特殊教育學校校園網IPv6部署探析

遼寧特殊教育師范高等專科學校 張京生

引言：校園網主要服務于師生，針對特殊教育學校的校園網IPv6部署，除了采用先進設備和技術之外，還要在網站部署方面注重對特殊學生的照顧，使其使用網絡更加順暢。本篇文章基于校園網IPv6部署的角度，探討如何將其更好地應用到特殊教育學校校園網IPv6部署中，希望本文的研究能夠為讀者提供有益參考。

前言：隨著信息技術的不斷發展，以及移動各種終端等各種上網設備的普及，使得傳統IPv4的校園網絡，已經很難應對越來越高的網絡連接需求。為了彌補這一缺陷，部分學校已經采用部署IPv6的方式進行網絡升級。對于這項技術的應用，各學校應根據自身實際情況和特點，部署基于IPv6技術的校園網，以此提高校內上網安全，解決網絡地址資源數量問題。

1.采用IPv6技術部署校園網的必要性

IPv6是最新的互聯網協議，它的產生是為了解決IPv4網絡地址數量不足的問題，在此項技術應用之前采用的是IPv4技術。為了替代IPv4，實現兩種互聯網協議之間有效平滑過渡，需要在部署IPv6過程，針對校園不同上網需求和網絡狀況，選取最好的優化方案。

在互聯網開始普及的階段，當時采用的是IPv4協議，在采用這項技術之前沒有準確估計到如今的網絡規模。隨著網絡用戶數量增加，一個人甚至配備多臺上網設備，由此面臨IP地址枯竭的狀況。例如，IPv4地址空間為32bit，其最理想的情況是由40億臺上網設備都能夠分到一個地址，但實際情況是公用、私用的上網設備不斷增多，對于校園內除了學校微機室的電腦分配一個IP地址以外，師生個人的手機、筆記本電腦等也會占用一個IP地址，因此IPv4已經越來越難以滿足人們正常上網需要。除了上網設備的增多，路由器使用數量增多，出現了IP地址分配的浪費問題[1]。

為了解決IPv4地址分配的問題，采用IPv6的協議，后者的地址空間為128bit，同時兼容前者的功能，采用的ICMP的路由器請求和通告來確認最佳路由，并且不需要手動配置地址，對于校園內的殘疾人學生，在IPv6環境下安裝網絡設備更加方便，降低操作的難度。IPv6地址長度為128bit，其所能分配的IP地址，打個比喻相當于這項互聯網協議能夠為地球每一粒沙子分配一個IP地址，由此解決了上網IPv4地址枯竭的問題。此項技術支持即插即用的安裝功能，并且能夠自動配置網絡，省去了技術人員維護負擔，簡化操作步驟。

2.特殊教育學校部署校園網IPv6的需求分析

特殊教育學校為了順應時代潮流，加強自身網絡規劃建設，提高學校的信息化程度，從而借助信息技術更好地服務于校園的殘疾人學生，以及將其應用到特殊教育中，提高教學質量。隨著學校發展至今，公網IP地址不足的問題已經逐漸凸顯，對于殘疾人學生而言，他們同樣容易接受新鮮事物，因此他們的上網設備數量也由此增多，這迫切需要更多的IP地址以滿足校園師生的上網需求。

此外，校園網出口帶寬窄的，使得師生在教學活動中采用信息、互聯網技術，出現網絡卡頓、延時等情況，因此需要進行網絡升級。基于學校可持續發展和網絡規劃建設的角度考慮，IPv6是未來的互聯網協議趨勢，采用這種配置方案，更加節省業務運營資金。

