Ipv6与新一代校园网建设叶波（沈阳大学新民师范学院，沈阳 110300）【摘要】随着互联网客户的逐年增多，IPv4地址问题日趋严重，互联网向IPv6过渡已是大势所趋。
本文着重论述了IPv6、IPv4向IPv6的过渡技术以及IPv6与新一代校园网建设的相关问题。
【关键词】IPv6 IPv6过渡技术新一代校园网建设中图分类号：TP393文献标识码：A 文章编号：1 引言随着互联网用户的迅速膨胀，IPv4地址空间将在近两年内被耗尽。
面对网络对IP地址的巨大需求，IPv4显然无法满足。
除了IP地址问题，IPv4还存在着路由表庞大、QoS和移动性支持不够等一系列问题。
正是如此，IPv6必将取代IPv4，成为下一代互联网的核心协议，这已经是不争的事实。
但是必须在IPv4地址枯竭之前逐步引进IPv6，经过IPv6与IPv4的共存时代，最终全面平稳的过渡到IPv6。
以IPv6技术为代表的下一代互联网的应运而生，将对我国教育的信息化特别是高等教育的信息化产生不可估量的作用。
同时对新一代校园网的建设、IPv4如何平稳的过渡到IPv6、安全与管理提出了新的挑战。
2、IPv6技术目前的互联网采用的是TCP/IP协议,核心协议之一就是IP地址编码协议。
现有的互联网是在IPv4协议的基础上运行。
IPV6是Internet Protocol Version 6的缩写，是IETF（Internet Engineering Task Force）设计的新一代网际协议。
它的提出最初是因为随着互联网的迅速发展，IPv4定义的有限地址空间将被耗尽，地址空间的不足必将影响互联网的进一步发展。
为了扩大地址空间，拟通过IPv6重新定义地址空间。
IPv4采用32位地址长度，只有大约43亿个地址，估计在2005～2010年间将被分配完毕，而IPv6采用128位地址长度，能产生2 的128次方个IP地址,其资源几乎是无穷的。
在IPv6的设计过程中除了一劳永逸地解决地址短缺问题以外，还考虑了在IPv4中解决不好的其它问题。
IPv6的主要优势体现在以下几方面：扩大地址空间、提高网络的整体吞吐量、改善服务质量(QoS)、安全性有更好的保证、支持即插即用和移动性、更好实现多播功能。
3、IPV4向IPV6过渡技术目前主要有3种解决过渡问题的基本技术：双协议栈、隧道技术、NAT-PT（地址/协议转换）。
3.1 IPv4/IPv6双协议栈（dual stack）双协议栈（以下简称为“双栈”）技术是在指在终端设备和网络节点上既安装IPv4又安装IPv6的协议栈。
从而实现使用IPv4或IPv6的节点间的信息互通。
支持IPv4/IPv6双栈的路由器，作为核心层边缘设备支持向IPv6的平滑过渡。
双栈方式的工作机制可以简单描述为：链路层解析出接收到的数据包的数据段，拆开并检查包头。
如果IPv4/IPv6包头中的第一个字段，即IP包的版本号是4，该包就由IPv4的协议栈来处理；如果版本号是6，则由IPv6的协议栈处理。
IPv4/IPv6双协议栈的工作过程如图所示。
IPv4和IPv6的双协议栈应用双栈机制是使IPv6节点与IPv4节点兼容的最直接的方式，互通性好，易于理解。
但是双协议栈的使用将增加内存负荷和CPU占用率，降低设备的性能，也不能解决地址紧缺问题。
同时由于需要双路由基础设施，这种方式反而增加了网络的复杂度。
3.2 隧道（tunneling）技术随着IPv6网络的发展，出现了许多局部的IPv6网络。
为了实现这些孤立的IPv6网络之间的互通，采用隧道技术。
隧道技术是在IPv6网络与IPv4网络间的隧道入口处，由路由器将IPv6的数据分组封装入到IPv4分组中。
IPv4分组的源地址和目的地址分别是隧道入口和出口的IPv4地址。
在隧道的出口处拆封IPv4分组并剥离出IPv6数据包。
隧道技术的优点在于隧道的透明性，IPv6主机之间的通信可以忽略隧道的存在，隧道只起到物理通道的作用。
在IPv6发展初期，隧道技术穿越现存IPv4因特网实现了IPv6孤岛间的互通，从而逐步扩大了IPv6的实现范围，因而是IPv4向IPv6过渡初期最易于采用的技术。
根据隧道节点的组成情况，隧道可分为以下4种类型：路由器—路由器隧道、路由器—主机隧道、主机—主机隧道、主机—路由器隧道。
在实践中，根据隧道建立的方式不同，隧道技术可分为：构造隧道、自动配置隧道、组播隧道以及IPv6 to IPv4隧道。
为简化隧道的配置，提供自动的配置手段，以提高配置隧道的扩展性，采用隧道代理（TB）。
隧道代理的主要功能是：根据用户（双栈结点）的要求建立、更改和拆除隧道；在多个隧道服务器中选择一个作为TEP（tunnel end point）IPv6地址，以实现负载均衡；负责将用户的IPv6地址和名字信息存放到DNS（域名服务器）里，实现节点IPv6的域名解析。
从这个意义上说，TB可以看作是一个虚拟的IPv6 ISP，它为已经连接到IPv4网络上的用户即TB的客户提供了连接到IPv6网络的一种便捷方式。
3.3 NAT-PT（地址/协议转换）NAT-PT（地址/协议转换）是附带协议转换器的网络地址转换，用于IPV4网络IPV6网络之间，主要是通过修改协议报文头来转换网络地址，使它们能够互通。
