摘 要 隨著IPv6組網(wǎng)技術(shù)在CERNET2中日益成熟，開發(fā)IPv6的校園網(wǎng)應(yīng)用被提上日程。本文介紹了IPv6協(xié)議的基本優(yōu)點及其技術(shù)應(yīng)用，對IPv6協(xié)議在未來校園網(wǎng)的應(yīng)用做了展望。

關(guān)鍵詞 IPv6;網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用;多媒體技術(shù);移動技術(shù);網(wǎng)格

中圖分類號： TP393.18 文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1671-489X（2007）07－0064-02

Shallowly Discusses IPv6 Campus Net Application Prospect// Chen Kai

Abstract With the mature of the IPv6 network technology in CERNET2.IPv6 development of the campus network applications is put on the agenda. This paper introduces the basic advantages of the IPv6 protocol and the applications technology， has made the forecast to the IPv6 protocol in the future campus network applications.

Key words IPv6;network application; multimedia technology; mobile network technology; net grid

Author's address Zhejiang University Of Finance Economics， Hangzhou， 310003

2003年，國家發(fā)改委批復(fù)了中國下一代互聯(lián)網(wǎng)示范工程CNGI示范網(wǎng)絡(luò)核心網(wǎng)建設(shè)項目的可行性研究報告，并在隨后的項目招標(biāo)中，中國教育與科研網(wǎng)（CERNET）的CERNET2成為CNGI中最大的骨干試驗網(wǎng)。實際上CERNET早在1998年就開始了IPv6試驗橋的研究。2001年，CERNET提出了CERNET2的建設(shè)計劃， 而CERNET2采用純IPv6作為其骨干網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。IPv6無疑是CERNET2中最重要的關(guān)鍵詞，下面我們先來簡單列舉一下IPv6的優(yōu)點：

第一，網(wǎng)絡(luò)地址容量大。IPv6和IPv4都是第三層網(wǎng)絡(luò)層的協(xié)議，但IPv6的地址長度是128位2進制碼，由8個地址節(jié)組成，每節(jié)包含16個地址位，以4個16進制數(shù)書寫，節(jié)與節(jié)之間用冒號分隔，全面解決了目前IPv4地址短缺的問題。

第二，IPv6的地址配置方式簡單，具有移動性。在IPv6的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，無須任何人工干預(yù)就可以將一個節(jié)點接入IPv6網(wǎng)絡(luò)并在網(wǎng)絡(luò)中啟動，它的無狀態(tài)地址自動配置模式能夠自動接受路由器的地址前綴，結(jié)合本地接口標(biāo)識，就可得到一個全球單播地址，這大大方便了網(wǎng)絡(luò)管理和移動用戶的使用。在其移動性方面表現(xiàn)為采用三角路由優(yōu)化，完善了移動檢測技術(shù)，加強了安全保護等等。移動IPv6能使IPv6可以移動，利用其家鄉(xiāng)代理技術(shù)，在節(jié)點的移動中保持連接，并自動完成因鏈路的改變而導(dǎo)致的地址改變。

第三，在服務(wù)質(zhì)量（QoS）上，IPv6在基本報頭和擴展報頭中包含了少量與特定QoS有關(guān)的服務(wù)元素，可以按不同的方式使用并可綜合應(yīng)用，同時新增一個流標(biāo)簽字段，促進了實時性流量的處理。

第四，IPv6在設(shè)計之初就全面考慮到了安全性問題，通過定義IPv6的驗證報文頭和擴展報文頭，來實現(xiàn)IPsec，最大可能的在網(wǎng)絡(luò)層之下做到了封包的安全性。

眾所周知，中國教育與科研網(wǎng)是由全國各大院校及科研機構(gòu)組成的互聯(lián)網(wǎng)組織，隨著CERNET2的純IPv6骨干網(wǎng)建成， IPv6協(xié)議的相關(guān)實驗在各院校的校園網(wǎng)內(nèi)也蓬勃開展起來。校園網(wǎng)的基礎(chǔ)基本都是IPv4協(xié)議下的局域網(wǎng)，為了充分利用及繼承原有的資源，現(xiàn)在已經(jīng)形成了成熟的IPv6過渡技術(shù)。簡單來說，IPV6過渡技術(shù)被分成三個階段:第一階段，IPv4網(wǎng)絡(luò)仍然是主要的，IPv6的小規(guī)模網(wǎng)絡(luò)需要基于IPv4，以此解決IPv6網(wǎng)絡(luò)之間的通信問題；第二階段，純IPv6網(wǎng)絡(luò)和IPv4網(wǎng)絡(luò)共存階段，解決IPv6和IPv4之間的通信；第三階段，IPv6網(wǎng)絡(luò)成為主導(dǎo)，IPv4成為孤島，需要解決IPv4穿過IPv6的問題。

針對以上問題，現(xiàn)在主要采用雙協(xié)議棧和隧道技術(shù)來解決，不同的時期可采用不同技術(shù)，形成了一系列的解決方案。

在基本解決了IPv6的過渡技術(shù)后，IPv6網(wǎng)絡(luò)下的應(yīng)用就成為最重要的課題。目前IPv6在校園網(wǎng)中的應(yīng)用基本局限在傳統(tǒng)的IPv4應(yīng)用范圍內(nèi)，但即使在傳統(tǒng)應(yīng)用的擴展中，IPv6也已經(jīng)開始表現(xiàn)出它的廣闊的前景。

