換設備的采用上均為IPv4設備。對此，可以采用隧道模式，增加1臺支持IPv6的出口路由器，該路由器通過GE鏈路連接原有基于IPv4的核心交換機，改造成IPv6駐地網，實現原有基礎改造IPv6網絡的目的。

2.2.2 雙棧模式改造

通過在原有網絡基礎上進行擴建，擴建部分采用雙棧模式的方式更能體現網絡設備的功能性，在所有三層設備的采用上均為IPv4/IPv6雙棧設備。增加1臺IPv6出口路由器，該路由器通過GE鏈路連接原有支持IPv4和IPv6的雙棧核心交換機，從而建成IPv6駐地網。這種方案需要接入網絡的IPv6終端較多，因此對接入設備的要求比較高，要同時滿足IPv6業務的需要和滿足靈活、易擴充的接入方案。

2.2.3 轉換模式

實現IPv4到IPv6的平穩過渡還有一種只需在不同協議的設備上啟用的更為便捷有效的方式，即實現網絡地址和協議轉換。這種過渡方式是利用傳輸數據所攜帶的網絡協議轉換信息來完成其網絡地址的轉化，整個過程主要是通過對數據包的報頭結構操作完成。這種網絡地址和協議轉換方式還可以與 ALG 的結合實現不同協議主機之間的互聯，雖然這種互聯有一定的限制。

結合國內高校目前的實際網絡情況，建議各學校進行IPv6校園網絡建設時有步驟有計劃的分布實施三種方案，達到減少投資、縮短周期、整合業務的目的。

3 IPv6校園網絡建設的安全考慮

IPv6協議取代IPv4協議是互聯網發展的趨勢，對校園網絡建設發展起到了至關重要的作用。但并非一定的先進就能帶來一定的安全，IPv6雖然在設計之初就借助IPSec對安全性方面有所改善但IPSec并不能保證IPv6絕對安全。隨著IPv6網絡環境的復雜性增加，由此伴生的安全問題也無法預料。

3.1 IPv6協議自身的安全性問題

針對IPv6的網絡特性，IPv6的基本報頭字段被攻擊的可能性最大。其中包括版本字段、下一包頭字段、IP地址字段、跳數限制字段。攻擊者主要通過令字段非法或不相符等手段，騙取安全防護設備禁止服務，從而實現攻擊目的。雖然實現了IPv4到IPv6協議的過渡，但是IPv4網絡中上層協議的安全威脅依然存在，這是因為IPSec機制無法消除網絡層以上的安全威脅。堆棧溢出的木馬、蠕蟲病毒和惡意代碼等常見的安全威脅還是會影響網絡安全。

3.2 過渡模式的殘留問題

IPv4到IPv6的三種過渡模式雖然完成了網絡協議的平穩過渡，但其殘留的問題依然存在。隧道模式便捷的使用同時也隱藏了巨大的風險。隧道體系對于認證要求嚴格，同時它易產生自動切斷的問題。常見的還有DoS攻擊、欺騙IP地址等問題。而在雙棧模式下，兩種協議中的任一安全漏洞都會影響相互的正常運行，從而威脅到主機。同時雙棧模式容易使攻擊者通過非法數據包注入內網隧道的加密技術，使防火墻等安全防護設備失去保護能力。在轉換模式下，IPv6協議要求強制執行IPSec機制，這就導致了NAT-PT節點在NAT-PT在轉換IPSec數據包過程中的易被攻擊性，最終中斷雙協議網絡的互通。

4 結語

當前，教育信息化工程備受重視，基于下一代IPv6協議的高校校園網絡建設就顯得尤為重要。本文希望引起各高校對IPv6校園網絡建設的重視，切實結合自身實際情況，獲取國內外重大成果，選擇更優的IPv4向IPv6過渡的網絡改造方案，在建設過程中，要多考慮IPv6校園網絡隱藏的安全問題，以實現建設安全綠色穩定的校園網絡的目標。

[1] 陳亮,季克亮.高職院校IPv6網絡建設——以南通紡織職業技術學院為例[J].南通紡織職業技術學院學報綜合版,2013,13（1）

[2] 鄧小盾.基于IPv6的校園網絡建設模式的研究與設計[D].西安.西安科技大學,2013

[3] 吳月紅.高職院校IPv6網絡建設研究[J].網絡技術，2011（6）

[4] 劉曄,彭澤武.IPv6網絡安全問題分析[J].現代計算機,2013,10（下）

IPv6campus network construction research

Li Min
(Qinghai Communications Technical College，810003)

Library withIPv4address depletion and problems,based on computer network ofIPv4are very difficult to satisfy the sustainable development of the campus network.At the same time,the computer network based onIPv6protocol because in the address space resources,stability,network security and other advantages and has been applied,buildingIPv6campus network is the trend of The Times.

The construction of campus network;IPv6