【導(dǎo)讀】互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，使目前IPv4協(xié)議下的網(wǎng)絡(luò)在實(shí)際應(yīng)用中越來越不足，要想徹底而有效的解決這些問題，需要建設(shè)下一代互。版本，其取代IPv4是必然的。IPv6的新特點(diǎn)將會為網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用及發(fā)展提供廣。雖然各高校都在積極地改造校園網(wǎng)，處在向IPv6的過渡階段，但對。路由協(xié)議的實(shí)現(xiàn)等。介紹了常見的三種過渡技術(shù)：隧道技術(shù)、雙協(xié)議棧技術(shù)及協(xié)。并深入分析了校園網(wǎng)建設(shè)IPv6網(wǎng)的需求，根據(jù)我校醫(yī)學(xué)部現(xiàn)有的。結(jié)構(gòu)較為混亂，管理和維護(hù)都較為困難，并且網(wǎng)絡(luò)資源利用率不高。IPv6網(wǎng)絡(luò)過渡的方案：網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)為由接入層、匯聚層、核心層組成的三層結(jié)構(gòu)，交換機(jī)上，各部分網(wǎng)絡(luò)相對獨(dú)立，互不干涉。與IPv4節(jié)點(diǎn)間的互通。通過仿真實(shí)驗(yàn)測試，測試環(huán)境間可以正常通信，并且沒

　　

【正文】 （ 4）校園網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)各種新業(yè)務(wù)的擴(kuò)展和應(yīng)用。 校園網(wǎng)的這些特點(diǎn)使它能夠成為類似 IPv6 這些新技術(shù)和新應(yīng)用的研究平臺，使其在這些新領(lǐng)域走在行業(yè)的前端。 校園網(wǎng)接入 Cer2 網(wǎng)的策略 CNGI 其核心網(wǎng) Cer2 是采用純 IPv6 的骨干網(wǎng)，連接著全國 25 個核心節(jié)點(diǎn)，并為國內(nèi)上百所高校及科研單位提供高速 IPv6 的接入，并通過下一代互聯(lián)網(wǎng)交換中心連接到國內(nèi)外下一代互聯(lián)網(wǎng)。 Cer2 網(wǎng)向全國的高校及科研單位提供 1Gbps~10Gbps 的 IPv6 接入服務(wù)。高等院校及科研單位根據(jù)就 近原則接入全國的 25 個 Cer2 網(wǎng)核心節(jié)點(diǎn)，而每個節(jié)點(diǎn)的接入方式和策略也是要根據(jù)具體情況而定的。 Cer2 網(wǎng)是采用純 IPv6 技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)，它可以將服務(wù)提供給純 IPvIPv6/IPv4 雙棧節(jié)點(diǎn)以及純 IPv4 用戶。具體接入如圖 41 所示。 （ 1）當(dāng)純 IPv6 網(wǎng)絡(luò)與 Cer2 網(wǎng)互聯(lián)時(shí)，可通過 BGP+路由協(xié)議或者是靜態(tài)路由的方法實(shí)現(xiàn)全球 IPv6 網(wǎng)絡(luò)的訪問。 （ 2）當(dāng) IPv6/IPv4 雙棧節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)與 Cer2 網(wǎng)連接時(shí)，可通過 BGP+路由協(xié)議和靜態(tài)路由的方法訪問全球 IPv6 網(wǎng)絡(luò)，還可通過 IPv4 over IPv6 的隧道技術(shù)，借助 Cer2 主干網(wǎng)訪問全球的 IPv4 網(wǎng)絡(luò)。 （ 3）可通過 NAT（網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換）技術(shù)實(shí)現(xiàn) IPv6 主干網(wǎng)下純 IPv4 網(wǎng)接入，實(shí)現(xiàn) IPv4 網(wǎng)絡(luò)的資源共享以及互相連通。 