摘要：隨著Internet的飛速發(fā)展，基于IPv4的地址空間、服務(wù)質(zhì)量、網(wǎng)絡(luò)安全等問題已成為制約互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的主要障礙，IPv6是下一代互聯(lián)網(wǎng)采用的核心協(xié)議，徹底、有效地解決了上述問題。本文在分析了IPv6技術(shù)優(yōu)勢(shì)和發(fā)展階段的基礎(chǔ)上，闡述了校園網(wǎng)過渡策略并著重論述了三種過渡技術(shù)的特點(diǎn)及實(shí)現(xiàn)。
關(guān)鍵詞：IPv6、IPv4、校園網(wǎng)

隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和語音、視頻、多媒體等應(yīng)用的日益擴(kuò)大，IPv4協(xié)議固有缺陷造成的地址空間缺乏、路由表不斷膨脹、地址分配不便、缺乏服務(wù)質(zhì)量保證、無法有效的支持移動(dòng)通訊等一系列問題，已經(jīng)不能滿足這些需要，雖然我們可以通過一些技術(shù)手段暫時(shí)緩解但是不能從根本上解決問題。
校園網(wǎng)規(guī)模的急劇膨脹以及教育信息化水平提升的需要，使得高校校園網(wǎng)向IPv6過渡成為發(fā)展的必然趨勢(shì)。從IPv4向IPv6的過渡是Internet發(fā)展過程中不可逾越的一個(gè)過程，這一轉(zhuǎn)換需要一個(gè)相當(dāng)長的時(shí)期，在此過渡期間需要解決IPv4與IPv6互相兼容的問題。因此，在目前條件下如何使校園網(wǎng)從IPv4向IPv6平滑過渡將成為大家共同研究的課題。

一、IPv6技術(shù)特點(diǎn)
目前IPv4有著非常廣泛的應(yīng)用基礎(chǔ)，如電子郵件、WEB、B/S、C/S應(yīng)用等，但是IPv6終將取代IPv4，因?yàn)镮Pv6不但克服了IPv4固有的缺陷，而且更能適用于相對(duì)較新的應(yīng)用，并且具有如下優(yōu)勢(shì)[1]：
1.巨大的地址空間
IPv6最為重要的一點(diǎn)是它能夠提供超大容量的地址域，IPv4采用的是32位地址，而IPv6則采用128位地址，能夠?yàn)樗�有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供全球唯一的地址，就像大家常用的一句比喻：“能為地球上的每粒沙子都分配一個(gè)IP地址”。
2.簡化的報(bào)頭
IPv6對(duì)數(shù)據(jù)報(bào)頭作了簡化，報(bào)頭的總長度只有IPv4報(bào)頭總長度的2倍，最大限度的減小了協(xié)議頭的開銷。IPv6報(bào)頭所含字段少，而且報(bào)頭長度固定。這種簡化使得網(wǎng)絡(luò)路由器的硬件實(shí)現(xiàn)更加簡單、處理速度更快、效率更高。
3.自動(dòng)的地址配置
IPv6支持有狀態(tài)和無狀態(tài)兩種地址自動(dòng)配置的方式。有狀態(tài)地址自動(dòng)配置是獲得地址的關(guān)鍵，這種方式對(duì)IP地址實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)增刪更新配置，提高了易管理性。在無狀態(tài)地址自動(dòng)配置過程中，需要配置地址的節(jié)點(diǎn)使用一種“鄰居發(fā)現(xiàn)”機(jī)制獲得一個(gè)局部連接地址，即通過周圍的節(jié)點(diǎn)的信息獲得局部連接地址。
4.更高的安全特性
IPv6協(xié)議支持保護(hù)IP通信的安全協(xié)議IPSec并且已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，用于在網(wǎng)絡(luò)層對(duì)數(shù)據(jù)分組提供認(rèn)證和加密服務(wù)，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)層的端到端安全保證。
5.更好的支持QoS
IPv6報(bào)頭中新增了“業(yè)務(wù)流類別”字段，通過它實(shí)現(xiàn)對(duì)關(guān)鍵用戶和應(yīng)用的優(yōu)先服務(wù)，數(shù)據(jù)在傳輸過程中各節(jié)點(diǎn)就可以識(shí)別和分開處理任何的IP地址流，因此它比IPV4具有更好的服務(wù)質(zhì)量，并能更好地支持網(wǎng)上新出現(xiàn)的業(yè)務(wù)，IPv6在帶寬、延遲和抖動(dòng)上能提供良好的質(zhì)量保證。
6.支持即插即用和移動(dòng)性
在IPV6中增加了無狀態(tài)自動(dòng)配置服務(wù)，設(shè)備連入網(wǎng)絡(luò)時(shí)通過自動(dòng)配置可自動(dòng)獲取IP地址和必要的參數(shù)，實(shí)現(xiàn)即插即用、智能聯(lián)網(wǎng)的功能，既簡化了網(wǎng)絡(luò)的管理又降低了網(wǎng)絡(luò)地址規(guī)劃的難度，對(duì)節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)提供了很大的支持。