3.特殊教育學校部署校園網IPv6的措施

3.1 IPv4向IPv6過渡和轉換

依據特殊教育學校所掌握的資源，重新構建IPv6校園網所耗費的成本過大，同時全盤更換和升級還可能出現兼容問題，因此采用平穩過渡的方案，使學校的師生和各部門熟悉和接受IPv6。主要分為以下幾步進行：第一步，對于仍使用IPv4網絡，在其基礎上進行過渡更換、升級，采用雙棧協議、翻譯轉換技術，使IPv6可以實現基本通信。第二步，針對IPv4和IPv6共存階段，并且校園對于后者的使用已逐漸熟悉，需利用IPv6部署校園的主干網絡，基于此協議構建學校教學、提供網絡服務的平臺。通過這樣的設置，將校園網的業務逐漸向IPv6遷移，數據傳輸采用隧道、翻譯轉換技術。第三步，這一階段IPv6站校園網的主導地位，并且校內師生也采用新的互聯網協議進行網絡連接，采用的數據傳輸紀委仍然是隧道技術。第四步，校園網實現完全IPv6化，不論是硬件還是軟件都已完全取代IPv4，從而教學、運營業務都基于IPv6進行通信。

3.2 校園網IPv6整體部署技術要求

由于學校采用的是IPv4協議，校內部分設備、主機仍基于此協議進行通信。在IPv6未完全部署的情況下。如校內的上網設備僅支持IPv4協議，那么選用支持IPv4/IPv6兩種協議的交換機，確保校園內各設備都能連通CNGI-CERNET2網絡，確保兩種網絡主機互聯互通。因此在IPv6的部署模式上，采用核心層、匯聚層、接入層三層模式，數據傳輸技術采用隧道、雙棧、翻譯轉換技術[3]。

首先是核心層，它在整個網絡中起到骨干網數據交換的作用，同時優化傳輸路由，將其提供給匯聚節點。核心層主要承擔和匯聚校園網的流量，能夠實現負載分擔、路由控制等功能，可以說它是校園網的中心樞紐。針對核心層選取的網絡設備，要考慮其冗余災備能力，以及運行的穩定性和安全性，為了應對未來更多的數據傳輸需求，還要考慮未來技術升級和空間擴展的需要。要求核心層網絡設備支持SNMP、RMON網絡管理協議，支持IPv4/IPv6雙棧協議等。

其次是匯聚層，它介于核心層、接入層之間，主要發揮連接兩層網絡設備的作用，通過核心層、接入層網絡節點，聚合訪問控制路由。對于這一層的網絡設備要求，需要考慮其擴展性、高性能、高容量，要求支持mini接口，具有IP級的流量管理功能，與核心層一樣，支持IPv4/IPv6雙棧協議。根據校園網的情況，將每棟樓作為一個節點，從而有效連接學生宿舍、食堂、圖書館等設施。

最后是接入層，處于校園網的末端，它是直接面向上網用戶的層面，在運行過程中容易受到ARP攻擊、ICMP風暴等網絡問題。用于接入層的網絡設備頻繁與用戶交換上網數據，因此針對其設備的選擇，要具有性價比，要滿足即插即用的要求，減少網絡配置的環節。自動配置網絡是校園網部署IPv6的必備要求，它考慮到殘疾人學生行動上的不便，因此要盡可能選擇即插即用、網絡配置簡單的設備。具有WEB網絡管理、IPv6網關、組播等功能基礎，再支持用戶認證和管理制度，以此保障校園網的安全。

3.3 校園純IPv6網絡改造

純IPv6網絡更新的部分，主要集中在路由設備，借助其接口豐富、功能齊全的優勢，進行技術升級和空間擴展。純IPv6的設置，要加入MPLS、IPsee、VoIP等技術。

運行純IPv6網絡，需要確保物理鏈路連接的獨立性，為校園網各業務、功能提供運行環境和網絡支持。以雙棧協議網絡作為過渡，使部署的網絡應對CERNET、CERNET2。基于純IPv6進行網絡計算、云計算等操作，布設一定的光纖和設備，使其符合IPv6網絡建設要求。

結論：綜合上述，傳統IPv4網絡配置不能實現自動配置，同時隨著校園上網設備增多，導致IP地址分配緊張。為解決以上問題，進行IPv6升級和改造，在過渡階段采用雙棧協議，輔以即插即用的網絡設備，減少網絡配置的環節，以此逐漸過渡到純IPv6網絡，從而提高特殊教育學校校園網的使用質量。