关于高校校园网从IPv4到IPv6演进的技术讨论

1、摘要:经过多年的发展，IPv4网络和应用已经广泛深入到我们的工作和生活中，IPv6是即将普及的下一代互联网协议，其协议的标准已经成型，以IPv6技术为代表的下一代高校校园网对网络的安全、质量和移动性都提出了更高的要求。本文将根据目前高校校园网的实际，重点讨论几种高校校园网的过渡技术及方案。关键词：IPv6双协议栈隧道技术NAT-PT过渡策略、高校校园网过渡到IPv6的主要技术高校校园网过渡到下一代网络的演进总体分为两部分：在网络的核心层部署IPv6,即建立IPv6核心网；在网络边缘接入网部分部署IPv6。Internet工程组IETF研究了IPv4向IPv6过渡的策略，而且保证了IPv4与IP

2、v6互连互通，并有针对性提出了解决方案，目前公认的过渡解决方案有如下三种。（一双协议栈（DualStacko双IP协议栈是在一个IPv6网络节点上同时使用IPv4栈和IPv6栈两个协议栈，因为网络层同时支持IPv4和IPv6协议，所以可收发IPv4和IPv6两种IP数据报，这就是双协议栈技术的工作机理。双协议栈的解决方案就是在一个路由器设备中维护IPv6和IPv4两套路由协议栈，使网络中的主机可以分别支持IPv6和IPv4协议，也可以同时支持这两种协议。双协议栈使IPv4网络能够以可控的速度向IPv6迁移,在过渡的初始阶段，路由器可以只运行有关IPv4的路由协议,对于兼容IPv4地址的IPv6

3、数据报的转发完全按照以前IPv4的转发方式进行。但这种方式有一些缺陷，它的路由协议不能生成新地址方式的IPv6路由条目，需要给每个网络设备同时分配IPv4和IPv6地址，无法解决IPv4地址的枯竭问题。另外对于以前未经改造的IPv4路由器不适用，原有的IPv4主机不能和新的IPv6主机通信。（二隧道技术（Tunnel。隧道技术是IPv4与IPv6共存的最主要技术。随着IPv6的发展，出现了许多局部的IPv6网络，IPv4网络仿佛茫茫的大海，而这些IPv6网络环境就是被大海分割出来的一个个孤立的小岛”将这些孤立的“IPv6ft”相互连通必须使用隧道技术。所谓隧道,就是路由器将IPv6数据分组封装

4、入IPv4,IPv4分组的源地址和目的地址分别对应隧道入口和出口IPv4地址，使IPv6数据分组能在已有的IPv4路由器上传输，隧道对于源站点和目的站点是透明的。在隧道的出口出，再将IPv6分组取出转发给目的站点。隧道技术只要求在隧道的入口和出口进行修改,对其他部分没有要求，因此比较容易实现。隧道只起到物理通道的作 却扩大而成为大陆”的过程。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,网络从IPv4向IPv6演进的过程就是这些小岛”渐隧道技术巧妙地利用了现有的IPv4网络，在IPv4向但是，隧道技术不能实现IPv6节点和IPv4节点之IPv6演进的初期应用非常广温

5、的相互通信。（三协议转换（NAT-PT-（NetworkAddressTranslation-ProtocolTranslationoIPv6节点之间转换IP报头的地址，同时根据协议的不同对分组作相应的语义翻译。NAT-PT是SHT（StatelessIP/ICMPTranslation技术和IPv4网络中NAT技术的结合，它是利用SHT的地址映射，同时将IPv6和IPv4的地址映射由静态变为动燕丁军IPv4地址不足的问题。高校校园网过渡方案分析CERNET2主干网采用纯IPv6协议，但是目前各高校的校园网建设基本上还是遵照IPv4协议,CERNET2从试验走向运营的第一道难题就是高校网络的I

6、Pv4到IPv6的过渡问题。在IPv6完全取代IPv4之前,这两种协议将不可避免的有相当长的共存时期。目前校园网过渡到IPv6有三种类型：IPv4校园网和CERNET2的互通;纯IPv6校园网络和CERNET2的互通;双栈IPv6/IPv4网络。（一IPv4校园网和CERNET2的互通（老校园网模式。这种模式是老校园网模式的升级和改造，目前比较普遍。由于目前大部分高校的IPv4协议校园网的设备没有IPv6功能，也不能升级到IPv6,这种模式的升级和改造应从保护用户的IPv4投资为出发点，尽量减少对原有线路的改造，又要考虑原有用户方便接入IPv6网络。那么可以保留原有的IPv4网络，只是在核心层

7、中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。同时，通过互通技术，实现和原有IPv4互通，把较少的资金投入到实现IPv6业务的承载。匚纯IPv6校园网络和CERNET2的互通（部分新建校园网模式。这是部分新建校园网模式，需要重新建设支持IPv6业务核心层和汇聚层，形成双核心汇聚网络，IPv4业务可以由原有网络转发，IPv6业务经由新核心进行转发。出口路由器通过软件升级支持IPv6或者更换为双栈路由器。部分新建模式可以高效的支持大容量IPv6数据的转发，但存在投资成本相对昂贵的情况，特别是在网络规模较大、核心汇聚层较多的情况下，需要投入较多的资金购买

8、设备。（三双栈IPv4/IPv6网络（新建校园网模式。实现IPv6节点与IPv4节点互通的最直接的方式是在IPv6节点中加入IPv4协议栈，或者在IPv4节点中加入IPv6协议栈。具有双协议栈的节点称作“IPv6/IPv4节点”这些节点既可以收发IPv4数据包，也可以收发IPv6数据包。它们可以使用IPv4协议与IPv4节点互通，也可以直接使用IPv6协议与IPv6节点互通。如果是新建校园网，建议采用同时支持1Pv6/IPv4的网络设备进行组网建设，使得校园网平台同时支持两种业务流的承载和互通。新建校园网IPv6解决方案，利用支持网络处理器的三层交换机作为核心双栈设备，汇聚层采用IPv6交换机

9、或双栈路由器实现，出口采用高效双栈路由器，实现与IPv6网和IPv4网的互通。此方案同时支持IPv6/IPv4两种业务流，不会影响目前高校主要的IPv4业务，具备硬件的IPv6/IPv4线速转发能力，满足高校在IPv6应用时的不同网络环境。结语双栈技术是所有过渡技术中最基本的技术，所以高校校园网采用双协议栈的技术是毫无疑问的。但如果单独使用双栈技术来实现互通，主要的问题就是投资大，需要将所有需要实现IPv4网络和IPv6网络互通的IPv4和IPv6节点升级为双栈节点。为了节约投资，可以采用的一个有效的改进方法是将双栈技术和其他技术结合，在关键节点使用双栈技术，达到事半功倍的效果。在IPv4网络向IPv6网络的演进过程中，除了主机、路由器以及网络结构都必须更新，还需要有大量软件的开发和升级，同时必须克服由于路由设备、接入设备更换和升级带来的诸如IPv4与IPv6互通、协议