校園網(wǎng)的 IPv6 過渡方案 18 圖 41 Cer2 主干網(wǎng)接入方式 基本的接入方式主要有專線接入和隧道接入兩種，這兩種接入的主要區(qū)別是對接入單位擁有的光纖資源而定的。 如果接入單位有閑置的光纖直通 Cer2 網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，就可實(shí)現(xiàn)專線接入。專線接入如圖 42 所示。專線接入網(wǎng)速快，安全穩(wěn)定。但一般情況下，接入單位不會用單個 光纖只實(shí)現(xiàn)一個功能，這樣會造成資源的浪費(fèi)。因此，一般方法是利用Cer 光纖資源接入到 Cer2 網(wǎng)，可有以下幾種方式 圖 42 專線接入示意圖 （ 1）物理層復(fù)用 通過部署在 Cer2 節(jié)點(diǎn)與接入單位間的 CWDM（ Coarse Wavelength DivisionMultiplexing，粗波分復(fù)用器）設(shè)備，實(shí)現(xiàn) Cer 和 Cer2 接入光線的共享。主要是利用不同的波長來分別承載 IPv6 和 IPv4 的流量。這樣就可以利用已使用的光纖資源，不需要再另外鋪設(shè)光纖。物理層復(fù)用如圖 43 所示。 校園網(wǎng)的 IPv6 過渡方案 19 圖 43 物理層復(fù)用 （ 2）數(shù)據(jù)鏈路層復(fù)用 通過部署在 Cer2 節(jié)點(diǎn)與接入單位間的二層交換機(jī)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路層的 Cer 和 Cer2 共享，主要指以太網(wǎng)幀將會同時(shí)封裝 IPv4 和 IPv6 的分組并進(jìn)行傳輸。這種方式同樣是利用已有的光纖資源，不需另外鋪設(shè)。數(shù)據(jù)鏈路層復(fù)用如圖 44 所示。 圖 44 數(shù)據(jù)鏈路層復(fù)用 （ 3）網(wǎng)絡(luò)層復(fù)用 有些節(jié)點(diǎn)既是 Cer2 網(wǎng)的主節(jié)點(diǎn)也是 Cer 網(wǎng)的主節(jié)點(diǎn)，這樣就可以在Cer 網(wǎng)的接入設(shè)備上運(yùn)行 IPv6，同時(shí)與 Cer2 的接入設(shè)備相互聯(lián)通。這樣就利 用了 Cer 的現(xiàn)有設(shè)備和線路通過雙協(xié)議棧技術(shù)將校園網(wǎng)與 Cer2 網(wǎng)相連。網(wǎng)絡(luò)層復(fù)用如圖 45 所示。 校園網(wǎng)的 IPv6 過渡方案 20 圖 45 網(wǎng)絡(luò)層復(fù)用 2. 隧道接入 目前許多高校主要是通過隧道技術(shù)實(shí)現(xiàn)與 Cer2 網(wǎng)的相連，我校也可以通過這種技術(shù)連接到 Cer2 網(wǎng)。首先由 Cer2 網(wǎng)的主干節(jié)點(diǎn)院校從其校園網(wǎng)分配一個 IPv4 地址作為互連地址，并將這個地址配置在校園網(wǎng)的出口以及與之相連的邊界路由器的接口上，同時(shí)將這個 IPv4 地址作為隧道的源地址。接入單位只要是能通過 IPv4 網(wǎng)絡(luò)與 Cer2 網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)相互通信， 就可配置 6over4 隧道接入 Cer2 網(wǎng)。隧道接入如圖 46 所示 圖 46 隧道接入校園網(wǎng)過渡技術(shù)的仿真與實(shí)現(xiàn) 21 5 校園網(wǎng)過渡技術(shù)的仿真與實(shí)現(xiàn) 仿真平臺的構(gòu)建 目前支持 IPv6 的操作系統(tǒng)主要有 Windows、 Linux 等。 Linux 操作系統(tǒng)是一個免費(fèi)的軟件，其源代碼完全開放，并且以其良好的穩(wěn)定性和運(yùn)行速度受到專業(yè)人士的青睞。但是， Linux 操作系統(tǒng)很少裝在普通的 PC 機(jī)中，它們大多使用在機(jī)房的服務(wù)器中，并且要求使用者有一定的專業(yè)知識。 