【導讀】場前所未有的變革。這場變革的起因是IPv4協(xié)議在面對Inter發(fā)展時出現(xiàn)越。來越多的不足，人們?yōu)榻鉀Q這些不足提出用IPv6協(xié)議取代IPv4協(xié)議。有諸如海量地址、組播、鄰居發(fā)現(xiàn)、自動配置等許多新特性。前IPv4/IPv6混合組網的主要的問題。本文將以在IPv4網絡上進行IPv6的組網。為目的展開設計工作。析IPv6新特性，描述了IPv6協(xié)議的組件、特性等。并對目前常用的三種過渡技。術雙協(xié)議棧、隧道和IPv6/IPv4協(xié)議與地址轉換進行分析比較。構造了基于網絡設備仿真軟件的IPv6實驗平臺，在實驗中本著。立足實際情況，充分體現(xiàn)IPv6的特性的基礎上，結合DR大學IPv4校園網現(xiàn)狀，開展IPv6試驗網實驗與驗證。

　　

【正文】 seTX， 8port 1000BaseLX 6 為下一代校園網分配 IP 地址 IP 地址 需求 DR 大學現(xiàn)有在校師生 1 萬 5 千余人，預計下一代校園網規(guī)模為 1 萬個信息點左右，并考慮到 2萬個信息點的擴展空間，根據(jù)該校申請到的 IPv6 地址空間為 2020:250:2020::/48 即從 2020:250:2020:0:0:0:0:0到 2020:250:2020:ffff:ffff:ffff:ffff:ffff，及 2 的 80次方，可以滿足該校信息點 IP 地址需求。 該校現(xiàn)有建筑的信息點統(tǒng)計如下： 網絡中心 ： 服務器 100 個 辦公區(qū) 30個，網絡設備互連 50個。 教學樓節(jié)點： 3棟教學樓， 1 棟尚未進行數(shù)字化建設，每棟 6層，每層 15 個普通教室， 2 個多媒體教室，普通教室 2 個 IP地址 多媒體教室 30 個 IP，為尚未進行數(shù)字化建設的 1棟也計算 IP 地址，總計為 30*2*6*3+2*15*6*3=1620 科教實驗節(jié)點： 2 棟 實驗樓，每棟 5 層，每層 10 間教室，教室總計為 100 間，其中機房 30 間，語音教室 10 間，各專業(yè)實驗室 60間。機房需求為 50個 IP地址，語音教室為 30 個，專業(yè)實驗室為 20 個。 IP 地址總計為 3000 個 文獻信息中心： 電子閱覽計算機使用 IP 地址為 350 個，辦公用機使用 IP 地址100 個 行政科研： 該樓共有 15 層，有 7 大院系，校辦，產業(yè)等機構。 3 以上層有 9 個辦公室， 1 個會議室。 1， 2 層有大型會議室 4 個。按照辦公室 10 個 IP ，小會議室 30 個 IP，大型會議室 50 個 IP的需求，共需 1640 個 IP 地址。 學生公寓信息中心 ： AB 兩大區(qū)， A區(qū) 12 棟學生公寓， B 區(qū) 8棟學生公寓。 B區(qū)5棟為研究生公寓。 本科生公寓共 15 棟，每棟 6層，每層 30 間寢室，其中 5 間為 8 人間，其余為 4人間，按照每人 1 個 IP 地址計算，預需求地址為： 12600 研究生公寓共 5 棟，每棟 5層，每層 20間寢室，都為 2 人間，預需求地址為：1000 會議中心，專項課題研究樓： 該 2 棟建筑為新建完工建筑，按照學校規(guī)劃，給出的預留 IP地址為 3000 個。 DR 大學 IPv6地址規(guī)劃 DR 大學位于四川省內，根據(jù) CERNET2 的 IPv6 地址申請和域名注冊規(guī)則，假定申請到 的地址范圍是 2020:250:2020:: /48。 即從 2020:250:2020:0:0:0:0:0到 2020:250:2020:ffff:ffff:ffff:ffff:ffff。 根據(jù) IETF 地址分配原則，作為一個獨立的機構校園網，應該擁有對 16 位的 SLA ID(站點級聚類標識 )進行分配的能力，所以應該給校園網層次的網絡分配前綴 48的地址。 RFC3177 中建議在公共的和私有的拓撲之間的邊界分配應遵循以 下規(guī)則： (1)除了有很大的網絡需求，一般情況按 /48 分配。 (2)當已知只有 1個子網時按 /64 分配。 (3)當確 定只有 1個設備連接時按 /128 分配。 圖 61 地址規(guī)劃規(guī)則 基于地域的規(guī)劃 傳統(tǒng)的 IPv4 的網絡環(huán)境里 ,網絡的設計者往往根據(jù)地域 ,功能模塊的區(qū)別來規(guī)劃 IP 地址 ,使網絡管理更加直觀和方便 ,也便于路由的匯聚 ,組播的應用 .但是傳統(tǒng)的地域規(guī)劃方法有很多應用得不到區(qū)分對待 ,功能不夠細化 ,網絡應用效率應用不高 。 