劉 婷 孟慶偉 江 凱

（1鄭州師范學(xué)院，河南 鄭州 450044；2新鄉(xiāng)供電公司，河南 新鄉(xiāng) 453000）

1 引言

隨著全球網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴(kuò)大和用戶數(shù)的迅速增長，IPv4地址枯竭、網(wǎng)絡(luò)安全、服務(wù)質(zhì)量等問題成為阻礙互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的瓶頸?，F(xiàn)行IP協(xié)議版本 IPv4已經(jīng)不能適應(yīng)信息技術(shù)發(fā)展的需求?；贗Pv6的下一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)經(jīng)過多年的研究和實(shí)驗(yàn)，逐漸成為一種成熟的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，IPv6層次化結(jié)構(gòu)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(lián)網(wǎng)的應(yīng)用和發(fā)展提供良好的支持，IPv4向IPv6網(wǎng)絡(luò)過渡已經(jīng)成為大勢所趨，但由于目前校園網(wǎng)的教學(xué)及應(yīng)用都是基于IPv4協(xié)議的，很多路由器、終端設(shè)備等都不支持IPv6協(xié)議，所以IPv4到v6的過渡將是一個(gè)循序漸進(jìn)的過程。要實(shí)現(xiàn)IPv4向IPv6的成功過渡，無論是基礎(chǔ)架構(gòu)運(yùn)營商、服務(wù)提供商還是開發(fā)人員或用戶都要積極應(yīng)對，并為之付出努力，充分研究IPv4向IPv6網(wǎng)絡(luò)過渡機(jī)制，部署IPv6網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為當(dāng)前校園網(wǎng)建設(shè)的熱點(diǎn)。

2 IPv6校園網(wǎng)過渡的兩個(gè)階段

由于目前校園網(wǎng)大部分應(yīng)用仍然是基于IPv4的，校園網(wǎng)的很多硬件設(shè)備也不支持IPv6協(xié)議；而下一代互聯(lián)網(wǎng)工程的最大核心網(wǎng)和唯一學(xué)術(shù)網(wǎng)（CERNRT2）采用純屬IPv6技術(shù)架構(gòu)，為全國高校和科研機(jī)構(gòu)提供高速的IPv6接入服務(wù)。為適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展要求，在校園網(wǎng)升級過渡過程中采用IPv4與IPv6共存和純IPv6接入兩個(gè)階段。

2.1 IPv4與IPv6共存階段

由于IPv4已經(jīng)得到大量的應(yīng)用，被用戶廣泛使用的XP系統(tǒng)還只能訪問IPv4網(wǎng)絡(luò)，目前Windows7和Vista系統(tǒng)已加入IPv6協(xié)議，但用戶不及XP系統(tǒng)使用廣泛。以營利為目的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商(ISP)和網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容服務(wù)商(ICP)在用戶需求不是很強(qiáng)烈的情況下，不會(huì)積極推廣。IPv6和IPv4的報(bào)文格式不兼容，實(shí)現(xiàn)IPv4和IPv6的無縫結(jié)合以及無損害的平滑過渡也是IPv6大規(guī)模部署的瓶頸。因此在相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)，校園網(wǎng)將是IPv6和IPv4共同存在、共同運(yùn)行。

2.2 純IPv6接入階段

當(dāng)IPv6發(fā)展到后來，骨干網(wǎng)全部是IPv6，而IPv4網(wǎng)絡(luò)成了孤島，最終IPv6要取代IPv4，這是大勢所趨。IPv6得到較大規(guī)模的應(yīng)用，出現(xiàn)了骨干的IPv6 Internet網(wǎng)絡(luò)，在IPv6平臺(tái)上引入了大量的業(yè)務(wù)。IPv6業(yè)務(wù)可以通過IPv6 Internet網(wǎng)絡(luò)與IPv6 Intranet網(wǎng)絡(luò)，從而可以充分利用IPv6的諸多優(yōu)勢。

3 校園網(wǎng)IPv4和IPv6的過渡技術(shù)

校園網(wǎng)IPv4和IPv6的過渡技術(shù)解決如何在IPv4網(wǎng)絡(luò)環(huán)境里實(shí)現(xiàn)與IPv6網(wǎng)絡(luò)的相互操作及平滑過渡問題。在國內(nèi)校園網(wǎng)建設(shè)中，最廣泛最成熟的技術(shù)包括雙棧協(xié)議棧技術(shù)、隧道技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換協(xié)議(NAT-PT)技術(shù)。