Windows 操作系統(tǒng)就不同了，幾乎所有的個人電腦都裝著該 系統(tǒng)，操作簡單易用。在絕大部分的 IPv6 過渡實(shí)驗(yàn)中，人們都使用了 Linux 操作系統(tǒng)。我選擇較為普遍適用的 Windows 操作系統(tǒng)來模擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境。 目前各網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品公司如 Cisco、華為、中興等推出的路由器、交換機(jī)等主要的組網(wǎng)設(shè)備都可以支持 IPv6。但由于目前處于 IPv6 發(fā)展的初級階段，許多產(chǎn)品的技術(shù)還不夠成熟，再加上路由器、交換機(jī)等網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品價(jià)錢昂貴，不適合做實(shí)物實(shí)驗(yàn)。另外，如果在目前運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)中做 IPv6 實(shí)驗(yàn)，很容易造成網(wǎng)絡(luò)的癱瘓，影響網(wǎng)絡(luò)的正常使用。為了既達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康模植换ê艽蟪杀荆?我選擇了很多網(wǎng)絡(luò)工程師都普遍使用的軟路由來模擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境。目前主要用于路由器模擬的軟件有 GNS Dynamips、 Boson 等。比較后我選擇 GNS3 為仿真平臺，模擬設(shè)備用 Cisco 的 IOS。 GNS3 主要是由法國人 Jeremy Grossman 開發(fā)，該軟件是一款可以仿真復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的圖形化網(wǎng)絡(luò)模擬器，可以運(yùn)行在 Windows、 Linux 等多個平臺上。簡單說它是 dynamips 的圖形前端，比直接使用 dynamips 軟件更容易并且更具有可操作性。它除了能夠可視化設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 外，還可以模擬 Cisco 路由設(shè)備和 PIX 防火墻，并且能仿真簡單的 Ether、 ATM 和幀中繼交換機(jī)，還可直接完成相關(guān)的模擬實(shí)驗(yàn)。在 GNS3 中，所運(yùn)行的是實(shí)際的 IOS，能夠使用 IOS 所支持的所有命令和參數(shù)，除了支持路由器和防火墻平臺，還可以通過在路由器插槽中配置 EtherSwitch 卡，仿真該卡支持的交換機(jī)平臺。 GNS3 整合了下面的軟件： Dynamips：一款可以直接運(yùn)行 Cisco 系統(tǒng)的 IOS 的模擬器。 Dynagen：是 Dynamips 文字顯示的前端。 Pemu： PIX 防火墻設(shè)備模擬器。 Winpcap： Windows 平臺下的公共網(wǎng)絡(luò)訪問系統(tǒng)。 本論文中，所有實(shí)驗(yàn)都運(yùn)行在 Windows 操作系統(tǒng)下，仿真軟件如下： 軟件版本： 。 仿真設(shè)備： Cisco3725。 IOS： 。 由于所使用的仿真軟件主要是針對路由器仿真的，對交換機(jī)來說只能仿真一些簡單的設(shè)備，而設(shè)計(jì)中所用到的交換機(jī) Catalys3750 屬于三層交換機(jī)，具有路由器的功能，并且配置 命令又一致，因此我在仿真實(shí)驗(yàn)中用路由器 Cisco 3725 來代替交換機(jī) Catalys3750。這兩種設(shè)備具有基本一樣的路由功能，主要是端口數(shù)不同。 