基于業(yè)務應用的規(guī)劃 由于 IPv6 的協(xié)議字段增加了新的功能字段和擴展字段 ,給于了 IPv6更多的功能和細節(jié) ,在下一代網絡的環(huán)境中 , RFC3177建議提出將 /48前綴地址分配給用戶端網絡，將 /64 前綴地址作 為接口地址， 而未對 /48 到 /64 之間的站點級網絡地址做任何分配建議。 在這 16bit 的空間里根據(jù)一種可擴展的基于業(yè)務應用的IPv6 地址分配方案 ,以支持 按不同的業(yè)務類型分配 IP 地址，以支持對各種業(yè)務類 型實施不同的策略。 結合應用業(yè)務規(guī)劃的方式 校園網 已經擁有一個 /48 地址塊，并用他給其子網分配地址。由于接口 地址采用 64 位改進的 EUI64 格式，所以在 /48 到 /64 地址前綴之間還有 16 bit（ 1284864=16）可供 其建立自己的地址空間體系結構。接受服務的網絡可能需要各種不同類型的業(yè)務如多媒體業(yè)務、普通數(shù) 據(jù)業(yè)務等，因而希望網絡提供者能夠為不同類型的業(yè)務提供不同的服務質量等級。新的地址分配方案應該考慮以下問題： (1)可擴展性路由 /交換網絡的擴展應不影響性能 。 (2)支持基于策略的分配用不同的地址代碼標識各種類型的業(yè)務，便于策 略的運用。 (3)將來的服務保留地址塊。 可以將 IP 地址 的 16bit 分為若干部分，其中每一部分分別指配給不同業(yè)務使用，使網絡層可對不同要求的業(yè)務進行 “ 隔離 ” ，如下所示： 表 61 16bit 的再分配 P1 (5bit) P2(5bit) P3(6bit) 業(yè)務應用類型號 保留 業(yè)務應用 等級號 根據(jù)以上分配法 ,將 /48 /64 中間的 16bit 化為 3 段 ,分別用 P1,P2,P3 表示 P1 有 5 位 ,可以設置 32 種業(yè)務應用 . 可如下分配 00000 實驗； 10000 普通局域網業(yè)務； 01000 QoS； 11000 安全業(yè)務； 00100 移動 IPV6 ； 10100 遠程接入； 11100 服務器 IP； ? .. P3 有 6 位 ,可以設置 64 個等級或者種類 如 P1=10000(普通局域網業(yè)務 ),P3 可定義 64 個 LAN。對于 P1=01000(QOS),P3 可定義 64種 QOS級別 .而 P3的編碼順序從右邊開始 ,以便擴展 時向左邊的保留位擴展 如下所示 000001 000010 000011 000100 ? .. 在為全網分配 IP地址時， 按照 IETF 的 RFC3513, RFC3587 等建議，我們不對低 64 位的地址空間再進行劃分，以提高 IPv6 海量地址的可管理性。 地址空間根據(jù)應用業(yè)務的重新規(guī)劃如表 62所示： 表 62 IPv6 地址空間分配情況 類型 前綴 /地址 用途 備注 NLA ID 2020:250:2020::/48 DR大學 IPv6 地址空間 地址段 SLA ID 2020:250:2020:E01::/64 服務器地址空間 結合應用業(yè)務 SLA ID 2020:250:2020:01::/64 IPv6 實驗網 無 SLA ID 2020:250:2020:8114::/64 教學樓節(jié)點地址空間 SLA ID 2020:250:2020:8115::/64 科教實驗節(jié)點地址空間 SLA ID 2020:250:2020:8116::/64 文獻中心節(jié)點地址空間 SLA ID 2020:250:2020:8117::/64 行政樓 SLA ID 2020:250:2020:8118::/64 到 2020:250:2020:811F::/64 7大學院 每學院一個子網便于管理 SLA ID 2020:250:2020:8120::/64 學生公寓 A區(qū) SLA ID 2020:250:2020:8121::/64 學生公寓 B區(qū) SLA ID 2020:250:2020:8122::/64 教師公寓 過渡期間接入隧道 2020:250:2020:E011::1/64 2020:250:2020:E011::2/64 隧道起點，終點地址 手工分配 SLA ID 2020:250:2020:8123::/64 會議中心，研究樓節(jié)點空間 根據(jù)我們的結合應用業(yè)務的規(guī)劃方式，每一個子網提供的 IP 地址為 2 的 64次方，完全可以滿足 DR 大學當前或者以后很長一段時間的 IP 地址需求。 根據(jù)我的分配方式，得出以下結論： 在 IPv4/IPv6 環(huán)境的地址規(guī)劃方面。與目前一些機構在進行 IPv6 地址空間劃分時采取多層次的地址空間分配不同，我認為目前在 IPv6 地址分配上，校園網可以自行分配、管理的地址空間，就是僅對 16 位的站點級 (SLA ID)地址空間進行子網劃分，對低 64 位地址不再進一步劃分。