(1)雙棧協(xié)議棧技術(shù)

雙棧協(xié)議棧是指在單個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)支持IPv4和IPv6兩種協(xié)議棧。IPv6和IPv4都基于相同的物理平臺(tái)，IPv6和IPv4是功能相近的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，所以可以在一臺(tái)主機(jī)上同時(shí)支持IPv4協(xié)議和IPv6協(xié)議,該主機(jī)既能與支持IPv4協(xié)議的主機(jī)通信，又能與支持IPv6協(xié)議的主機(jī)通信。雙棧模式不需要對不同類型的用戶單獨(dú)部署網(wǎng)絡(luò)配置，投資小，容易管理，但原有僅適合于IPv4的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備要淘汰棄用，造成設(shè)備資源浪費(fèi)。所以這種模式并不適合所有的情況，只適合新建設(shè)的網(wǎng)絡(luò)。

(2)隧道技術(shù)

隧道技術(shù)是通過將一種IP協(xié)議嵌套在另一種IP協(xié)議中傳遞。兩端的設(shè)備必須同時(shí)支持IPv4和IPv6兩種協(xié)議?；诂F(xiàn)有的IPv4路由體系來傳送IPv6數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)報(bào)封裝入IPv4中，IPv4數(shù)據(jù)報(bào)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(shù)據(jù)報(bào)取出轉(zhuǎn)發(fā)給目的站點(diǎn)。隧道技術(shù)只要求在隧道的入口和出口處進(jìn)行修改，無需調(diào)整網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和路由，只需要簡單設(shè)置客戶端即可訪問全球IPv6資源。但隧道技術(shù)不能實(shí)現(xiàn)IPv4主機(jī)和IPv6主機(jī)的直接通信。

(3)網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換協(xié)議(NAT-PT)

網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換協(xié)議(NAT-PT)是最常用的協(xié)議轉(zhuǎn)換技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換協(xié)議技術(shù)提供了IPV4網(wǎng)絡(luò)和IPV6網(wǎng)絡(luò)之間的互通技術(shù)，它通過SIIT協(xié)議轉(zhuǎn)換技術(shù)和IPv4網(wǎng)絡(luò)中的動(dòng)態(tài)地址翻譯(NAT)技術(shù)適當(dāng)?shù)嘏c應(yīng)用層網(wǎng)關(guān) (ALG)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了純IPv6主機(jī)和純IPv4主機(jī)的大部分應(yīng)用的相互通信。

IPV6/IPV4互通技術(shù)實(shí)現(xiàn)不同協(xié)議之間的互通，NAT-PT通過IPv4和IPv6數(shù)據(jù)報(bào)之間報(bào)頭和語義的翻譯為IPv6節(jié)點(diǎn)與IPv4節(jié)點(diǎn)之間的通信提供透明的路由，NAT-PT是附帶協(xié)議轉(zhuǎn)換的的網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換器，直接在IPv4和IPv6協(xié)議之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換兩種不同協(xié)議數(shù)據(jù)包的相應(yīng)字段，從而達(dá)到兩種協(xié)議的互通。NAT-PT技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是不需要進(jìn)行IPv4、IPv6節(jié)點(diǎn)的升級改造，但I(xiàn)Pv4節(jié)點(diǎn)訪問IPv6節(jié)點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)方法復(fù)雜，增加了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換、網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換開銷。

4 校園網(wǎng)IPv6的過渡原則及應(yīng)用遷移推廣

4.1 IPv6的過渡原則

校園網(wǎng)IPv4和IPv6的過渡策略應(yīng)遵循下一代協(xié)議建議規(guī)范（RFC1752）中定義的過渡原則：

(1)有明確的網(wǎng)絡(luò)過渡計(jì)劃，過渡方式應(yīng)該是逐步的和漸進(jìn)的；確保IPv4網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在過渡時(shí)期一段相當(dāng)長的階段正常地獨(dú)立使用，保證現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和可靠性，網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)要有擴(kuò)展性，方便以后升級。

(2)IPv4網(wǎng)絡(luò)和IPv6網(wǎng)絡(luò)長期并存，相互滲透，這就要求IPv4和IPv6網(wǎng)絡(luò)設(shè)備彼此可以互連互通，實(shí)現(xiàn)互操作。應(yīng)該著重考慮從邊緣到骨干的逐步演進(jìn)，保證核心網(wǎng)絡(luò)的長期相對穩(wěn)定，。