NAT-PT技术通过将IPV6到IPV4的地址映射由静态变为动态，从而缓解IPV4地址短缺带来的问题，但由于NAT-PT需要转换IP数据包的头标，带来的问题是破坏了端到端的服务，有可能限制业务提供平台的容量和扩展性，从而可能成为网络性能的瓶颈。
4、IPV6发展态势当前是大量的IPv4网络，随着IPv6 的部署，很长一段时间是IPv4 与IPv6 共存的过渡阶段。
因此IPv6 的发展将经历以下三个阶段：● IPv6 发展初期阶段在IPv6 网络部署初期，IPv6 站点的规模不大，因此在IPv4 网络中形成了一个个“IPv6 孤岛”。
业务应用上以原有的IPv4 应用为主，需要保证IPv6 站点与IPv4 网络之间的通信，以及IPv6 站点之间的互连。
●IPv6 与IPv4 共存阶段随着IPv6 网络规模的扩大，纯IPv6 网络与纯IPv4 网络并存。
基于IPv6 的传统业务逐渐开始大量部署，需要保证IPv6 与IPv4 之间的通信。
●IPv6 主导阶段纯IPv6 网络最终形成，原有的IPv4 网络大部分升级为IPv6，只剩下少数的IPv4 站点成为“IPv4 孤岛”。
此时适用于IPv6 的各种新型业务开始成为主流业务。
5、IPv6与新一代校园网建设5.1 新建校园网新建校园网要考虑支持IPv6，建议采用同时支持IPv4和IPv6两种协议的网络设备进行组网建设，使校园网能同时支持两种协议，这样既保证了现有大量网络资源的正常使用,也为校园网向新一代IPv6网络过渡奠定了基础。
关于双栈模式的具体实施，我们可以选择支持双栈的三层交换机作为校园网核心设备，汇聚层采用IPv6 ready三层交换机或双栈路由器，出口采用高效双栈路由器实现IPv6网络和IPv4网络的互通。
此方案同时支持IPv6/ IPv4两种业务流，不影响目前学校主要的IPv4业务，并且能够实现硬件的IPv6/ IPv4线速转发能力、以及多种隧道和互通技术，满足学校在IPv6应用时的不同网络环境需求。
5.2、原校园网的升级改造原校园网改造升级为IPv6网时，应考虑逐步过渡的模式，要考虑旧设备利用的问题，能采用软件升级的尽量采用软件升级，不能升级的建议采用更换核心设备。
老的网络设备下放使用，逐步淘汰。
5.2.1老校园网部署IPv6网络-部分新建模式原有校园网如果要升级支持IPv6业务,涉及到的因素较为复杂，考虑方面较多。
一般来讲，如果原有设备可以通过升级方式支持IPv6业务，则与上述新建模式类似。
但这种情况较为少见，因为大部分学校采用交换机组网，而交换机基于ASIC技术，对于还处于不断变化阶段的IPv6技术，基本没有成熟的芯片支持，所以厂家也不可能预先将IPv6技术做到芯片中。
比较普遍的情况是要对网络设备进行更换，部分新建模式就是其中一种方式。
部分新建模式建议重新建设支持IPv6业务核心层和汇聚层，达到双核心汇聚网络，IPv4业务可以经由原有网络转发，IPv6业务经由新核心进行转发。
出口路由器进行软件升级支持IPv6或者更换性能更高的双栈路由器。
因此我们可以采用双栈核心交换机、汇聚层IPV6 Ready交换机和出口双栈路由器，实现高效线速转发。
部分新建模式可以高效的支持大容量IPv6数据的转发，业务支持性能较高，但存在投资成本相对昂贵的情况，特别当网络规模较大、核心汇聚层次较多的情况下，需要投入较高购买设备成本。
5.2.2 老校园网部署IPv6网络-隧道模式由于原来的IPv4设备没有IPv6功能，或者不能升级到IPv6。
因此为了保护用户的IPv4投资，同时让新增用户使用IPv6，可以对原有IPv4网络不进行改造，在核心增加一台双栈三层交换机通过隧道技术和IPv6网络进行互通，使数据穿越原有的IPv4网络，通过互通技术，实现和原有IPv4互通，实现访问原有IPv4网络资源。
选择支持硬件隧道转换的双栈设备,提升IPv6业务流的转发效率。
利用隧道技术升级原校园网可以实现较少的资金投入实现IPv6业务的承载，但存在单点瓶颈的问题。
因为所有的IPv6主机和IPv6孤岛都通过隧道与核心双栈设备互通，核心双栈设备承担所有隧道的终结处理和包转换，存在单点效率降低问题，不能适应大规模组网应用。
6、结语：互联网向IPv6过渡是网络技术发展的必然结果。
新一代校园网建设如何跟上时代的要求、如何在原有校区升级支持、如何平滑过渡就成了我们必须思考的问题。
从现有的几种过渡技术上看，每种技术都各有优点，也都存在缺点，在从IPv4到IPv6的升级过程中，究竟采用何种技术方案，各学校应结合自己的实际情况来决定。
最终选定性价比最高的校园网升级方案。
使改造后的校园网既可以为师生提供IPv6接入服务，还可以实现与现有IPv4校园网的兼容，为最终过渡到纯IPv6的新一代校园网做准备。
参考文献：[1]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,2007,11：102-103.[2]过晓明.IPV6协议下高校校园网的接入技术研究[J].CMEE中国现代教育装备,2005,12：37-38.。
