【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 age 鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議 鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議是 IPv6 協(xié)議的一個(gè)組成部分，它解決同一鏈路上節(jié)點(diǎn)之間的互操作問(wèn)題。鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議定義了解決如下一些問(wèn)題的機(jī)制 : (1)地址自動(dòng)配置：節(jié)點(diǎn)為自身的網(wǎng)絡(luò)接口配置 IPv6 地址，與之關(guān)聯(lián)的有重復(fù)地址檢測(cè)機(jī)制等。 (2)地址解析：由其它節(jié)點(diǎn)的 IPv6 地址得到其鏈路層地址。 (3)路由發(fā)現(xiàn)：主機(jī)發(fā)現(xiàn)同一鏈路上的路由，與之關(guān)聯(lián)的還有參數(shù)發(fā)現(xiàn)、前綴發(fā)現(xiàn)等機(jī)制。在隧道實(shí) 驗(yàn)配置中在 Cisco路由器上使用 debug ipv6 icmp； debug ipv6 packets 可以觀察鄰居發(fā)現(xiàn)的具體操作過(guò)程 圖 22 鄰居發(fā)現(xiàn) 在路由器上使用 ping 命令觀察 Debug 輸出，觀察 ICMP echo 的操作過(guò)程。 圖 23 ICMP ECHO 操作 第 5 頁(yè) 共 34 頁(yè) 3 IPv4/IPv6 的過(guò)渡策略及技術(shù) 要實(shí)現(xiàn) IPv6 的部署，實(shí)現(xiàn) IPv4 向 IPv6 的平滑過(guò)渡，是在不影響現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，逐步的實(shí)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。 從 IPv4 到 IPv6 過(guò)渡技術(shù)按照工作原 理分為三大類：雙協(xié)議棧；隧道技術(shù)；IPv6/IPv4 協(xié)議與地址轉(zhuǎn)換技術(shù)。 過(guò)渡策略 向 IPv6 為核心的下一代網(wǎng)絡(luò)過(guò)渡既是不可避免的，又不可能是一步而成的。過(guò)渡的總體原則應(yīng)是 (1)分階段； (2)有側(cè)重； (3)以應(yīng)用為推動(dòng)力量。 從用戶角度來(lái)說(shuō)，需要實(shí)現(xiàn)透明過(guò)渡； 從管理角度來(lái)說(shuō)，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商不希望網(wǎng)絡(luò)過(guò)渡對(duì)正常的業(yè)務(wù)造成大的擾動(dòng)；目前 IPv4 網(wǎng)絡(luò)中數(shù)量巨大的設(shè)備必須得到 IPv6 支持。 用戶需求、政策支持和成本是推動(dòng)向以 IPv6 為核心的下一代網(wǎng)絡(luò)過(guò)渡的關(guān)鍵。我國(guó)在 20xx 年年底開(kāi)通了 Cer2，代 表了政府對(duì) IPv6 技術(shù)的重視程度，但是不能代表政策會(huì)引導(dǎo)運(yùn)營(yíng)商開(kāi)始部署大規(guī)模的 IPv6 商用網(wǎng)。這還需要運(yùn)營(yíng)商進(jìn)行有力的推動(dòng)和商業(yè)需求，有更為靈活的網(wǎng)絡(luò)過(guò)渡建設(shè)。 一些研究人員認(rèn)為， IPv4 向 IPv6 過(guò)渡，從時(shí)間和規(guī)模上分，可以分為著名的“海洋與孤島”理論。 如下圖所示： 圖 31 海洋與孤島 第一階段， IPv4“海洋” 不需要過(guò)渡技術(shù)。 第二階段， IPv4“海洋”和 IPv6“孤島”，需要過(guò)渡技術(shù)，可供選擇的技術(shù)為各種隧道，和 IPv6/IPv4 雙棧與地址轉(zhuǎn)換。 第三階段， IPv4“海洋”和 IPv6“海洋”。 采用 IPv6/IPv4 地址轉(zhuǎn)換技術(shù)。 