校園網(wǎng)過渡技術(shù)的仿真與實(shí)現(xiàn) 22 仿真平臺的介紹 圖 51 是 GNS3 模擬器的主要界面，所有的過渡技術(shù)仿真實(shí)驗(yàn)都會在這個平臺上實(shí)現(xiàn)。首先介紹一下界面的組成部分。該界面主要分為六大部分，包括 1 菜單欄、 2 命令欄、 3 虛擬設(shè)備區(qū)、 4 繪圖區(qū)、 5 控制臺區(qū)、 6 狀態(tài)顯示區(qū)。 圖 51 GNS3 模擬器界面 仿真平臺的建立 仿真軟件安裝好后，不能立刻做仿真實(shí)驗(yàn) ，需要對仿真平臺做必要的設(shè)置。由于我使用的是 Cisco3725，需要將該設(shè)備的 IOS 預(yù)先加入到仿真器中。首先，打開已安裝好的 GNS3 軟件，點(diǎn)擊 “ Edit”菜單中的“ IOS image and hypervisors”項(xiàng)，找到設(shè)置中的“ Settings”，并點(diǎn)擊 ，查找所準(zhǔn)備的 IOS 映像文件，并在“ Platform”和“ Mode”選項(xiàng)中選出相應(yīng)的設(shè)備，剩下的配置就接受 GNS3 的默認(rèn)值，然后保存。這樣，設(shè)備的 IOS 就添加好了。圖 52 就是添加好 IOS 后的頁面。還有一點(diǎn)需要注意，圖 52 中的 IDLE PC 這一參數(shù)很重要，直接影響到 PC 機(jī) CPU 的使用率 ,為了使 CPU 利用率不至于達(dá)到 100%，需要配置這個值，使 CPU 的利用率最小。打開仿真軟件，從模擬設(shè)備類型中將所要模擬的路由器設(shè)備拖到工作區(qū)中， 右鍵點(diǎn)擊工作區(qū)的路由器，將路由器激活，再選擇“ IdlePC”選項(xiàng)，點(diǎn)擊“ Idle PC”選項(xiàng)后，出現(xiàn) Idle PC 的值，如圖 53 所示，將帶星號的那個 idlepc 值復(fù)制到前面的 IDLE PC 選項(xiàng)中，需要重復(fù)多次 idlepc 值選擇，選擇 CPU 利用率最 低的那個 idlepc 值。查看 CPU 的利用率，可以通過 Windows 中的任務(wù)管理器來獲取該信息。這樣，基本配置就完成，可以開始做仿真實(shí)驗(yàn)了。校園網(wǎng)過渡技術(shù)的仿真與實(shí)現(xiàn) 23 圖 52 設(shè)備 IOS 添加 局域網(wǎng)內(nèi) IPv6 主機(jī)聯(lián)通的實(shí)現(xiàn) Windows XP 是支持 IPv6 協(xié)議的，但需要手動配置。主要通過對網(wǎng)絡(luò)中 IPv6 主機(jī)間的聯(lián)通測試，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)最基本的功能。在純 IPv6 網(wǎng)絡(luò)中，我們需要像在 IPv4 網(wǎng)絡(luò)中一樣，首先保證網(wǎng)絡(luò)中的主機(jī)最基本的相互通信，在這個基礎(chǔ)上，才可以實(shí)現(xiàn)其它功能。通過交換機(jī)連接的 IPv6 網(wǎng)絡(luò)主機(jī)間的通信實(shí)驗(yàn)拓?fù)鋱D如 54 所示。 [實(shí)驗(yàn)?zāi)康?]：在校園網(wǎng)中建設(shè)了 IPv6 網(wǎng)后，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中 IPv6 主機(jī)間基本的通信。 [實(shí)驗(yàn)設(shè)備 ]：支持 IPv6 協(xié)議的交換機(jī)，這里使用的是 DLink DES1008D，整個環(huán)境是純 IPv6 網(wǎng)絡(luò)，兩臺計(jì)算機(jī)分別為 PC1 和 PC2。 校園網(wǎng)過渡技術(shù)的仿真與實(shí)現(xiàn) 24 圖 54 IPv6 局域網(wǎng)連通拓?fù)鋱D [主機(jī)配置 ]： 1. 在 PC1 上做以下操作： 在 PC1 主機(jī)的 DOS 對話框中手動裝載 IPv6，使用命令“ ipv6 install”開啟 Windows 操作系統(tǒng)上的 IPv6 功能，如圖 55 所示。