IPV4/IPV6共存与过渡技术在校园网中的研究与部署

黄于鉴　岳　焱

摘要：本文主要研究IPv4/IPv6共存与过渡的3种主要技术，比较它们的优缺点，并结合目前高校校园网建设的现状，阐述了这几种过渡技术在IPv6校园网中的具体部署情况。

关键词：IPv4IPv6过渡技术校园网

0引言

IPv4采用32位地址长度，只有大约43亿个地址：而IPv6采用128位地址长度，几乎可以不受限制地提供地址。同时，随着纯IPv6技术架构的互联网主干网CERNET2的正式开通，可以为高校和科研单位提供1Gb/s～10Gb/s的高速IPv6接入服务，国内高校网的IPv6改造成为必然趋势。考虑到IPv6替代lPv4这个必然过程不可能在短期内完成，网络建设的部署实施以及如何共存后平滑过渡就成了近期高校非常关心的问题。

1IPv4和IPv6的共存和过渡技术

1.1双协议栈技术双协议栈技术是每个节点同时支持IPv4和IPv6两种协议栈。工作方式是：如果目的地址是IPv4地址，则使用IPv4协议；如果是IPv6中的IPv4兼容地址，则同样使用IPv4协议，但将IPv6封装在IPv4中；如果是一个非IPv4兼容的IPv6地址，则使用IPv6协议：如果使用域名，则首先解析域名得到IP地址，然后根据地址按上面的分类进行处理。其优点是互通性好，便于理解；缺点是需要给每个新运行的IPv6网络设备和终端分配IPv4地址。

1.2隧道技术隧道技术是IPv4与IPv6共存的最主要技术，解决lPv6孤岛之间的互相通信问题。IPv6主机A要和主机B通信，主机A只是简单的把IPv6头的目的地址设为主机B的IPv6地址，然后传递给路由器M，M对IPv6包进行封装，然后IPv4头的目的地址设为路由器N的IPv4地址，若路由器N收到此IPv4包，则首先拆开包，如果发现封装的IPv6包是发给主机B的，路由器N就将此包正确转发给主机B。其优点在于隧道的透明性，技术实现比较容易：缺点是它并不能实现IPv4主机与IPv6主机之间的直接通信。

1.3网络地址/协议转换(NAT—PT)技术NAT-DT是指IPv4/lPv6地址转换的同时在IPv4和IPv6分组之间进行报头和语义的翻译。它适用于纯IPv4主机和纯IPv6主机之间的通信。其优点是不需要进行IPv4节点的升级改造；缺点是IPv4节点访问IPv6节点的实现方法比较复杂。

2 校园网中IPv4/IPv6共存与过渡技术的研究

2.1校园网中IPv4向IPv6过渡的技术背景和已有基础条件对于使用Windows系列操作系统的主机，只需从微软官网下载附加的IPv6协议支持包进行安装配置；Linux系列操作系统的主机，从2.2.0开始就已经开始支持IPv6技术；Unix操作系统和Vista系统，都已经自带了IPv6网络模块。网络设备方面，目前市场上思科、华为的交换机、路由器等一系列网络设备都支持IPv4/IPv6协议。

2.2校园网中IPv6的需求分析校园网所分配的都是C类IP地址，IP地址资源极其有限是在校园网中采用IPv6急迫和现实的需求。以成都理工大学为例，分配到的IP地址从理论上讲约有4000多个，这与拥有2万多学生，4千余教职工的办学规模极不匹配，且IPv4在传输速度、服务质量、高管理安全性等方面远不及IPv6。因此，投入IPv6的实验研究是很有必要的。

3校园网中IPv4/IPv6共存与过渡技术的部署

对于主干的网络设备，采用的主要技术有：Dual IP Stack、NAT-PT、Tunnel、IPv6路由等。要求有完整和强大的第三层交换能力，支持以后的视频点播、视频会议等宽带多媒体业务，支持Diff-serv模型、MPLS QOS、组播路由协议PIM、802，1X、VoIP等下一代网络特征。为了网络信息安全，具有认证机制和数据机密性保证。高校校园网络IPv6的应用一般分为如下两种情况：一是新校区校园网，二是新老校区网络的混合共存。

3.1新校区校园网目前新校区的校园网网络设计采用IPv6的三层拓扑结构，各个层次的设计如下：①核心层：采用支持双栈的三层交换机。②汇聚层：使用普通IPv4交换机，关于IPv6的三层功能交由核心处理。③接入层：采用普通二层交换机，以堆叠方式满足多站点接入要求。如图1所示。

3.2老校区升级改造，部分新建老校园网升级，一般需要购买新的双栈设备或通过升级软件直接支持双栈。若核心设备可升级，则方案类似前述新建校园网。若新增双栈设备，则新建IPv6网与原有IPv4网在各自网内分别互通，利用新增设备进行NAT-DT与原IPv6核心设备互通，与外部则分别经原核心连接的CERNET或新增设备所连接的CERNET2分别于外部IPv4和IPv6网络互通。校园网内部IPv4-IPv4、IPv6-IPv6业务分别利用新老校园网直接互通(如图2所示)。

校园网内部IPv6-IPv4业务通过新建IPv6校园网核心双栈交换机的NAT-PT与老校园核心连通；内部IPv6一外部IPv4，通过双栈边界路由器的NAT—PT与外部互通；内部IPv6一外部IPv6通过边界路由器直接互通或使用隧道与非直连IPv6孤岛互通。

4总结

毫无疑问，在当前网络环境下，IPv6和IPv4将共存和过渡很长一段时期。不同的过渡技术适用于不同的网络应用环境，到目前为止，还没有一种过渡机制是普遍适用的。上述的过渡策略与方案均有其各自的优点和缺点，有着各自的适用环境。因此，高校在实际校园网建设中，应结合自身网络原有的特点，考虑扩展性、安全性、网络性能等多方面因素，有针对性的构建和部署一套适合自身需求的IPv6校园网。

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