聶維

摘 要作為移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)體驗(yàn)者之一，我們?cè)谇猩眢w驗(yàn)到網(wǎng)絡(luò)帶來的巨大便利與對(duì)生活方式改變的同時(shí)，也能夠感受到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)技術(shù)水平的不斷提高。就高校校園網(wǎng)而言，目前已開始由IPv4向著IPv6過渡發(fā)展。實(shí)際上，這是校園網(wǎng)發(fā)展的一必然趨勢(shì)。本文立足于高校校園網(wǎng)，對(duì)IPv4和IPv6技術(shù)進(jìn)行了分別介紹，并對(duì)校園網(wǎng)IPv4到IPv6的過渡技術(shù)及應(yīng)用進(jìn)行了研究和分析。

【關(guān)鍵詞】高校 校園網(wǎng) Ipv4 Ipv6 過渡技術(shù)

伴隨網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的日益成熟，目前IPv4已無法滿足校園網(wǎng)絡(luò)服務(wù)需求，并且固有缺陷日益突出。這就需要高校必須積極對(duì)現(xiàn)有IPv4網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行改進(jìn)和升級(jí)，使IPv4過渡到IPv6，以適應(yīng)和滿足當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用不斷普及、技術(shù)水平不斷提高的發(fā)展趨勢(shì)。為加快校園網(wǎng)IPv4到IPv6的過渡，有必要對(duì)兩者及其中過渡技術(shù)進(jìn)行研究。

1 IPv4與IPv6概述

1.1 IPv4存在缺陷

經(jīng)過多年發(fā)展，IPv4技術(shù)已成熟，但面對(duì)一直蓬勃發(fā)展的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)，今天該技術(shù)已顯得較為滯后和不足。IPv4具有的缺陷突出表現(xiàn)在IP地址分配不均衡、路由器數(shù)量增加、服務(wù)質(zhì)量不高、地址資源匱乏等。隨著網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)量的持續(xù)增加，基于IPv4的路由器數(shù)量也隨之而大大增加，大量路由器的使用給其自身及網(wǎng)絡(luò)造成了嚴(yán)重的負(fù)擔(dān)。IPv4地址長度32位，理論上可以劃分232個(gè)IP地址，但經(jīng)劃分后可用的地址大大減少，目前已瀕臨枯竭。

1.2 IPv6的優(yōu)勢(shì)

較之IPv4，IPv6地址資源充足，服務(wù)質(zhì)量高，內(nèi)置有安全協(xié)議，可以自動(dòng)配置IP地址。IPv6地址長度為128位，理論上可提供2128個(gè)IP地址，即在地球上每平方米可以分配1000多個(gè)地址，充足的地址資源有效解決了IPv4地址資源匱乏問題，并且地址配置無需手動(dòng)就可實(shí)現(xiàn)對(duì)所有主機(jī)地址的自動(dòng)配置，也不需要配置網(wǎng)關(guān)、子網(wǎng)掩碼和IP地址等。另外，由于IPv6簡化了報(bào)頭結(jié)構(gòu)，簡化了服務(wù)質(zhì)量元素應(yīng)用流程，從而實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)報(bào)文的高速轉(zhuǎn)發(fā)和優(yōu)先級(jí)控制，這在很大程度上提高了服務(wù)質(zhì)量。在安全性方面，IPv6引入數(shù)據(jù)完整性與數(shù)據(jù)機(jī)密性兩種安全機(jī)制，從而大大提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?jí)別，減少了數(shù)據(jù)包丟失或截獲現(xiàn)象發(fā)生。

2 高校校園網(wǎng)IPv4到IPv6的過渡技術(shù)

隧道技術(shù)、雙協(xié)議棧技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換協(xié)議技術(shù)是目前IPv4到IPv6過渡項(xiàng)目中三種最常采用的技術(shù)，并且有些取得了較好的過渡效果。雖然這些技術(shù)在現(xiàn)有水平上還存在一定不足，但隨著過渡技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，相信技術(shù)水平與應(yīng)用范圍都會(huì)明顯改善。

2.1 隧道技術(shù)

隧道技術(shù)，指的是將IPv6數(shù)據(jù)進(jìn)行打包，然后封裝在IPv4數(shù)據(jù)包中，通過隧道傳輸?shù)侥繕?biāo)地址，最后解除封裝，完成兩種數(shù)據(jù)的傳輸。即，在以IPv4源地址為入口的隧道入口處，由路由器將IPv6數(shù)據(jù)封裝在IPv4數(shù)據(jù)中，然后在以IPv4目標(biāo)地址為出口的隧道出口進(jìn)行解封，解封后將數(shù)據(jù)發(fā)送到目標(biāo)地址。隧道技術(shù)要求出入口兩端都支持這兩種協(xié)議。這種技術(shù)數(shù)據(jù)傳輸具有透明性，除了隧道兩端，對(duì)其他部分沒有要求，因而技術(shù)容易實(shí)現(xiàn)。但僅限于IPv6主機(jī)間的通信。對(duì)于過度初期工作，可以選擇充分利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的隧道技術(shù)，但難以大規(guī)模應(yīng)用。

