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基于IPv6的校園網(wǎng)過渡研究

2009-04-28 07:48劉贛華
關(guān)鍵詞:校園網(wǎng)

劉贛華

摘要:IPv6校園網(wǎng)的建設(shè)是中國下一代互聯(lián)網(wǎng)(CNGI)的重要組成部分。它是在IPv4校園網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的新的建設(shè)。因此,IPv6校園網(wǎng)的規(guī)劃、配置和建設(shè)方案就需要依據(jù)不同高校的網(wǎng)絡(luò)狀況和不同的實(shí)現(xiàn)技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞:IPv6;校園網(wǎng);雙協(xié)議棧;隧道技術(shù);NAT-PT

1前言

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展,作為Internet基石的TCP/IP協(xié)議族正進(jìn)行著一場(chǎng)前所未有的變革。這場(chǎng)變革的起因是IPv4協(xié)議在面對(duì)Internet發(fā)展時(shí)出現(xiàn)越來越多的不足,人們?yōu)榻鉀Q這些不足提出用IPv6(即互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議第6版)協(xié)議取代IPv4協(xié)議。目前基于IPv6的下一代互聯(lián)網(wǎng)成為信息領(lǐng)域各國競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)。

基于IPv6的下一代互聯(lián)網(wǎng)采用長(zhǎng)度為128bit IP地址的IPv6協(xié)議,徹底解決了IPv4地址不足的難題,并且在地址容量、安全性、網(wǎng)絡(luò)管理、移動(dòng)性以及服務(wù)質(zhì)量等方面有明顯的改進(jìn),是下一代互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議采用的核心標(biāo)準(zhǔn)之一。IPv6與IPv4不兼容,但它同所有其他的TCP/IP協(xié)議族中的協(xié)議兼容,即IPv6完全可以取代IPv4。IPv6具有從IPv4的32bit地址擴(kuò)展到128bit的足夠?qū)拸V的地址空間。IPv6能滿足下一代語音、數(shù)據(jù)、視頻融合的通信網(wǎng)絡(luò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的安全、質(zhì)量和移動(dòng)性的要求。同時(shí),IPv6應(yīng)用使每個(gè)人、每個(gè)終端都成為內(nèi)容提供者。并且,IPv6能達(dá)到永遠(yuǎn)在線,使網(wǎng)民之間實(shí)現(xiàn)真正的交互。

中國下一代互聯(lián)網(wǎng)示范項(xiàng)目CNGI(China Next Generation Internet)是由國家發(fā)展改革委員會(huì)牽頭,會(huì)同信息產(chǎn)業(yè)部、科學(xué)技術(shù)部、中國工程院、國家自然科學(xué)基金委員會(huì)、教育部等8大部委聯(lián)合發(fā)起的國家級(jí)專項(xiàng)。CNGI核心網(wǎng)絡(luò)建設(shè)目標(biāo)是通過大規(guī)模IPv6網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的部署實(shí)施及商用探索,在未來的幾年內(nèi),中國將成為以IPv6為基礎(chǔ)的下一代網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的領(lǐng)先國家。Cernet2從2004年主干網(wǎng)正式開通依賴的穩(wěn)定運(yùn)行為下一步的應(yīng)用試驗(yàn)奠定了基礎(chǔ),為更多的學(xué)校提供了一個(gè)基于IPv6技術(shù)的互聯(lián)平臺(tái),使得各學(xué)校具備了自身NGI領(lǐng)域課題研究的先決條件。

本文在目前國內(nèi)外IPv6技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上,對(duì)現(xiàn)有的IPv4網(wǎng)絡(luò)向IPv6網(wǎng)絡(luò)的主流過渡方案,包括雙棧技術(shù)、采用IP數(shù)據(jù)包封裝的隧道技術(shù)等,進(jìn)行分析,圍繞目前的校園網(wǎng)如何構(gòu)建IPv6網(wǎng)絡(luò)平臺(tái),從構(gòu)建模式上將會(huì)有幾種類型,每種類型各自的特點(diǎn)適合什么樣的環(huán)境進(jìn)行詳細(xì)闡述,提出相應(yīng)校園網(wǎng)過渡的實(shí)現(xiàn)方案,希望能夠和大家進(jìn)行交流探討。

2IPv6過渡技術(shù)

目前,國際上研究IPv4到IPv6的轉(zhuǎn)換問題,已提出了很多方案,有一些已經(jīng)相當(dāng)成熟并形成了RFC(Request For Comments),有一些還只是作為草案,有待進(jìn)一步完善。目前基本的過渡技術(shù)機(jī)制有三種:雙協(xié)議棧(RFC 2893 obsolete RFC1933)、隧道技術(shù)(RFC 2893)、NAT-PT(RFC 2766)。

2.1雙協(xié)議棧技術(shù)

設(shè)備同時(shí)啟用IPv4和IPv6協(xié)議棧。因?yàn)閮煞NIP協(xié)議的下層物理平臺(tái)和上層傳輸協(xié)議均相同,這使雙棧成為可能。

雙棧協(xié)議是其它過渡技術(shù)的基礎(chǔ)。實(shí)現(xiàn)IPv6節(jié)點(diǎn)與IPv4節(jié)點(diǎn)互通的最直接的方式是在終端設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)同時(shí)實(shí)現(xiàn)IPv4與IPv6協(xié)議棧。實(shí)現(xiàn)雙棧的節(jié)點(diǎn)可以使用IPv4與IPv4節(jié)點(diǎn)互通,也可以直接使用IPv6與IPv6節(jié)點(diǎn)互通。雙協(xié)議棧是指在節(jié)點(diǎn)中同時(shí)具有IPv4和IPv6兩個(gè)協(xié)議棧,這樣,它既可以收發(fā)IPv4的分組,也可以收發(fā)IPv6的分組。

