最新基于IPV6的校园网升级研究的分析报告Word文档格式.docx

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IPv6以其在IP地址量、安全性、服务质量、移动性等方面的优势,已经成为下一代互联网的核心技术。

2003年,中国下一代互联网示范工程（CNGI项目）正式启动,标志着中国学术互联网的IPv6之路已经开始。

其中,教育部科技司选择100所全国著名的“211工程”高校承担CNGI高校驻地网项目建设,该项目采用IPv6协议高速接入CNGI-CERNET2主干网,是CNGI示范网络的重要组成部分。

华南师范大学是100所CNGI-CERNET2高校驻地网建设学校之一,文中正是针对大学校园网IPV6技术升级展开研究。

IPv4与IPv6的对比

IPv4,是互联网协议（InternetProtocol,IP）的第4版,也是第一个被广泛使用,构成现今互联网技术基石的协议,其核心价值体现在简单、灵活和开放性。

但随着新应用的不断涌现,传统的IPv4协议已经难以支持互联网的进一步扩张和新业务的特性。

其不足主要体现在几方面:

地址空间即将耗尽、路由表急剧膨胀、缺乏网络服务质量的支持、缺乏对移动服务的支持等。

IPv6[1～3]是IP协议的第6版,它的出现不仅彻底地解决了IP地址不足的问题,同时在地址管理、移动性、安全及多媒体支持方面都有巨大的灵活性。

与IPv4相比,IPv6的优势体现在这几个方面:

简化的报头和灵活的扩展;

地址的自动配置;

采用了内置的IP通信安全协议,在网络层对数据提供分组和加密服务;

支持组播方式;

提供了服务质量保证;

支持即插即用支持真正的移动性等。

IPv4向IPv6的过滤技术

目前校园网的网络教学、资源及其他应用都是基于IPv4协议的,许多路由器、终端设备也不支持IPv6,在相当一段时间内IPv4和IPv6会共存在一个网络环境下。

IPv4向IPv6的过渡要实现平稳的转换,同时尽可能地降低网络的变动对现有用户所增加的工作量。

为此,IETF推荐了双协议栈、隧道技术以及NAT-PT等转换机制[4]IPv4向IPv6过滤技术对比见表1

2　网络现状分析

目前,华南师范大学校园网覆盖了3个校区（石牌校区、大学城校区、南海校区）。

其中大学城校区与石牌校区之间采用两条独立光纤通过双万兆互联,南海校区与石牌校区之间通过租用电信的千兆电路互联。

华南师范大学校园网覆盖了学校的所有的教学、科研、行政办公、教师宿舍、学生宿舍楼宇,网络端口数量超过4万个,用户数达到3万多人。

在设备方面,2004年起,华南师范大学全面更新了校园网设备从核心、汇聚到接入层的各类网络交换机。

目前,石牌校区采用两台高性能双栈交换机FoundryMG8作为核心,4台FoundryRX4作为主汇聚,核心层与汇聚层之间采用双万兆连接;

大学城校区采用两台锐捷8610、一台华为8512及一台FoundryRX4构成核心体系,各交换机间也采用万兆冗余连

接;

南海校区采用锐捷8610作为核心。

其校园网网络拓扑图如图1所示。

校园网出口方面,我校与教育网有多条连接,其中大学城校区有一条万兆及一条千兆连接到广东教科网

大学城汇接中心,并由汇接中心的万兆线路连入CER-NET华南节点;

石牌校区通过一条独立光纤千兆连接CERNET华南节点,另有一条独立光纤千兆连入CERNET2。

在2008年底我校与中国电信正式建立了400Mbps的连接。

早在2005年,我校就成为中日IPv6试验床建设项目承担单位之一,引进了IPv4/IPv6双栈设备,并逐步开展下一代互联网技术的试验和研究;

在网络设备的购置中,我校从长远出发,引进了高端Juniper双栈高性能边界路由器,为华南师范大学校园网向CER-NET2的接入和过渡做好准备。

2007年,我校承担了

CNGI示范网络高校驻地网建设项目,按照项目建设要求,我校在全校范围内逐步推广IPv6的使用范围,目前,我校大学城校区IPv6在接入层得到了普遍支持,石牌校区80%网络接入层也可支持IPv6,达到了项目建设的各项指标。

3　校园网IPv6升级技术方案

华南师范大学校园网IPv6升级[5,6]采用的还是建设同时支持IPv4和IPv6双协议栈网络的技术路线,通过对现有未支持IPv6交换机（接入、汇聚）的升级,努力扩大IPv6网络的覆盖范围,为更多用户提供IPv4/IPv6双栈服务,并逐步实现IPv6访问优先策略。

同时,将建设一个小型纯IPv6子网,为网络中心及校内其他单位开展下一代互联网关键技术试验和应用示范提供试验环境。

出口方面,继续采用两条独立专线分别接入教科网现有的CERNET主干网（IPv4）和CNGI-CERNET2（IPv6）主干网,保证双栈网络的充足带宽。

（1）校园网升级网络拓扑结构设计。

华南师范大学校园网采用环形拓朴,由接入、汇聚、核心三层构成,采用静态路由和OSPFv3相结合的路由方案,网络骨干采用10Gbps链路连接,汇聚到接入层采用1Gbps链路连接,接入层交换机到用户桌面采用100Mbps连接,部分节点实现千兆到桌面。