2.2 雙協(xié)議棧技術(shù)

雙協(xié)議棧技術(shù)是目前IPv4到IPv6過渡技術(shù)中應(yīng)用最廣的一種技術(shù)。所謂雙協(xié)議棧技術(shù)，就是將IPv4與IPv6協(xié)議棧同時(shí)啟用在一臺(tái)設(shè)備上，該設(shè)備可以是主機(jī)，也可以是路由器。由于兩種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議都是基于相同的物理平臺(tái)且功能相近，對(duì)加載于其上的傳輸層協(xié)議也無區(qū)別，因而可以實(shí)現(xiàn)在同一臺(tái)設(shè)備上同時(shí)啟用這兩種協(xié)議棧。引入該技術(shù)的主機(jī)由于擁有IPv4與IPv6兩種地址，因而可以收發(fā)兩種數(shù)據(jù)包，可以實(shí)現(xiàn)僅支持IPv4和僅支持IPv6的互聯(lián)互通。

在雙協(xié)議棧主機(jī)進(jìn)行通信時(shí)，利用相應(yīng)DNS服務(wù)器來查找與目的主機(jī)名對(duì)應(yīng)的IP地址，然后根據(jù)指定目標(biāo)地址即可實(shí)現(xiàn)通信。雙協(xié)議棧技術(shù)具有互通、充分發(fā)揮IPv6優(yōu)勢(shì)、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃較為簡單等優(yōu)點(diǎn)，但要求設(shè)備同時(shí)支持IPv4與IPv6兩種協(xié)議，并且維護(hù)量龐大。

3 校園網(wǎng)IPv4到IPv6過渡應(yīng)用分析

某工業(yè)大學(xué)為提升校園網(wǎng)服務(wù)質(zhì)量，開始計(jì)劃開展IPv4到IPv6過渡工程，在一定范圍內(nèi)建設(shè)了一套純IPv6服務(wù)器和子網(wǎng)。但在實(shí)際實(shí)施過程中，由于現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)均采用IPv4協(xié)議，過渡難度大，對(duì)技術(shù)人員要求高、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、所需設(shè)備投入大等原因，而導(dǎo)致推行IPv6協(xié)議面臨各種困難，并且要想大范圍推行IPv6協(xié)議網(wǎng)絡(luò)還需要引入NAT-PT技術(shù)，該校只能將已建成IPv6服務(wù)器用于實(shí)驗(yàn)當(dāng)中。后經(jīng)采用雙協(xié)議棧技術(shù)對(duì)校園網(wǎng)核心交換機(jī)進(jìn)行IPv6配置，最終IPv4到IPv6過渡項(xiàng)目終于完成并開通。升級(jí)后該大學(xué)校園網(wǎng)的服務(wù)質(zhì)量、網(wǎng)絡(luò)傳輸速度都有了顯著的提高。

4 總結(jié)

總之，IPv4到IPv6過渡是高校校園網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢(shì)。雖然現(xiàn)有過渡技術(shù)尚不夠成熟，技術(shù)研究深度也不夠，但隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展與實(shí)踐探索的不斷推進(jìn)，過渡技術(shù)必將會(huì)得到大大提升，從而推動(dòng)IPv4到IPv6快速過渡，進(jìn)而為高校校園網(wǎng)提供更好的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

參考文獻(xiàn)

[1]郭政.IPv4/IPv6過渡技術(shù)的研究及其在校園網(wǎng)中的實(shí)現(xiàn)[D].復(fù)旦大學(xué)，2011.

[2]蒲寶卿.高校校園網(wǎng)IPv4向IPv6過渡策略的分析與研究[J].甘肅高師學(xué)報(bào)，2010，02：60-63.

[3]郝志宏.校園網(wǎng)過渡方案研究及IPv4_IPv6綜合組網(wǎng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)[D].哈爾濱工程大學(xué)，2013.

[4]許佳偉.基于校園網(wǎng)環(huán)境下IPv6過渡解決方案的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].華中科技大學(xué)，2011.

[5]孟慶偉，劉婷.高校校園網(wǎng)IPv4向IPv6過渡方案設(shè)計(jì)——以鄭州師范學(xué)院校園網(wǎng)為例[J].信息系統(tǒng)工程，2011，12：34-35.

作者單位

咸陽師范學(xué)院信息工程學(xué)院 陜西省咸陽市 712000