《硅谷》杂志：高校IPv6校园网的规划设计 |
| 2013-01-21 14:43 作者：姜 楠 来源：硅谷网-《硅谷》杂志 HV： 编辑： 【搜索试试】
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据《硅谷》杂志2012年第21期刊文称，在探讨IPv6的过渡技术原理和参考国内部分重点高校校园网的网络部署情况基础上，根据内蒙古民族大学校园网的网络状况，规划设计一个高校校园网的IPv6网络解决方案。结合内蒙古民族大学IPv6网络的建设过程，从IPv6升级方案和实施方案等方面进行详细阐述，在校园主干网和接入网进行部署并连通CERNET2。
关键词：IPv6；校园网；隧道；路由
0引言
IETF（因特网工程委员会）于1994年正式提出了IPv6协议。该协议拥有了全新的协议头格式，巨大的地址空间，全新的地址配置方式，更好的QoS支持，内置的安全性，全新的邻居发现协议，良好的扩展性和内置的移动性等特点，使其较原有的IPv4协议具有更大的优势。
本文结合我校IPv6校园网建设工程，提出了一种高校校园网中建设IPv6网络的设计方案，并对规划设计过程进行了详细的阐述。
1IPv4到IPv6的过渡策略
过渡策略重点是研究如何将校园网网络协议从IPv4协议平滑过渡到IPv6协议。在过渡策略的设计规划中应该分步并循序渐进的进行，校园网数十年来在IPv4网络上已经进行了大量的投资，应该尽量使原IPv4网络设备可以继续使用。目前，已经成熟使用的过渡方案主要有如下几种：
1.1协议翻译
IPv4节点主机与纯IPv6节点主机由于IP层协议的设计结构是不相同的，所以不能进行直接通信，若二者进行通信，则在两种网络边界需要使用网络转换设备，通过修改两种IP协议报文头来转换网络地址。需要指出的是，协议转换方法缺乏端到端的安全性等问题，正逐步被淘汰。
1.2双协议栈方式
网络中的节点同时支持IPv4和IPv6协议。由于新的IPv6协议栈主要是针对原有的IPv4协议栈的网络层部分作了较大改动，而传输层协议TCP和UDP则无太大区别，所以双栈节点通常是采用一种双IP层结构来实现的，从而能够同时与两种网络进行通信，故此双协议栈方式是所有过渡协议技术的基础。
1.3隧道技术
隧道协议是使用IPv4协议做为承载协议，要发送的IPv6数据包经过IPv4数据包的封装后又通过IPv4网络将这些封装了的数据包发送到目标IPv4节点，目标节点接收数据包后拆封数据包并剥离出被封装的IPv6数据包，传输到上层协议，以完成通信。隧道技术是目前业界最具有普遍意义的过渡策略，它在技术上较为容易实现，在现实应用中更多被应用在纯IPv6网络孤岛之间的通信。
2IPv4到IPv6过渡原则
内蒙古民族大学根据近年来应用IPv4/IPv6过渡技术的经验，结合我校网络现状和下一步的发展规划，制定了以下关于IPv6的组网方案：
1）更多地发展使用纯IPv6网络。后期所有的公共计算机机房、实验室和自习教室，接入纯IPv6网络或纯IPv6无线网。
2）用IPv4协议做为承载协议，在无直连IPv6链路的情况下，IPv6节点之间使用隧道技术进行通信。
3）支持双协议栈的节点和纯IPv6节点或者纯IPv4的节点通信时，自动选择相对应的协议进行通信；
4）纯IPv6节点和纯IPv4节点之间的互通，使用协议转换或者应用层网关技术。此方案只做为核心节点之间的互通，由于技术已经相对落后，在实施过程中尽量避免使用。
3IPv6校园网的规划
3.1接入网的设计
在现有IPv4校园网络基础上部署IPv6接入网时，IPv4网络的结构不做任何改变，仍然使用原来的IPv4地址，只要求网络中的IPv4主机操作系统可以升级到支持IPv6协议，就可以访问IPv6网络中的资源。后期建立的纯IPv6网络可随时接入IPv6校园网中，以实现最基本的接入服务。双栈主机需要既接入原IPv4网络，又接入新建设的IPv6网络，需在核心路由器上启用ISATAP隧道接入服务，主机无需更改任何配置，可以访问IPv4网络，又可以通过获得ISATAP分配的IPv6地址访问IPv6网络。接入网设计最终将实现所有使用了IPv6协议的新主机都可以随时加入到网络中来，不依赖于主机的接入位置。
3.2核心网的结构与功能
校园网核心网功能的实现是此次IPv6校园网规划设计的关键，它对于能否实现IPv6网络、在今后很长一段时期内继续使用原IPv4网络设备和实现两种网络之间的平稳过渡等问题起着决定性作用。我校IPv6校园网使用两台核心交换机或和一台核心路由器做为骨干网的三台核心设备，部署在三个校区的网络核心层，采用光纤直连的方式形成万兆骨干环网。网络中心所在的北校区使用核心路由器，主要实现校园IPv6网络与CERNET2的隧道连接，其它两个校区的核心设备主要实现纯IPv6用户的接入和做为ISATAP隧道接入服务。三台核心设备组成了IPv6校园网的骨干环网且均支持双协议栈，可以对IPv4协议和IPv6协议均能做到无缝的支持。
3.3隧道技术的应用
内蒙古民族大学IPv6校园网接入CERNET2将采用“6to4”隧道的方式，在出口核心路由器上实现。其它两台骨干设备在校园网内部做为“ISATAP”隧道用户的接入服务。设备站间自动隧道寻址协议----ISATAP，是一种发送IPv4封装的IPv6数据包的转换技术，也是一种地址分配和点到点的自动隧道机制。它适用于在IPv4网络中IPv6主机之间的通信或IPv4网络中IPv6主机接入到IPv6网络的通信。在IPv6校园网内部之所以选择使用“ISATAP”隧道技术不仅终端节点用户配置和使用简单，无需改变终端主机的IP地址，而且能够实现IPv6地址的自动分配，对用户使用技术的要求较低。
3.4路由协议的选择
对于校园网联网的路由器而言，选择路由协议时需精心考虑网络结构的设计。考虑到学校校园网未来发展的要求，决定采用“OSPF”协议作为网络的路由协议。“OSPF”路由协议能够快速收敛，支持无类路由和可变长子网掩码，可划分区域，适合运行在大中型网络中。校园网“OSPF”路由协议将采用多区域的方式，同时运行OSPFv2和OSPFv3，以分别维护IPv4和IPv6两种网络的路由协议。
4结语
为全面部署IPv6校园网，可以采用分步骤进行实施，逐渐将用户从现有网络迁移到新的网络中来，最终实现全部使用IPv6网络。由于每个学校网络的规模和组网的结构各有不同，需要综合考虑校园网的实际情况和发展规划。此外，校园网部署IPv6时还应考虑IPv6网络安全和与下一代互联网、无线网、物联网和云计算等技术相结合。 |
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