升级后的校园网拓扑如图2所示。

（2）纯IPv6子网建设。

我校计划在大学城校区教学大楼建立一个支持超过1000个用户的纯IPv6子网,并将教学大楼里面的

学生机房（超过1200台电脑）建设成纯IPv6子网,为网络中心以及校内其他单位开展下一代互联网关键技术的研究、试验及示范提供环境。

该大楼纯IPv6网络将与大学城核心交换机RG8610连接,采用OSPFv3或者静态路由方式实现路由选择,子网的地址获得采用有状态的IPv6DHCP地址分配技术实现。

纯IPv6子网的具体网络拓扑图如图3所示。

图3　纯IPv6子网网络拓扑图纯IPv6子网对于校内外IPv4资源的访问采用透明网关技术[7]实现。

纯IPv6用户可通过IPv6网络经过IPv6透明网关访问所有IPv4站点,通过此网关可达到较好的访问效果。

（3）三校区地址规划。

我校IPv6驻地网地址段为2001:

da8:

200b:

:

/48,在IPv6技术升级中,我校IPv4地址分配方案保持不变,对三个校区的IPv6地址进行了详细的规划分配（见表2）。

（4）IPv6路由设计[8]。

1）单播IPv6路由设计。

华南师范大学校园网IPv6的路由设计,充分考虑用户使用习惯、网络中心管理的统一性和方便性、主流的应用模式、协议支持的广泛程度等因素,IPv6单播

的路由设计我校将采用静态路由和OSPFv3相结合的方式,实现路由的冗余,简化校内业务子网总多带来的管理困扰和维护开销。

2）组播IPv6路由设计。

IPv6对组播有很好的支持,并分配了大量的组播地址空间。

在校园网中,随着IPTV、视频点播等应用的大规模开展,校园网中组播技术的应用越来越广泛了。

组播技术的广泛应用,

将推动IPv6技术在校园网中大规模的开展。

我校校园网整体范围内计划采用双栈技术组播。

双栈的组播实际上是IPv4和IPv6组播网的叠加。

将组播源配置成双栈,同时向

IPv4组和IPv6组发送数据流,使运行不同协议栈的所有主机都能接收组播报文。

IPv4和IPv6组播能同时运行在路由器和主机上,并且能同时存在于同一网络链路;

路由器也能同时成为IPv4组和IPv6组的汇聚点（RP）。

因此双栈网络上IPv4和IPv6组播可以同时部署。

同时,在纯IPv6试验环境中部署组播进行试验。

设备的核心、汇聚、接入均采用支持IPv6的设备,同时组播源采用IPv6组发

能性,并且大于门限值α,所以将Rp3作为响应结果输出。

第二种情况,即所有的响应有着不同发生的概率,出错服务器产生此种响应的概率相同出现的时候,由计算结果可以看出出现的最大可能性不再是Rp3而是Rp5,并且大于门限值α,因此把Rp5作为最终的输出结果输出。

第三种情况,即所有的响应有着相同的发生的概率,出错服务器产生此种响应的概率不相同,由计算结果可以看出出现的最大可能性不再是Rp3而是Rp5,因此把Rp5作为最终的输出结果进行输出。

由此可见对ri进行细微的改变,Rp5是正确的可能性由不

到0.11上升到0.72。

应用普通的大数表决算法产生的输出是Rp3,普通的大数表决算法没有考虑到每个错误服务器产生响应的概率是改变的,它们产生错误的结果作为输出的概率达到了3/4,出现了低的准确性。

3　结束语

基于概率的入侵容忍表决机制实现了系统的安全性、可靠性,为系统提供了容忍入侵能力,与普通大数表决方法相比,基于概率的表决能输出更准确的响应结果。

显然,文中提出的这种容忍入侵结构与模型具有一定的理论价值和实验应用价值,特别适合应用于对系统准确性、可靠性、可生存性的分布式环境中。

送组播数据,在小规模的范围内采用IPv6PIM-DM

的部署方式,配置和管理较为容易。

（5）接入主干网设计。

在石牌校区采用两条1Gbps独立光纤分别接入教科网现有的CERNET主干网华南核心节点华南理工大学和CNGI-CERNET2主干网华南核心节点华南理工大学,目前线路已经正常使用。

在纯IPv6子网建设中,我校将把大学城校区到大学城汇接中心的出口也升级为双栈协议,并通过动态路由协议实现多路由出口。

4　结束语

目前,我校已经完成了校园网IPv6的升级部署,而我校CNGI驻地网建设子项目也已经顺利通过验收。

通过CNGI驻地网子项目建设,我校校园网出口完成与下一代互联网的高速对接,各项基础设施已逐步升级更新,IPv6试验和应用范围逐步扩大,各项IPv6的应用开始逐步实施。

接下来将进一步完善IPv6网络服务与网络管理,进一步研发IPv6应用系

统,在新一代IPv6网络上实施高性能流媒体传输应用等,为我校启动下一代互联网的全面建设和应用及进一步参与国家下一代互联网的研究积极做好准备工作。