【正文】 (2)即使僅對 16位的站點級 (SLA ID)地址空間進(jìn)行單一層次的子網(wǎng)劃分也有2^16 的子網(wǎng)，該數(shù)字對于目前和將來一段時期校園網(wǎng)的 IPv6 建設(shè)己相當(dāng)大。 (3)將來的服務(wù)保留地址塊。 圖 61 地址規(guī)劃規(guī)則 基于地域的規(guī) 劃 傳統(tǒng)的 IPv4 的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境里 ,網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計者往往根據(jù)地域 ,功能模塊的區(qū)別來規(guī)劃 IP 地址 ,使網(wǎng)絡(luò)管理更加直觀和方便 ,也便于路由的匯聚 ,組播的應(yīng)用 .但是傳統(tǒng)的地域規(guī)劃方法有很多應(yīng)用得不到區(qū)分對待 ,功能不夠細(xì)化 ,網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用效率應(yīng)用不高。 B 區(qū)5 棟為研究生公寓。 該?，F(xiàn)有建筑的信息點統(tǒng)計如下： 網(wǎng)絡(luò)中心：服務(wù)器 100 個 辦公區(qū) 30 個，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備互連 50 個。 支持 BackboneFast, UplinkFast, PortFast, 縮短 STP 收斂時間，提高網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)速度。 4)連接到教學(xué)樓、行政科研、科教實驗、圖書館、會議中心、課題研究 6 個信息節(jié)點需 6個 1000M 光口 第 18 頁 共 34 頁 5)連接到校園網(wǎng)邊界需 1個 1000M 光口 核 心 層 單 臺 設(shè) 備 背 板 需 求 為 ： （ 10+5+1+24 ）*2*1000M+6*2*10000M=3120xxM=312Gbps。 上連方案：采用雙上連方案，只為頭棧、尾棧交換機(jī)配置千兆模塊模塊，每模塊采用 GC 技術(shù)進(jìn)行 33 捆綁，那么一個堆疊陣列共需 6個 1000M 端口。 接入層背板 需求分別 為： 24*2*100M+2*2*1000M=8800M。 (2)我們?yōu)閷W(xué)生公寓 B區(qū)的建筑級 VLAN定義一個生成樹實例，通過改變橋優(yōu)先級，讓 S2 成為根橋，使 ga0/2 成為阻塞狀態(tài)，使 8 個 VLAN 實例 2的流量從 ga0/1 經(jīng)備份鏈路到達(dá)根橋。 圖 55 軟件操作界面 該管理系統(tǒng)具有以下特性： (1)全部 Cisco 設(shè)備支持，支持 IPv6 (2)詳細(xì)設(shè)備外觀圖形有助于微小故障的迅速定位 (3)簡單的點擊配置多個端口和參數(shù) (4)迅速啟動實時監(jiān)控 (5)易于使用的基于 Windows 的互連網(wǎng)管理應(yīng)用套件 (6)支持記費(fèi)和用戶認(rèn)證功能 (7)帶有多個管理級別的安全的 SNMP 管理系統(tǒng) 基于這套管理系統(tǒng)，我們可以在網(wǎng)絡(luò)中實施 IP 地址， MAC 地址，以及端口的綁定，實現(xiàn)安全認(rèn)證到桌面，不但可以確保用戶入網(wǎng)時身份唯一，而且有效避免了 IP 沖突。這樣，我們可以最大化保護(hù)投資，物盡其用。 根據(jù)我們估算，核心設(shè)備應(yīng)至少提供 64 個千兆以太網(wǎng)口的無阻塞交換能力，即核心路由交換機(jī)的背板帶寬不小于 128Gbps和最大化背板需求 1000G/2=500G；Cisco WSC6506 三層交換機(jī)背板為 720Gbps 滿足 DR 大學(xué)對于核心設(shè)備的需求。 該過度進(jìn)程中我們?nèi)伪３诌?輯上的 IPv4 核心網(wǎng)不變，在該結(jié)構(gòu)上使用 6to4隧道結(jié)構(gòu)，各分支節(jié)點的匯聚設(shè)備將配置成 6to4 路由器，使隧道覆蓋整個大學(xué)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，完成過渡時期的全網(wǎng)解決方案。采用用隧道機(jī)制 ,使 IPv6 穿越校園原有的 IPv4 核心網(wǎng)進(jìn)行傳輸，構(gòu)成小規(guī)模的隧道傳輸結(jié)構(gòu)，使 IPv6 孤島能相互通信。 (9)要求在學(xué)校規(guī)模不斷擴(kuò)大中，用戶數(shù)在持續(xù)增加，要求網(wǎng)絡(luò)具有很好的 擴(kuò)展性，能夠根據(jù)需要逐步平滑升級到萬兆的骨干連接。要求強(qiáng)大和完整的第三層交換能力，支持今后的視頻點播、電視電話會議等寬帶多媒體應(yīng)用。網(wǎng)絡(luò)需要統(tǒng)一管理，是 DR 大學(xué)急需解決的問題之一。容易發(fā)生單點故障而影響整個網(wǎng)絡(luò)的可用性?，F(xiàn)有主分支網(wǎng)節(jié)點 5 個。 (1)核心層 DR大學(xué)校園網(wǎng)初期采用的為不完全的 3層結(jié)構(gòu)，既核心和匯聚 /接入混用，中心采用 Cisco 的 7206 路由器和 Cisco WSC4503 交換機(jī) 作為中心節(jié)點。 4 建設(shè)原則及原有網(wǎng)絡(luò)分析 建設(shè)原則 校園網(wǎng)的建設(shè)要為學(xué)校的根本利益服務(wù)，要使校園網(wǎng)在學(xué)校的人才培養(yǎng)、學(xué)科建設(shè)和科研工作方面發(fā)揮最大作用，這是校園網(wǎng)成敗的關(guān)鍵。 第 7 頁 共 34 頁 雙協(xié)議棧 雙協(xié)議棧 (Dual Stack)是在相關(guān)節(jié)點上安裝 IPv4/IPv6雙協(xié)議棧。 第 6 頁 共 34 頁 IPv4 到 IPv6 的過渡，不僅是技術(shù)上的過渡，還需要有一套推廣方法，管理策略，業(yè)務(wù)應(yīng)用的實現(xiàn)。 一些研究人員認(rèn)為， IPv4 向 IPv6 過渡，從時間和規(guī)模上分，可以分為著名的“海洋與孤島”理論。 圖 23 ICMP ECHO 操作 第 5 頁 共 34 頁 3 IPv4/IPv6 的過渡策略及技術(shù) 要實現(xiàn) IPv6 的部署，實現(xiàn) IPv4 向 IPv6 的平滑過渡，是在不影響現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，逐步的實現(xiàn) IPv6 在現(xiàn)有 IPv4 網(wǎng)上通信，然后再逐漸進(jìn)行新的應(yīng)用業(yè)務(wù)的部署。因 IP 協(xié)議不保證數(shù)據(jù)包傳遞的可靠性，所以當(dāng)數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)中被拋棄時有必要 第 4 頁 共 34 頁 將數(shù)據(jù)包未到達(dá)情況由發(fā)現(xiàn)錯誤的主機(jī)或路由器通知信源。 IPv6 協(xié)議沒有定義廣播地址， IPv6 認(rèn)為廣播是組播的一種特殊形式。 IPv6 單播地址中的接口標(biāo)識符是用來確定鏈路上一個接口的?？紤]到 IPv6 地址長度是 IPv4 的四倍， RFC 1884規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)語法建議把 IPv6 地址的 128 比特 (16 字節(jié) )書寫成 8 個 16 位的無符號整數(shù)，每個整數(shù)用四個十六進(jìn)制位表示，這些數(shù)之間用冒號 (:)分開，如 :20xx:250:eeff:0243:02fd:00ff:fe00:0a39 IPv6 格式前綴 ( FP, Format Prefix)的表示和 IPv4 地址前綴在 CIDR 中的表示方法類似。 以 DR 大學(xué)為例，探討校園網(wǎng) IPv6 的應(yīng)用。下一代校園網(wǎng) (NGeN)是現(xiàn)有校園網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的必然趨勢，其核心是“業(yè)務(wù)驅(qū)動”，并且擁有高帶寬和高存儲量、全設(shè)備應(yīng)用、 IPv6 的應(yīng)用、更多地關(guān)注運(yùn)營管理、支持多業(yè)務(wù)的運(yùn)行。 選題的意義 隨著網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的發(fā)展以及各個高校規(guī) 模的不斷擴(kuò)大，網(wǎng)絡(luò)用戶群數(shù)目不斷的增加，校園網(wǎng)的壓力越來越大，主要表現(xiàn)在以下幾個方面 : (1)網(wǎng)絡(luò)帶寬瓶頸隨著校園網(wǎng)上信息資源的不斷豐富、應(yīng)用平臺的不斷增加、用戶數(shù)量的不斷增大，原有的網(wǎng)絡(luò)帶寬已經(jīng)不能滿足信息流量增長的需要。