IPv6在高校校园网中的部署与应用

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摘 要：作为高校信息化建设的重要组成部分高校校园网在整个高校活动当中发挥着重要的作用。在信息化时代下由于计算机与互联网的深度发展使得网络地址数量也越来越紧张，IPv4地址数量已经不能满足众多高校网络使用的需求，而随着ipv6的发展给高校校园网建设带来了新的技术支持并且基于IPv6的高校校园网建设也将成为未来教育信息化建设的关键组成之一。本文对IPv6在高校校园网中的部署进行了分析并对IPv6在高校校园网中的应用进行了阐述，供以参考。

关键词：IPv6；高校信息化；校园网；部署应用

中途分类号：TP393.18

在信息化时代下高校校园网建设得到了极大的促进，在以往的网络协议中主要是以IPv4[1]为主并且IPv4也取得了极大的成功。在计算机网络与计算机的飞速发展下使得IP地址的空间越来越小，IPv4地址的数量急剧减少这就给信息网络建设带来了一定程度的阻力，同时也限制了IP技术的应用发展。在IP地址分配不均的情况下也使得地址紧缺的矛盾日益凸显。相对而言我国的计算机网络与欧美发达国家相比起步较晚，这也就造成了大部分IPv4协议事实上是被欧美国家所使用，而我国拥有的IPv4事实上是较为有限的，在网民数量不断提升的前提下获取新的IPv4地址的压力便越来越大。在这种背景下IPv6应运而生，给当前我国网络建设带来了新的支持。从大环境趋势下IPv6[2]取代IPv4是必然的事实，当然IPv6作为新型网络协议依然还存在需要完善之处，但是IPv6的出现给我国网络信息化整体建设带来了新的方向，基于IPv6的高校校园网也将得到更大的发展空间。

1 IPv6协议概述

目前IPv6在高校校园网建设当中依然呈发展态势，在IPv4地址短缺的情况下很多高校在网络建设过程中都是采取了网络地址转换技术，这从一定程度上改善了IPv4地址短缺的情况且在高校当中具有一定范围的应用面。尽管采用网络地址转换技术让地址短缺问题得到了一定程度的缓解，但是网络地址转换技术其本身也存在着一定的缺陷，其中最大的缺陷就是网络性能不稳定。该技术对IP端模型的正常工作会造成一定的影响同时也制约了网络基础安全。换句话说网络地址转换技术仅仅是推动校园网建设的过渡方案，但本质上无法替代IP协议，这也就带给了IPv6极大的发展空间。

IPv6（Internet Protocol version6）是IP协议的最新版本，较IPv4还是具有一定的优势，但从当前全球环境来看IPv4协议依然是主流。与IPv4相比IPv6在数据传输过程中事实上是以分组形式进行，这样可以对报文首部进行有效控制从而让路由器处理运行得到完善，也正是由于报文首部的差异化使得IPv4与IPv6能够进行相互关联，这也体现出了IPv6从形式上来看仅仅是IPv4的扩展，但是从传输层以及应用层协议上来看两者几乎可以直接在IPv6条件下工作。当与IPv6连接以后主机可自动化配置，这就是SLAAC即无状态地址自动配置技术。当使用环境条件与IPv6不匹配时可以采取静态手动方式来进行配置。从编码地址空间来看新一代的IPv6具有更大的编码地址空间，传统的IPv4协议采用的是32位地址但IPv6使用的却是128位地址，这就大大地提升了IPv6的数量[3]。总之IPv6已经成为了未来网络建设以及信息化建设的一个趋势将会得到广泛的应用。

2 IPv6协议特性

在IPv4的基础上IPv6增添了以下新特性：（1）地址尺寸。地址尺寸从32位扩充为128位，极大的让地址空间得到了极大的扩充。（2）头部格式。IPv6中将数据头部格式都进行了改变或替换。（3）扩展性。扩展性主要包括了两个方面即信息头部扩展以及协议扩展。比较于IPv4，IPv6将信息储存于分离的头部当中，而在IPv4却只应用了一种头部格式[4]。IPv6中数据包则分布于各数据区。从协议扩展方面来看IPv6的形式更为灵活，除了面向客户的数据包以外还可以添加附带信息。（4）支持性。IPv6可以同时对音频与视频进行支持，也就是说在进行信息传递以及信息接收过程中可以在底层网络进行相关数据传递，同时还能够保证信息数据的整体性质量，这样不仅仅扩充了数据信息传播途径，同时也让构建成本得到了有效的控制。