圖 55 裝載 IPv6 成功截圖 使用命令“ ipv6 adu 5/2020:da8::1”，為本地連接手動配置 IPv6 地址，用命令“ ipv6 if”，查看網(wǎng)絡(luò)配置，如圖 56 所示。校園網(wǎng)過渡技術(shù)的仿真與實(shí)現(xiàn) 25 圖 56 PC1 本地端口配置截圖 其中， PC1 的 IPv6 地址為： 2020:da8::1。 2. 在 PC2 上做如下操作： 同 PC1 一樣，先將 IPv6 加載到 PC2 上，然后給 PC2 使用命令“ ipv6 adu 5/2020:da8::2”配置 IPv6 地 址，顯示的配置如圖 57 所示。 圖 57 PC2 本地端口配置 其中， PC2 的 IPv6 地址為： 2020:da8::2。 3. 連通性測試 配置完兩臺主機(jī)上的 IPv6 地址，現(xiàn)在就要測試連通性了。在 PC1 上用 ping6 命令來測試與 PC2 的連通性，如圖 58 所示。 校園網(wǎng)過渡技術(shù)的仿真與實(shí)現(xiàn) 26 圖 58 PC1 上對 PC2 連通性測試 [實(shí)驗(yàn)結(jié)果 ]測試通過，本地 IPv6 能正常通信，發(fā)送 4 個數(shù)據(jù)包，接收到了 4 個數(shù)據(jù)包，說明 IPv6 地址加載成功，并且兩個主機(jī)可以相互通信。 雙協(xié)議棧技 術(shù) 雙協(xié)議棧技術(shù)介紹 雙協(xié)議棧技術(shù)是目前應(yīng)用較廣泛的過渡技術(shù)。由于 IPv4 和 IPv6 是兩個功能相近的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，基本的物理平臺也相同，其上的傳輸層協(xié)議也沒有區(qū)別，而支持雙協(xié)議棧的節(jié)點(diǎn)可分別與支持 IPv4 協(xié)議和 IPv6 協(xié)議的節(jié)點(diǎn)通信。主要實(shí)現(xiàn)方法是將 IPv4 協(xié)議和 IPv6 協(xié)議同時(shí)裝在雙協(xié)議棧主機(jī)上，通過特定的通信方式，與相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)通信。在通信時(shí)，根據(jù) DNS 的返回記錄，判斷節(jié)點(diǎn)的協(xié)議類型，再用地址選擇規(guī)則 [33]使 IPv4/IPv6 節(jié)點(diǎn)與相應(yīng)節(jié)點(diǎn)通信 [3436]。雙協(xié)議棧主機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖 59 所示。 圖 59 雙協(xié)議棧主機(jī)結(jié)構(gòu) 但是雙棧技術(shù)對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的要求比較高，需要設(shè)備既可以支持 IPv4 路由協(xié)議又支持 IPv6 路由協(xié)議，這樣就會帶來大量的數(shù)據(jù)和協(xié)議，加大了設(shè)備維護(hù)的工作量。并且每一個 IPv6 節(jié)點(diǎn)都需用一個 IPv4 地址，造成 IPv4 地址的浪費(fèi)，因此只能作為臨時(shí)的過渡技術(shù)。 校園網(wǎng)過渡技術(shù)的仿真與實(shí)現(xiàn) 27 雙協(xié)議棧技術(shù)的實(shí)現(xiàn) 實(shí)現(xiàn) IPv6 節(jié)點(diǎn)與 IPv4 節(jié)點(diǎn)通信的最直接的方法就是在 IPv4 的節(jié)點(diǎn)中加入 IPv6 的協(xié)議棧。這就要求在網(wǎng)絡(luò)邊緣路由器的接口同時(shí)配置 IPv4 地址 和 IPv6 地址以及與之相關(guān)的路由協(xié)議，那么這個接口將被認(rèn)為是雙協(xié)議棧接口。與之相連的純網(wǎng)絡(luò)，只要在純 IPv4 設(shè)備上配置 IPv4 地址及與之相關(guān)的路由協(xié)議，在純 IPv6