對(duì)現(xiàn)有路由節(jié)點(diǎn)設(shè)備進(jìn)行升級(jí),使其成為IPv4/IPv6路由器,這樣,IPv6的連接就為本地鏈路,相當(dāng)于IPv4/IPv6存在于相同的物理網(wǎng)絡(luò)上。目前,凡是運(yùn)行IOS 12.2 (l)T的Cisco路由器都支持Ipv6,因此這種方式是可行的。雙棧方案需要為網(wǎng)絡(luò)上的每個(gè)節(jié)點(diǎn)(包括主機(jī)和路由器)分配一個(gè)IPv4和一個(gè)IPv6地址。在網(wǎng)絡(luò)一側(cè)的接入服務(wù)器上實(shí)現(xiàn)雙棧,成為IPv4與IPv6的接入點(diǎn),使終端接入IPv4與IPv6服務(wù),以免在網(wǎng)絡(luò)中使用額外的翻譯器。

雙棧協(xié)議優(yōu)點(diǎn):不需要購置專門的IPv6路由器和鏈路,節(jié)省了硬件投資;核心IPv6路由器之間采用專用本地鏈路,克服了隧道方式的許多缺點(diǎn)。

雙棧協(xié)議缺點(diǎn):由于駐地網(wǎng)原有的網(wǎng)絡(luò)實(shí)際上都是IPv4網(wǎng)絡(luò),要建設(shè)全雙棧網(wǎng)絡(luò),必須將原有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備淘汰棄用,投資過大,并有不同程度的設(shè)備資源浪費(fèi)。實(shí)際上這種模式只適合新建的網(wǎng)絡(luò),并不適合所有的情況。

2.2隧道技術(shù)

隧道技術(shù)提供了一種以現(xiàn)有IPv4路由體系來傳遞IPv6數(shù)據(jù)的方法。

隧道技術(shù)是在一端把IPv6包封裝為IPv4包的數(shù)據(jù)內(nèi)容,然后在另一端解封復(fù)原成IPv6包。即在IPv6網(wǎng)絡(luò)與IPv4網(wǎng)絡(luò)間的隧道入口處,由路由器將IPv6的數(shù)據(jù)分組封裝入IPv4中。IPv4分組的源地址和目的地址分別是隧道入口和出口的IPv4地址。在隧道的出口處再將IPv6分組取出轉(zhuǎn)發(fā)給目的節(jié)點(diǎn)。它只要求在隧道的入口和出口處進(jìn)行修改,對(duì)其他部分沒有要求,因而非常容易實(shí)現(xiàn),并且在封裝/解封的節(jié)點(diǎn)上有IPv4/IPv6雙棧能力。

隧道技術(shù)只需要在隧道的出入口進(jìn)行修改,而對(duì)中間部分沒有特殊要求,較為容易實(shí)現(xiàn)。

隧道技術(shù)優(yōu)點(diǎn):不需要大量的IPv6專用路由器設(shè)備和專用鏈路,可以明顯地減少投資。將IPv4的隧道作為IPv6的虛擬鏈路;充分利用現(xiàn)有組網(wǎng);骨干網(wǎng)內(nèi)部設(shè)備無須升級(jí);符合從邊緣過渡的策略。

隧道技術(shù)缺點(diǎn):需要額外的隧道配置,降低效率,只能實(shí)現(xiàn)v6-v6設(shè)備互連在IPv4網(wǎng)絡(luò)上,配置IPv6隧道是一個(gè)比較麻煩的過程;它不能解決IPv6節(jié)點(diǎn)與JPv4節(jié)點(diǎn)間直接通信的問題。

2.3翻譯機(jī)制的簡(jiǎn)介

網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換/協(xié)議轉(zhuǎn)換技術(shù)NAT-PT(Network Address Translation-Protocol Translation)通過與SIIT協(xié)議轉(zhuǎn)換和傳統(tǒng)的IPv4下的動(dòng)態(tài)地址翻譯(NAT)以及適當(dāng)?shù)膽?yīng)用層網(wǎng)關(guān)(ALG)相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)了只安裝了IPv6的主機(jī)和只安裝了IPv4機(jī)器的大部分應(yīng)用的相互通信。IPv4和IPv6互通轉(zhuǎn)換技術(shù)容許IPv6網(wǎng)絡(luò)和IPV4網(wǎng)絡(luò)之間、IPv6節(jié)點(diǎn)和IPv4節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行互相訪問。此種技術(shù)主要用于在IPv4和IPv6單協(xié)議網(wǎng)絡(luò)間的互聯(lián)和共存。

NAT-PT不必修改已存在的IPv4網(wǎng)就可以訪問外部IPv6網(wǎng),且通過上層協(xié)議映射使大量的IPv6主機(jī)使用同一個(gè)IPv4地址,節(jié)約IPv4地址。但是屬于同一會(huì)話的請(qǐng)求和響應(yīng)必須通過同一個(gè)NAT-PT路由器,否則無法正確通信。

3校園網(wǎng)IPv6的部署

從以上講解的過渡機(jī)制可以看出,每種機(jī)制都不是普遍適用的,都只適用于某一種或幾種特定的網(wǎng)絡(luò)情況,而且常常需要和其他技術(shù)組合使用。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)要綜合考慮各種實(shí)際情況制定合適的過渡策略。

3.1新建校園網(wǎng)

建議采用同時(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。

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