第四階段， IPv4“孤島”和 IPv6“海洋”?？赡懿捎玫倪^(guò)渡技術(shù)有 NATPT 第五階段，可能是純 IPv6“海洋”。不需要過(guò)渡技術(shù)。 第 6 頁(yè) 共 34 頁(yè) IPv4 到 IPv6 的過(guò)渡，不僅是技術(shù)上的過(guò)渡，還需要有一套推廣方法，管理策略，業(yè)務(wù)應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)。從網(wǎng)絡(luò)的過(guò)渡成本和可管理性出發(fā)，結(jié)合對(duì)網(wǎng)絡(luò)的分析和調(diào)查，參考很多觀點(diǎn)，視角的基礎(chǔ)上，提出過(guò)渡成本的描述方法，見(jiàn)下圖： 圖 32 過(guò)渡成本的描述 在上圖中，橫軸表示時(shí)間 (t： time )，縱軸表示過(guò)渡代價(jià) (c： cost)。五個(gè)圓代表網(wǎng)絡(luò)過(guò)渡 階段不同的 IPv6 網(wǎng)絡(luò)類型。 根據(jù)上圖得出的分析結(jié)論，得出過(guò)渡代價(jià)關(guān)系表達(dá)式： c=kt/(s*r)們，其中，k 是一個(gè)常數(shù)， r是一個(gè)隨機(jī)量， s 代表過(guò)渡技術(shù)的效率，且 s， r=1 t 和 c的關(guān)系如下： 一方面，隨著向下一代網(wǎng)絡(luò)過(guò)渡需要的設(shè)備和科研逐漸投入，過(guò)渡成本會(huì)逐漸增加，代價(jià)也會(huì)增加； 另一方面，隨著時(shí)間的推移，對(duì) IPv4 網(wǎng)絡(luò)的投資和維護(hù)將持續(xù)增加，網(wǎng)絡(luò)過(guò)渡代價(jià)將隨之增大。 s 和 c成反比： 參數(shù) s由各種過(guò)渡技術(shù)及過(guò)渡技術(shù)組合方案在實(shí)際部署中的效率所決定，效率越高， c越小；反之越大； 隨機(jī)量 r 對(duì) c的影響： 隨機(jī) 量 r指某種可以刺激 IPv6 部署的應(yīng)用， r 的值越大， c的值約小。我認(rèn)為，目前網(wǎng)絡(luò)過(guò)渡的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是尋找這個(gè)隨機(jī)量 r。隨著應(yīng)用熱點(diǎn)的轉(zhuǎn)移，如 IPTV，視頻會(huì)議等與視頻相關(guān)的應(yīng)用越來(lái)越多，對(duì) QOS ，帶寬，延遲要求越來(lái)越高，這個(gè) r 可能在某種形式視頻類應(yīng)用中產(chǎn)生。因?yàn)橐曨l所具有的特性與IPv6 的對(duì) QOS 更好支持的特性相結(jié)合、適宜在 IPv6 上運(yùn)行的普及型應(yīng)用。 第 7 頁(yè) 共 34 頁(yè) 雙協(xié)議棧 雙協(xié)議棧 (Dual Stack)是在相關(guān)節(jié)點(diǎn)上安裝 IPv4/IPv6雙協(xié)議棧。包括 Dual Stack Model 和 Limited Dual Stack Model 兩種模式。雙協(xié)議棧節(jié)點(diǎn) (Dual stack nodes)既能與 IPv4 節(jié)點(diǎn)通信，又能與 IPv6 節(jié)點(diǎn)通信。 雙協(xié)議棧節(jié)點(diǎn)如下所示： 表 31 雙協(xié)議棧模型 應(yīng)用層 傳輸層 IPv4 IPv6 數(shù)據(jù)鏈路層 物理層 隧道 隧道技術(shù)是將 IPv6 數(shù)據(jù)包封裝在 IPv4 分組中。隧道技術(shù)提供了單個(gè) IPv6網(wǎng)絡(luò) (或節(jié)點(diǎn) )穿越 IPv4 網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)。被 IPv4 網(wǎng)絡(luò)分隔的 IPv6 節(jié)點(diǎn) (或網(wǎng)絡(luò) )通過(guò)隧道技術(shù)產(chǎn)生一個(gè)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。