首先，在未來校園網(wǎng)中，音視頻的點播、廣播和組播等多媒體技術(shù)將是主要應(yīng)用，多媒體技術(shù)在各院校已經(jīng)直接服務(wù)于網(wǎng)絡(luò)教學(xué)。幾乎所有學(xué)校都建立了自己的網(wǎng)絡(luò)課堂點播系統(tǒng)，給學(xué)生提供了大量的精品課程資源?；邮降倪h程媒體教學(xué)更是積極實驗的重點項目。在IPv6協(xié)議上相關(guān)多媒體技術(shù)的最突出亮點無疑是可以使用大規(guī)模組播技術(shù)。雖然IPv4也定義了組播通信，但由于其自身的不足，在IPv4網(wǎng)中，組播的應(yīng)用實際上非常少。IPv6則對組播技術(shù)提供了很多支持，實際上IPv6取消了廣播，使用一個所有節(jié)點組播地址替代了廣播。IPv6通過ICMPv6中的MLD（Multicast Listener Discovery）組播偵聽發(fā)現(xiàn)，來建立起主機和路由器的組播管理，方便地實現(xiàn)學(xué)生主機和網(wǎng)絡(luò)課堂的連接；通過支持PIM-SM協(xié)議來進行路由器之間IPv6組播組信息交換，支持IPv6源特定組播，從而實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)課堂的點到學(xué)生多點的組播服務(wù)；通過IPv6超大的地址空間、簡便的地址分配方式及MSDP（組播源發(fā)現(xiàn)協(xié)議），IPv6組播范圍可以包括同一本地網(wǎng)、同一機構(gòu)網(wǎng)、甚至IPv6全球地址空間中任何位置的節(jié)點，使教學(xué)真正走出校園。另外，IPv6的服務(wù)質(zhì)量優(yōu)勢保證了多媒體數(shù)據(jù)的傳輸；IPv6的安全性保證了重要內(nèi)容的加密；IPv6地址系統(tǒng)不存在私網(wǎng)，也就沒有了多媒體私網(wǎng)穿透問題，使大范圍內(nèi)的點對點流媒體通信成為可能。校園網(wǎng)完全可以利用IPv6在多媒體傳輸上的優(yōu)點，建立起集融合流媒體直播、錄播、點播、自主節(jié)目下載等各項功能的多媒體遠程教學(xué)系統(tǒng)。

其次，院校作為主要的科研部門，必定要進行大量的科學(xué)研究和科學(xué)計算，計算機及其網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是最好的輔助工具。CERNET2的211工程重大專項網(wǎng)格ChinaGrid提供了一套完整的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)支撐平臺，整合了教育和科研系統(tǒng)中的各種資源，屏蔽網(wǎng)格資源的異構(gòu)性和動態(tài)性，為科學(xué)計算與工程研究提供高性能、高可靠、安全方便的透明網(wǎng)格服務(wù)。另外一方面，P2P的應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)中如日中天，但對IPv4系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)承載力造成了巨大的沖擊，而IPv6卻在對P2P應(yīng)用的支持上表現(xiàn)優(yōu)越，甚至被認(rèn)為是推動IPv6應(yīng)用的突破口。信息產(chǎn)業(yè)部通信科技委副主任陳如明更是樂觀地指出：“IPv6的海量地址支持及改進的業(yè)務(wù)解析能力與Peer to Peer對等互聯(lián)傳送能力相組合，將會對開啟未來信息通信網(wǎng)絡(luò)時代做出新的貢獻?！鼻也徽f P2P對等的傳輸模式在多媒體技術(shù)方面同樣有極大優(yōu)勢，光是P2P的對等計算能力就在科學(xué)計算領(lǐng)域中非常被看好。學(xué)校校園網(wǎng)可以充分的利用CERNET2的ChinaGrid所提供的海量資源及網(wǎng)格計算能力服務(wù)于科研，也可開發(fā)一套基于IPv6的P2P對等計算軟件，充分利用IPv6網(wǎng)絡(luò)資源，滿足大規(guī)模科學(xué)計算的運算能力需求。

最后，移動IPv6的優(yōu)越性能可以使未來校園的生活更加便捷和豐富多彩。隨著校園網(wǎng)應(yīng)用的普及和應(yīng)用水平的不斷提高，學(xué)校中工作和生活與網(wǎng)絡(luò)的關(guān)系越來越密切，而學(xué)校中的網(wǎng)絡(luò)終端資源卻很有限，越來越難以滿足師生的要求，無線網(wǎng)絡(luò)接入的靈活便捷無疑是極好的解決方案。IPv6針對無線局域網(wǎng)的應(yīng)用，對移動IPv6做了一些優(yōu)化：（1）移動IPv6地址的快速切換；（2）二層移動性管理策略；（3）頭標(biāo)壓縮機制。通過這些優(yōu)化，IPv6無線校園網(wǎng)可以支持不同子網(wǎng)間的移動地址轉(zhuǎn)交切換，管理移動后的路由鏈路，同時保證傳輸質(zhì)量。無線校園網(wǎng)的應(yīng)用范圍將因此大為擴展，筆記本電腦、PDA、甚至是校園一卡通都可以方便地在無線校園中使用。

有一種觀點說IPv6始終沒有出現(xiàn)超越IPV4的應(yīng)用，因此全球IPv6網(wǎng)絡(luò)的建立始終停滯不前，IPv6的前景令人懷疑。但在認(rèn)識了IPv6的優(yōu)越性能，了解了IPv6最新的技術(shù)研究成果，并綜合各項校園網(wǎng)應(yīng)用的需求后，已經(jīng)看到了IPv6在教學(xué)科研方面新穎的應(yīng)用方式，因此，筆者有理由對IPv6在未來數(shù)字化校園建設(shè)中的應(yīng)用前景充滿信心。