二、IPv6發(fā)展階段
根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展過程和趨勢(shì)以及IPv6的特點(diǎn)，其發(fā)展演進(jìn)過程可大致分為三個(gè)過程[2-3]：
1.IPv6發(fā)展初級(jí)階段
IPv4網(wǎng)絡(luò)占有主導(dǎo)地位，IPv6網(wǎng)絡(luò)零星分布于網(wǎng)絡(luò)中形似孤島，絕大部分應(yīng)用仍基于IPv4，IPv6主要作為研究和實(shí)驗(yàn)使用。此時(shí)，大量采用隧道技術(shù)將各IPv6孤島互聯(lián)。
2.IPv6與IPv4共存階段
IPv6被廣泛應(yīng)用且規(guī)模不斷擴(kuò)大，純IPv6網(wǎng)絡(luò)與純IPv4網(wǎng)絡(luò)并存，基于IPv6的傳統(tǒng)業(yè)務(wù)逐漸開始部署，因此IPv6overIPv4隧道技術(shù)仍然需要，同時(shí)還需要IPv4overIPv6隧道技術(shù)或者協(xié)議轉(zhuǎn)換技術(shù)。
3.IPv6主導(dǎo)階段
純IPv6網(wǎng)絡(luò)最終形成，基于IPv6的各種新型業(yè)務(wù)開始成為業(yè)務(wù)主流，只剩下少數(shù)的IPv4站點(diǎn)成為“IPv4孤島”。與初級(jí)階段類似，使用隧道技術(shù)將IPv4網(wǎng)絡(luò)連通，此時(shí)的隧道技術(shù)是IPv4overIPv6。

三、校園網(wǎng)升級(jí)策略與過渡技術(shù)
1．校園網(wǎng)升級(jí)策略
多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展，原有的基于IPv4協(xié)議的校園已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足各院校生員日益增加的需求，為使校園網(wǎng)成為高效、舒適、便利及安全教學(xué)的學(xué)習(xí)環(huán)境，基于IPV6建設(shè)及過渡已迫在眉睫。IPv6網(wǎng)絡(luò)升級(jí)應(yīng)該在IPv4網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)上，盡可能利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資源來完成建設(shè)，在此階段中有3個(gè)問題需要注意，一是如何充分利用現(xiàn)有的IPv4資源，節(jié)約成本并保護(hù)原使用者的利益；二是在實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備互聯(lián)互通的同時(shí)實(shí)現(xiàn)信息高效無縫傳遞；三是IPv4向IPv6的實(shí)現(xiàn)應(yīng)該是逐步的和漸進(jìn)的，而且盡可能地簡便。
校園網(wǎng)絡(luò)的IPv6部署是個(gè)長期的、循序漸進(jìn)的過程，應(yīng)該本著建立一個(gè)可靠的、可管理的、安全和高效的IP網(wǎng)絡(luò)解決方案而分布實(shí)施應(yīng)用。建議校園網(wǎng)采用同時(shí)支持IPv6/IPv4的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行組網(wǎng)建設(shè)，使得校園網(wǎng)平臺(tái)同時(shí)支持兩種業(yè)務(wù)流的承載和互通。如果考慮減少設(shè)備投資，可以用服務(wù)器模擬路由器作為邊界的雙棧設(shè)備。校園網(wǎng)核心采用支持雙棧的交換機(jī)，一般而言需要購買新的雙棧設(shè)備，少數(shù)設(shè)備可以通過升級(jí)軟件直接支持雙棧[4-5]。
出現(xiàn)的業(yè)務(wù)可通過以下方式實(shí)現(xiàn)互通：
（1）內(nèi)部IPv6與IPv6、內(nèi)部IPv4與IPv4業(yè)務(wù)：可通過雙棧直接互通，無協(xié)議轉(zhuǎn)換。
（2）內(nèi)部IPv6與外部IPv4、內(nèi)部IPv4與外部IPv6：可通過雙棧邊界路由器進(jìn)行NAT-PT與外部互通
（3）內(nèi)部IPv6與外部lPv6：可通過邊界路由器經(jīng)核心設(shè)備直接與CERNET2連通，或者使用隧道與非直連的IPv6孤島互通。

2．IPv6過渡技術(shù)
在過渡時(shí)期，要解決相互通信的問題無非兩類：第一類就是IPv6之間互相通信的問題；第二類就是解決IPv6與IPv4之間的通信問題。目前，主要有16種過渡技術(shù)。其中，基本過渡技術(shù)有兩種：雙棧和隧道[6-9]。
（1）雙協(xié)議棧(dualstack)
雙協(xié)議棧技術(shù)是在指在終端設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上既安裝IPv4又安裝IPv6的協(xié)議棧，從而實(shí)現(xiàn)使用IPv4或IPv6的節(jié)點(diǎn)間的信息互通。雙棧節(jié)點(diǎn)與IPv4節(jié)點(diǎn)通訊時(shí)使用IPv4協(xié)議棧，與IPv6節(jié)點(diǎn)通訊時(shí)使用IPv6協(xié)議棧。

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