隧道封裝如下所示 : IPv4 頭 /IPv6 頭 /IPv6 數(shù)據(jù) 隧道是目前和將來(lái)一段時(shí)間向以 IPv6 為核心的互聯(lián)網(wǎng)過(guò)渡常用技術(shù)之一。隧道可以分為手工配置隧道、自動(dòng)配置隧道、 6over 6to4 等類型。 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。建設(shè)校園網(wǎng)的根本目的是為學(xué)校的教學(xué)、科研和管理提供先進(jìn)實(shí)用的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，為學(xué)校的發(fā)展和全球信息資源的共享而服務(wù)。校園網(wǎng)設(shè)計(jì)是否合理 ，對(duì)校園網(wǎng)的未來(lái)發(fā)展和效益起著極為重要的作用。通過(guò)分析清華大學(xué)、上海交通大學(xué)、第二軍醫(yī)大學(xué)、北京郵電大學(xué)等近 15 所重點(diǎn)大學(xué)建設(shè)校園網(wǎng)的成功經(jīng)驗(yàn)，我們認(rèn)為 DR 大學(xué)校園網(wǎng)的建設(shè)應(yīng)采用“整體規(guī)劃、分步實(shí)施”的方針，其總體設(shè)計(jì)方案的確定，不僅要考慮到近期目標(biāo)，還要為系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展和擴(kuò)充留有余地。整個(gè)校園網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)不是一朝一夕可以實(shí)現(xiàn)的，必須分步實(shí)施，設(shè)計(jì)中需要考慮各階段的情況，適應(yīng)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃和設(shè)計(jì)。 描述 DR大學(xué)原有校園網(wǎng) DR 大學(xué)校園網(wǎng)是一個(gè)綜合高效的教學(xué)和科研的校園計(jì)算環(huán)境。其主干網(wǎng)絡(luò) 第 8 頁(yè) 共 34 頁(yè) 采用 光纖通訊介質(zhì)，以千兆光傳輸技術(shù)為基礎(chǔ)覆蓋了整個(gè)校園。在高層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議方面以 Intra 模型為基本架構(gòu)，上層應(yīng)用完全基于 TCP/IP 協(xié)議族實(shí)現(xiàn)。 (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(diǎn)。以放射狀 ，一個(gè)核心節(jié)點(diǎn)及幾組 12 芯單 模光纖、一組 4 芯單模光纖組成星型網(wǎng)絡(luò)。 連接到各教學(xué)樓的 Cisco 公司和 3Com， DLINK，銳捷網(wǎng)絡(luò) 的低端交換機(jī)設(shè)備 。 其中 Cisco 的 7206 路由器承擔(dān) VLAN 間選路工作以及提供廣域網(wǎng)連接服務(wù)，Cisco WSC4503 交換機(jī)起端口擴(kuò)展作用及流量匯聚作用。 (2)匯聚 /接入層 由于 DR 大學(xué)校園網(wǎng)建設(shè)的缺乏規(guī)范和統(tǒng)一的規(guī)劃，各建筑網(wǎng)所采用設(shè) 備均系“雜牌化”，無(wú)論是匯聚流量的 3 層交換機(jī)還是提供接入服務(wù)的接入層 2 層設(shè)備，共有 10 多家廠家的設(shè)備。 線路的連接都采用單上連方式，沒(méi)有冗余連接及備份策略。 分支網(wǎng)絡(luò)由核心節(jié)點(diǎn)向外輻射到各院系大樓的 4 芯光纜和上行的節(jié)點(diǎn)設(shè)備組成。院系大樓的局域網(wǎng)則通過(guò)上行節(jié)點(diǎn)設(shè)備連入校園骨干網(wǎng)?，F(xiàn)有主分支網(wǎng)節(jié)點(diǎn) 5 個(gè)。 DR 大學(xué)校園網(wǎng)原有分級(jí)拓?fù)淙缦聢D所示： 圖 41 原有分級(jí)拓?fù)? 