3 IPv6地址类型

在进行IPv6地址分配的过程中相关地址并不是分配至网络节点而是匹配到对应的网络接口，在识别过程中通过特定网络标示符进行鉴别，同时在IPv6地址类型上也进行了扩展，主要如下：（1）单播地址。单播地址顾名思义只能对一个网络接口进行标识，通信模式为点对点。在网络协议的作用下会把对应的地址传送到相应的接口上，当然单播地址也具备了一定的限制，它只能包含一个单独的特殊地址名[5]。（2）多播地址。网络标识事实上一系列类型相异的接口，在协议作用下地址分组会被传递于所有接口地址上，大多数情况下多播地址标识都为1字节。（3）任播地址。任播地址在IPv6地址中较为常见，它会对一组网络接口进行标识并且这些接口处于不同的网络节点上，当任波地址接收到分组时会向另外的成员转送，而在转送过程中会优先匹配“最近”接口。由于任播地址与单播地址的结构相似，因此给地址区分带来了一定程度的影响爱那个，但是在路由协议当中会置入更多的节点。

4 IPv6部署应用关键技术分析

若要将IPv6在高校校园网应用首先就需要解决网络协议过渡技术，这是实现IPv6部署的关键之所在。

4.1 双协议栈技术

通过双协议栈技术可以将IPv4和IPv6同时应用在主机上。虽然两者在功能上差异性不大，但是其构建物理平台都是相同的，另外两者的TCP/UCP协议也是相同的，这就给双协议栈技术的应用带来了良好的基础。在该技术的协调机制下可以让节点同时支持两种协议，也就是说节点就具备了两种地址，这样就可以同时接收两组数据并进行数据转发让数据互联得到了实现。当然该技术实质上是一种过渡技术，但却为其他过渡技术的实施提供了良好条件。

4.2 网络协议以及网络地址转换技术

在进行网络协议以及网络地址转换的过程中以NAT-PT技术[6]为核心，通过该技术来实现两种协议间的数据报头以及语义翻译，这样也就保证了纯IPv4主机间与纯IPv6间的相互通信。为了让相互通信得以实现应该以双栈模式进行构建并且在其中加入相关的扩张模块从而保证协议工作的稳定性。

4.3 隧道技术

通过隧道技术能够让一种网络协议包容另一种网络协议从而实现网络互连作用。在一般条件下IPv6主机与IPv4主机并不能形成互联机制而通过隧道互连技术则让该缺陷得到了良好的弥补，运用该技术可将IPv6主机置于隧道入口或出口的IPv4地址上，那么就可以让相关信息数据在IPv4的路由体系中传导，在数据经过隧道出口时以再通过IPv6对数据进行分组并转发。实现上述模式进行数据传导本质上并不困难，只要对数据报头优化即可，在两种协议转换初期具有良好的效果。

5 IPv6实际部署应用

在本研究中以Cisco 模拟器 GNS3[7]作为基础进行IPv6实际部署构建，方案背景主要是以校园网中心机房作为核心，其他机房则处于汇聚层，办公室节点即为边缘及接入层，其中核心层需要以IPv6协议作为基础进行构建，存在某网络研究小组实际访问过程中对IPv4并不进行访问，仅对IPv6网络进行使用。方案拓扑图具体如图1：

6 结束语

目前信息网络通信正由IPv4向IPv6过渡，IPv6的提出让IP地址枯竭的问题得到了有效的解决，这也促进了IP技术的发展并推动了整个IT产业的发展。在高校校园网大力建设的背景下IPv6技术得到了更为广泛的应用，以隧道技术、网络协议以及网络地址转换技术、双协议栈技术作为基础承载来实现基于IPv6的高校校园网让高校网络构建迈向更高的层次。

参考文献：

[1]，陈华.Ipv6在高校校园网中的应用[J].福建电脑，2010（09）.

[2]马瑾.从IPv4到IPv6[J].山西煤炭管理干部学院学报，2008（02）.

[3]方世林，周俐麟.IPv4与IPv6的对比及其在下一代校园网中的部署[J].牡丹江大学学报，2007（03）.

[4]方世峰.IPv6在下一代校园网中的部署[J].云梦学刊，2007（S1）.

[5]李秀芹，汤瑞玲.浅谈新一代因特网协议IPv6[J].电脑与电信，2007（06）.

[6]陆金山，周健，任清亮.IPv4到IPv6的过渡技术及网络过渡方案[J].现代计算机，2005（09）.

[7]樊宁.从IPv4向IPv6过渡的技术方案浅析[J].科学之友（B版），2008（11）.

[8]余兆明.高校校园网IPv6升级方案的分析研究[J].中国科教创新导刊，2007（24）.

作者简介：陈军（1982-），男，泰州人，本科，研究方向：现代教育技术；沈群（1986-），男，泰州人，本科；研究方向：现代教育技术；宦臣（1985-），男，扬州人，本科，研究方向：现代教育技术。

作者单位：南京理工大学泰州科技学院，江苏泰州 225300