這樣做的原因如下： (1)IPv6 協(xié)議的即插即用功能能夠得到實現(xiàn)。如果對低 64 位地址進一步劃分，則會破壞 IPv6 的這種優(yōu)勢，也提高了地址管理的復雜性。 (2)即使僅對 16位的站點級 (SLA ID)地址空間進行單一層次的子網劃分也有2^16 的子網，該數(shù)字對于目前和將來一段時期校園網的 IPv6 建設己相當大。 (3)即使將來 IPv6 的應用擴大了，也可以在必要時對低 64位地址進行劃分。這樣做既保證了地址分配的可管理性，也不失靈活性。 7 實驗平臺的構建與實現(xiàn) 組網手段與分析方法 本實驗采用的是 2020::/16 的 IPv6 地址段 ,路由器 IOS 版本采用的是 Cisco 公司 7200 系列的 IOS,版本號為 : Routershow version Cisco IOS Software, 7200 Software (C7200ADVENTERPRISEK9M), Version (9)T, R Technical Support: Copyright (c) 19862020 by Cisco Systems, Inc. 分析手段主要采用基于 Cisco IOS 的 show,debug,pingv6 tracroute 等命令觀察輸出和驗證連通性 關于 Dynamips 網絡設備仿真軟件 Dynamips 絕對不是一般的 Cisco 路由器模擬器。 dynamips 和 boson sim 的區(qū)別在于： boson 是模擬出 IOS 的命令行，而 dynamips 是模擬出 Cisco 路由器的硬件環(huán)境，然后在這個環(huán)境中直接運行 Cisco 的 IOS。換句話講， dynamips模擬出的是真實的 路由器并擁有該版本路由器的 IOS 全部特性 . Dynamips 可以自行搭建實驗環(huán)境 .組建自己的拓撲和網絡仿真環(huán)境 實驗平臺前期準備 (1)安裝 、 Tera Term（ Tel 客戶端連接軟件）。 winpcap(windows packet capture)是 windows 平臺下一個免費，公共的網絡訪問系統(tǒng)。 Winpcap 可以為為 win32 應用程序提供訪問網絡底層的能力。它提供了以下的各項功能： 1) 捕獲原始數(shù)據(jù)包，包括在共享網絡上各主機發(fā)送 /接收的以及相互之間交換 的數(shù)據(jù)包； 在數(shù)據(jù)包發(fā)往應用程序之前，按照自定義的規(guī)則將某些特殊的數(shù)據(jù)包過濾掉； 2) 在網絡上發(fā)送原始的數(shù)據(jù)包； 收集網絡通信過程中的統(tǒng)計信息。 Tera Term 是 進行遠程連接的軟件，包括本地 COM， TELNET， RLOGIN 等方式，這種軟件特別適用于網絡設備的連接 (2)雙擊 xp_獲取 xp_獲取 ,獲得主機網卡的參數(shù) ,例如：本地的網卡 參數(shù)為 Cisco 7200 Simulation Platform (version ) Copyright (c) 2020,2020 Christophe Fillot. Network device list: \Device\NPF_GenericDialupAdapter: Generic dialup adapter \Device\NPF_{9EF46F052B4042D2B282E4E41A0A4549}: Marvell Gigabit Ether Controller (Microsoft39。s Packet Scheduler) 抄下真實網卡的信息： NPF_{9EF46F052B4042D2B282E4E41A0A4549}，替換 和 中的 gen_eth 參數(shù)。 PS:R6 R7 的 fa2/0 端口和真實的主機相通。 (3)為基于 Windows XP 的主機配置 IPv6 地址 進入命令行界面 輸入 ipv6 install //安裝 IPv6 協(xié)議棧 輸入 sh Netshinterface ipv6 add address “ 本地連接 ” 2020:cccc::2 //為本機添加 IPv6 地址 Netshinterface ipv6 add route ::/0 “ 本 地 連 接 ” 2020:cccc::1 publish=yes //為本機添加默認網關 登陸到實驗設備 ,實現(xiàn)與仿真軟件通信 Tera Term 是進行遠程連接的軟件 ,要使用第三方的 tel 軟件登陸到Router 界面 ,在 Tera Term 中新建 7個 tel 連接，連接的地址分別為： (為防止與 ACS 沖突，故調整為 3000 以上的端口 ) 地址： 端口： 3001 可以連接到 r1 的 console 口； 地址： 端口： 3002 可以 連接到