原有網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題分析 DR大學(xué)校園網(wǎng)經(jīng)歷了從無(wú)到有，從小到大的過(guò)程，一部分設(shè)計(jì)，一分實(shí)現(xiàn)，然后連接為一體，并沒(méi)有一個(gè)整體、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。經(jīng)過(guò) 10 年的發(fā)展成為現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。校園新建筑的落成 ,對(duì)網(wǎng)絡(luò)的需求進(jìn)一步的擴(kuò)大 ,網(wǎng)絡(luò)覆蓋的空白點(diǎn)急 第 9 頁(yè) 共 34 頁(yè) 需解決 ,這是建設(shè)新的校園網(wǎng)的條件之一 (1)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)問(wèn)題 DR大學(xué)的 IPv4 核心網(wǎng)結(jié)構(gòu)是由 Cisco 7206 路由器與 Cisco WSC4503 交換機(jī)相連接， 整個(gè)校園網(wǎng)不具備萬(wàn)兆以太網(wǎng)的升級(jí)能力， 由 Cisco 7206 路由器來(lái)承擔(dān)整個(gè)校園網(wǎng) VLAN 間的 路由選擇，由 Cisco WSC4503 交換機(jī)來(lái)提供接入端口，并且 Cisco 7206 路由器也承擔(dān)了接入路由器的工作。我們知道路由器的路由功能是基于軟件的，轉(zhuǎn)發(fā)能力相對(duì)與三層交換機(jī)較弱。 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)。 由于設(shè)備老化，模塊的耗盡，新的業(yè)務(wù)模塊不能被加 入，新建設(shè)的教學(xué)，交流中心部分不能直接接入校園網(wǎng)。 (2)冗余連接問(wèn)題 DR 大學(xué)的校園網(wǎng)主干設(shè)備到分支節(jié)點(diǎn)主要有單條光纖鏈路與分支節(jié)點(diǎn)形成星型連接，沒(méi)有冗余連接。容易發(fā)生單點(diǎn)故障而影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的可用性。由于設(shè)備的數(shù)量，類型，模塊耗盡，不能支持流量的均分，也不能支持基于協(xié)議的流量工程。 (3)核心層問(wèn)題 網(wǎng)絡(luò)中心的主干設(shè)備 Cisco 7206 路由器和 Cisco WSC4503 交換機(jī) 負(fù)責(zé)全網(wǎng)的流量匯聚和數(shù)據(jù)高速轉(zhuǎn)發(fā)，隨著大學(xué)的發(fā)展，信息點(diǎn)的飛速增長(zhǎng)，新的業(yè)務(wù)應(yīng)用。數(shù)據(jù)流量增大，該設(shè)備基本處于滿負(fù)荷運(yùn)行。影響了數(shù)據(jù)的傳輸，增大了傳輸延時(shí)，可靠性降低。 (4)匯聚層 /接入層問(wèn)題 通過(guò)對(duì) 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(lái)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(wú)能力對(duì)病毒和黑客進(jìn)行有效地防范和杜絕。 匯聚層 /接入層設(shè)備中部分支持 ，部分 支持，設(shè)備型號(hào)的混亂，功能不一，導(dǎo)致系統(tǒng)只能支持單一的基于端口的 VLAN 劃分，靈活性不高。 匯聚 /接入層所應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中種類繁多，像有 3Com、銳捷網(wǎng)絡(luò)和 DLink等廠商的設(shè)備，這樣管理起來(lái)非常麻煩。網(wǎng)絡(luò)需要統(tǒng)一管理，是 DR 大學(xué)急需解決的問(wèn)題之一。 隨著校園擴(kuò)建工程的的完工，新的學(xué)生公寓，會(huì)議中心，行政建筑，專項(xiàng)課題研究大樓的落成投入使用，原有的校園網(wǎng)已經(jīng)完全無(wú)法滿足當(dāng)前的業(yè)務(wù)需求，升級(jí)校園網(wǎng)是適應(yīng)高校發(fā)展的重點(diǎn)工程。 