(3)Pv4網(wǎng)絡(luò)向IPv6網(wǎng)絡(luò)過渡過程中，應(yīng)該統(tǒng)籌考慮對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)存在問題的改進(jìn)，最大限度地保護(hù)現(xiàn)有投資，方案又要考慮周全，盡可能考慮到各種接入環(huán)境。

(4)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)要對管理員和用戶來說簡單容易實(shí)現(xiàn)，充分考慮部署IPv6網(wǎng)絡(luò)對現(xiàn)有IPv4網(wǎng)絡(luò)用戶的影響。

4.2 IPv6的應(yīng)用遷移

對IPv6的應(yīng)用遷移應(yīng)該從邊緣開始逐步過渡到核心，要提供平滑的網(wǎng)絡(luò)過渡策略，保護(hù)運(yùn)營商的投資。對IPv6的開發(fā)，首先低端路由器上實(shí)現(xiàn)IPv6的支持，然后逐步在全系列的路由器產(chǎn)品上支持IPv6。目前校園網(wǎng)的很多應(yīng)該都是不支持IPv6的，在IPv4網(wǎng)絡(luò)上大量應(yīng)用的內(nèi)容也必須分批的遷移到IPv6環(huán)境中去。對于比較容易遷移的應(yīng)用先進(jìn)行遷移，短期內(nèi)看到明顯的效果，而對于與IP地址有關(guān)的相對難以遷移的應(yīng)用，特別是基于客戶端程序的應(yīng)用系統(tǒng)，遷移比較麻煩些，不支持IPv6的可以采用在IPv6環(huán)境下重新編程或重新編寫支持IPv6協(xié)議通信程序等方式解決。

4.3 IPv6用戶推廣

對于IPv6網(wǎng)絡(luò)的推廣可以在IPv6宣傳網(wǎng)站上發(fā)布有關(guān)IPv6的發(fā)展?fàn)顩r及使用情況宣傳。創(chuàng)建CERNET2之初，有關(guān)部門就承諾校園網(wǎng)用戶免費(fèi)使用IPv6網(wǎng)絡(luò)，包括國際線路。然而ICP積極性不足和終端支持不夠，使用運(yùn)營商對于IPv6網(wǎng)絡(luò)推廣興趣不高。為了改變現(xiàn)狀，對IPv6網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商(ISP)和網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容服務(wù)商(ICP)進(jìn)行財(cái)政補(bǔ)貼和政策傾斜等適當(dāng)?shù)恼哌M(jìn)行激勵(lì)；對用戶IPv6地址自動(dòng)分配，免費(fèi)使用IPv6資源，即采用加入IPv6不認(rèn)證的方法進(jìn)行鼓勵(lì)；而對于政府網(wǎng)站等強(qiáng)制必須升級為IPv6等方式進(jìn)行推廣。

結(jié)束語

基于校園網(wǎng)的IPv6過渡是一個(gè)漫長的過程，IPv4網(wǎng)絡(luò)與IPv6網(wǎng)絡(luò)的共存是必然的，過渡技術(shù)也加大了網(wǎng)絡(luò)的風(fēng)險(xiǎn)和復(fù)雜性，新的安全隱患對網(wǎng)絡(luò)的安全是個(gè)新的跳戰(zhàn)。IPv6網(wǎng)絡(luò)相對IPv4網(wǎng)絡(luò)來說，保密性和完整性方面有很大的改進(jìn)，對于過渡問題的研究，不僅有利于完成校園網(wǎng)IPv4向IPv6的順利過渡，還能保證校園網(wǎng)長期穩(wěn)定運(yùn)行。

[1]陳建，趙玉嬌，柳雄.基于校園網(wǎng)平臺(tái)的IPv6升級研究與部署 [J].網(wǎng)絡(luò)與信息，2011，(06)：46.

[2]李雷.基于IPv6的高校校園網(wǎng)發(fā)展研究[J].中國教育信息化，2011，(7)：20-21.

[3]孟慶偉，劉婷.高校校園網(wǎng)IPV4向IPv6過渡方案設(shè)計(jì)[J].信息系統(tǒng)工程，2011，(12)：34-35.

[4]Danny McPherson.關(guān)于IPV6部署安全性的 8 點(diǎn)考慮[J].通訊世界，2011，(08)：62-63.