然后，對校園網(wǎng)原有結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，提出網(wǎng)絡(luò)升級方案，過渡期間的 IPv4/IPv6 的共存策略及如何在校園網(wǎng)中部署，分配了便于管理的 IPv6 地址，介紹了一個基于隧道技術(shù)的IPv6 接入方案。 、圖表要求： 1）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯別字，不準(zhǔn)請他人代寫 2）工程設(shè)計類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計算機(jī)繪制，所有圖紙應(yīng)符合國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。本文將以在 IPv4 網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行 IPv6 的組網(wǎng)為目的展開設(shè)計工作。但由于網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，現(xiàn)行的 IPv4 己越來越不能滿足各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的需要了，產(chǎn)生了許多制約網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的瓶頸。例 如，對 MPLS VPN, IPv6 的支持，更強(qiáng)大的 QoS 保障，更好的 IP VPN業(yè)務(wù)等。 對 IPv4 到 IPv6 的過渡技術(shù)進(jìn)行分析，特別是對現(xiàn)在使用得較多的雙協(xié)議 第 2 頁 共 34 頁 棧技術(shù)、隧道技術(shù)和翻譯轉(zhuǎn)換技術(shù)進(jìn)行研究，探討其機(jī)理。 IPv6地址書寫表示 IPv4 地址長度為 32 比特 (4 字節(jié) )。 一個單接口有一個標(biāo)識符。也就是，將包發(fā)送給一個任播地址的節(jié)點并不在意由節(jié)點集中的哪一個來響應(yīng)，因為任播地址的多個成員都可能響應(yīng)對其鏈路層地址的請求。 請求節(jié)點地址 :FF02:0:0:0:0:1:FFXX:XXXY 如本 IPv6協(xié)議分析中地址解析使用 FF02::1:FF00:2來獲得對方主機(jī)的 MAC地址。 (2)地址解析：由其它節(jié)點的 IPv6 地址得到其鏈路層地址。 用戶需求、政策支持和成本是推動向以 IPv6 為核心的下一代網(wǎng)絡(luò)過渡的關(guān)鍵。 第四階段， IPv4“孤島”和 IPv6“海洋”。我認(rèn)為，目前網(wǎng)絡(luò)過渡的一個關(guān)鍵問題是尋找這個隨機(jī)量 r。被 IPv4 網(wǎng)絡(luò)分隔的 IPv6 節(jié)點 (或網(wǎng)絡(luò) )通過隧道技術(shù)產(chǎn)生一個虛擬鏈路，在這種方式下， IPv4 網(wǎng)絡(luò)充當(dāng) IPv6 的傳輸載體，共享 IPv4 網(wǎng) 絡(luò)的帶寬。 描述 DR大學(xué)原有校園網(wǎng) DR 大學(xué)校園網(wǎng)是一個綜合高效的教學(xué)和科研的校園計算環(huán)境。 線路的連接都采用單上連方式，沒有冗余連接及備份策略。 DR 大學(xué)的這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的核心層效率較低，而且一旦 Cisco 7206 路由器 DOWN 機(jī)，那么全網(wǎng)既陷入癱瘓狀態(tài)。 (4)匯聚層 /接入層問題 通過對 DR大學(xué)網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀和應(yīng)用業(yè)務(wù)的分析發(fā)現(xiàn)， DR 大學(xué)原有網(wǎng)絡(luò)采用的是千兆骨干，原有網(wǎng)絡(luò)中，匯聚層設(shè)備采用的都是現(xiàn)在看來比較低端和落后的產(chǎn)品，均不具備 ACL 功能，從而制約了校園網(wǎng)的擴(kuò)展能力，更無能力對病毒和黑客進(jìn)行有效地防范和杜絕。目標(biāo)是提高網(wǎng)絡(luò)的帶寬、 滿足未來應(yīng)用需求， 增加網(wǎng)絡(luò)的覆蓋區(qū)域和無故障安全運(yùn)行時間。 (6)為流量集中的學(xué)生公寓區(qū)的流量進(jìn)行流量工程設(shè)計，充分利用冗余鏈路。 三步部署 IPv6校園網(wǎng)方案 根據(jù)前文分析，我們制定了由邊緣向中心，由小島到海洋，逐步實現(xiàn)全網(wǎng)的IPv6 化，這樣可以保護(hù)原有投資，最大程度的減少網(wǎng)絡(luò)升級給用戶帶來的影響。其他樓宇間的匯聚設(shè)備升級到 Cisco WSC3750 交換機(jī)，以支持 IPv6/IPv4 雙棧，擴(kuò)充邊緣網(wǎng)性能，其中位于匯聚層 Cisco WSC3750 為提高交換性能要做堆疊，以擴(kuò)展其數(shù)據(jù)處理能力。 網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施全面支持硬件 IPv6。 原有網(wǎng)絡(luò)中的 Cisco7205 路由器性能強(qiáng)大，但是原 IOS 不支持 IPv6，我們可以通過刷新 IOS 的方法使之支持 IPv6，并將其作為接入路由器被防置于校園網(wǎng)邊 界。 DR 大學(xué) Enable Config termimal ! Interface tunnelxxx /xxx 是隧道 ID No ip address Ipv6 address 20xx:250:20xx:E011::1/64 Tunnel source /定義 隧道源接口 (DR Cisco6509)的 IPv4 地址 Tunnel destination /定義隧道目的接口的 IPv4 地址 Tunnel mode ipv6ip /定義隧道模式 IPv6 over IPv4 Ipv6 route ::/0 20xx:250:20xx:E011::2/64 /定義 默認(rèn)路由 ! 電子科技大 學(xué) Cisco7200 路由器配置 Enable Config termimal ! Interface Tunnelyyy /yyy 為隧道 ID No ip address Ipv6 address :250:20xx:E011::2/64 Tunnel source Tunnel destination 第 15 頁 共 34 頁 Tunnel mode ipv6ip Ipv6 route 20xx:250:20xx::/48 20xx:250:20xx:E011::1/64 /定義路由信息 網(wǎng)絡(luò)管理 設(shè)計良好的網(wǎng)絡(luò)肯定需要一套與之切合的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)相配合才能起到保護(hù)投資 ， 維持網(wǎng)絡(luò)良好運(yùn)行的作用。 學(xué)生公寓 A 區(qū)有 12 棟建筑，每棟屬于一個 VLAN，共 12 個建筑級 VLAN。 一般來講，計算方法如下 : 第 17 頁 共 34 頁 端口數(shù) *相應(yīng)端口速率 *2（全雙工模式），如果總帶寬≤標(biāo)稱背板帶寬，那么在背板帶寬上是線速的。使用 StackWise 堆疊 技術(shù) 將交換機(jī) 操作為五臺交換機(jī)一個堆疊陣列。捆綁 10 個 1000M 電口。匯聚層設(shè)備通過雙萬兆上連到兩個核心層設(shè)備上，保證系統(tǒng)的可用性。 支持 QOS， Trunking 及 ISL 表 52 Cisco WSC2950G48EI 模塊化交換機(jī)器主要性能參數(shù) 交換方式 存儲 轉(zhuǎn)發(fā) MAC地址表 8000 背板帶寬 傳輸速率 (Mbps) 10/100/1000 包轉(zhuǎn)發(fā)率 默認(rèn)端口類型 10/100/1000BaseTX VLAN支持 支持 模塊化插槽數(shù) 2 交換特性 QoS隊列 ， 基于硬件的速率限制 ， 基于端口或協(xié)議的 VLAN， ， RSTP， MST， PVST 需用模塊 2port 1000BaseLX (3)Cisco 3750 匯聚模塊化 三層 交換機(jī) 流量管理通過基于源 /目的 MAC 或 IP、協(xié)議和應(yīng)用 (TCP/UDP 端口號 ) 的速率限制 。 1， 2 層有大型會議室 4 個。 RFC3177 中建議在公共的和私有的拓?fù)渲g的邊界分配應(yīng)遵循以 下規(guī)則： (1)除了有很大的網(wǎng)絡(luò)需求，一般情況按 /48 分配。接受服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)可能需要各種不