第 10 頁(yè) 共 34 頁(yè) 5 升級(jí)工程方案 需求分析 對(duì)老的校園網(wǎng)重新改造，以適應(yīng)今天網(wǎng)上視頻、語(yǔ)音及數(shù)據(jù)等信息 的傳輸。另外，由于校園網(wǎng)絡(luò)在高校中的地位，網(wǎng)絡(luò)的無(wú)故障運(yùn)行時(shí)間也受到了管理者的重視?；谝陨蠁?wèn)題的考慮， DR 大學(xué)提出改造原有的校園網(wǎng)。目標(biāo)是提高網(wǎng)絡(luò)的帶寬、 滿足未來(lái)應(yīng)用需求， 增加網(wǎng)絡(luò)的覆蓋區(qū)域和無(wú)故障安全運(yùn)行時(shí)間。 DR大學(xué)升級(jí)網(wǎng)絡(luò)需求如下： (1)滿足未來(lái)應(yīng)用需求，要求網(wǎng)絡(luò)設(shè)備支持 IPv6 協(xié)議，制定 IPv4/IPv6 的過(guò)渡策略，隨著改造校園網(wǎng)的進(jìn)程逐步部署 IPv6，申請(qǐng) IPv6 地址并合理分配。 (2)校園網(wǎng)的多出口，一為 Inter，二為 Cer（教育科研網(wǎng)），三為Cer2（ IPv6 主干網(wǎng)） (3)提高網(wǎng)絡(luò)帶寬，提升設(shè)備性能，支持多業(yè)務(wù)，網(wǎng)絡(luò)核心設(shè)備、匯聚設(shè)備必須要滿足這一需要。要求強(qiáng)大和完整的第三層交換能力，支持今后的視頻點(diǎn)播、電視電話會(huì)議等寬帶多媒體應(yīng)用。主干核心層與匯聚層實(shí)現(xiàn)萬(wàn)兆速率連接，實(shí)現(xiàn)百兆到桌面。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可同時(shí)支持?jǐn)?shù)據(jù)、語(yǔ)音、圖像等各種類型信息的傳輸。 (4) 對(duì)于網(wǎng)絡(luò)可靠性，要求骨干設(shè)備應(yīng)具有很高的容錯(cuò)能力，不僅要有設(shè)備級(jí)的冗余性，還應(yīng)配備冗余引擎和冗余電源，所有的設(shè)備接口模塊可以進(jìn)行熱插拔更換。 (5)建設(shè)新的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，改造原有 VLAN 間路由方式，采用流行的三層交換機(jī)來(lái)承擔(dān) VLAN 間路由及轉(zhuǎn)發(fā)。 (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(jì)，充分利用冗余鏈路。 (7)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)管理，要求采用智能化網(wǎng)絡(luò)管理軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)監(jiān)測(cè)和控制，用戶界面應(yīng)該友好并能進(jìn)行常見(jiàn)的網(wǎng)絡(luò)配置，支持虛擬網(wǎng)絡(luò)功能。 (8)為配合 IPv6 的部署，要求基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備支持組播技術(shù)。 (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(jí)到萬(wàn)兆的骨干連接。 IPv4/IPv6工程升級(jí)的方向 IPv IPv4/IPv6 混合校園網(wǎng)絡(luò)，性能強(qiáng)大， ASIC 芯 片實(shí)現(xiàn) IPv6 的線速轉(zhuǎn)發(fā) 。功能豐富，保證 IPv4 向 IPv6 的平滑升級(jí)。此種建網(wǎng)方式示范性強(qiáng)，可獲得較大規(guī)模 IPv6 建設(shè)和使用經(jīng)驗(yàn)。適合 IPv4 校園網(wǎng)升級(jí)為 IPv6 校園網(wǎng)。 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(shí)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(jí)給用戶帶來(lái)的影響。 第 11 頁(yè) 共 34 頁(yè) 第一階段：為實(shí)驗(yàn)大樓、文獻(xiàn)中心的所有的三層設(shè)備升級(jí)到 C