IPv6在教育信息化中的应用

　　摘要 ：本文主要从教育信息化应用的实际环境出发，结合国内IPv6技术的主要发展趋势，针对教育信息化过程中遇到的IPv4地址不足的现象和IPv6技术的升级与部署问题，探讨了如何通过IPv4/IPv6双栈技术、IPv4/IPv6隧道技术等从IPv4过渡到IPv6的几种技术方案和在教育信息网中IPv6的部署问题，最后结合国内各高等院校最常用的IPv6应用，确定了IPv6在今后教育信息化中的主要应用方向。
　　关键词 ：IPv4；IPv6；NAT；双栈；IPv4/IPv6隧道技术
　　
　　随着计算机技术的普及和互联网的快速发展，多媒体教学、远程教学等技术已相对成熟，对提高教育教学质量、共享教育资源起到了十分重要的作用。然而，随着上网人数的不断增多和联网设备的持续增长，IPv4地址的不足已经越来越成为互联网发展的瓶颈。2011年2月，互联网域名管理机构在美国迈阿密宣布，IPv4地址已经告罄，新增的网络将不能获得IPv4地址。其实早在1998年，IETF（Internet Engineering Task Force）就制定了下一代网络地址的标准IPv6来提供海量的地址空间，十几年后的今天，当人们面临着日益严重的地址耗尽问题时，从IPv4升级到IPv6已经成为大家的共识。
　　● 国内教育行业IPv6发展状况
　　2003年8月，CERNET2成为国家发改委等八部委联合领导的中国下一代互联网示范工程核心网的重要组成部分。CERNET2核心骨干网全部采用纯IPv6协议，为国内100多所高校提供IPv6的高速接入服务。
　　2008年8月，国家正式启动了下一代互联网CNGI（China's Next Generation Internet）第二期工程建设，重点解决下一代互联网商遇到的一些问题。与此同时，国内很多高校也都组建了自己的IPv6实验网络，国内外网络设备厂商生产的网络设备都开始支持IPv6。
　　● IPv4的瓶颈、IPv6的优势及演进建议
　　1.IPv4的瓶颈
　　近几年，基于IPv4协议的互联网技术得到了蓬勃发展，但是在IPv4得到业界青睐和追捧的同时，也必须清醒地认识到IPv4本身还存在不完善的地方。网络安全性、服务质量(QoS)以及地址短缺等问题是IPv4网络目前所面临的一些关键问题，这些“致命”的缺点正在阻碍着IP技术和业务的进一步普及和应用。
　　2.IPv6的优势
　　IPv6除了地址数量巨大以外，还将其应用范围扩展到了移动互联网和物联网，实现任意节点之间的会话。它不仅可以实现人与人之间的沟通，还将服务于众多硬件设备，如家用电器、传感器、远程照相机、汽车等，IPv6将会在不远的将来深入到社会每个角落。当然，IPv6并非十全十美，IPv6最大的问题是与IPv4的兼容问题，但从长远看IPv6有利于互联网的可持续发展。
　　3.IPv6发展演进建议
　　IPv6是解决IPv4地址耗尽问题的根本和直接的解决方案，业界需要从整个产业的角度去考虑IPv6演进的各种问题，从目前的网络发展经验来看，至少需要考虑以下几个因素。
　　（1）用户因素
　　IPv6是与IPv4完全不兼容的新一代网络层协议，在过渡到新协议后要求对现网影响降低到最小。
　　（2）网络因素
　　IPv6的网络层面端到端的传输实施需要综合考虑IPv6的可演进方案。由于IPv6的网络部署在网络架构、设备能力、厂商、支持能力等方面上存在较大差异，为了减少对现网的影响，前期部署可考虑新建专网或专用设备，如采用独立的IPv6网关接入IPv6用户，这样既可以避免IPv6早期部署上可能存在的各类问题对现网业务的冲击，也可以避免升级所有的现网设备造成短期改造成本过高而难以实施。
　　（3）业务因素
　　从IPv4过渡到IPv6需要考虑这个关键问题。在IPv6的初始部署业务上，为了避免因兼容性造成的不利因素，可以从封闭性业务切入，如IPTV等封闭型业务互联互通性要求不高，没有与现存IPv4体系交互的要求，这样可以降低早期部署IPv6的难度，易于快速部署。
　　（4）成本因素
　　IPv6的引入是一个系统性工程，应该慎重考虑引入时机与节奏，需要权衡改造和升级的综合成本，过早切入必然要承担和周围环境互通的成本，过晚切入却可能造成网络迁移总成本的增加。
　　● I Pv6在教育网中的发展与前景
　　1.教育网IPv6的发展
　　近年来，教育网在IPv6研究和部署上一直走在了行业的前列，业界主流厂商都已经能支持IPv6，思科、华为、H3C、Junper等公司都推出了IPv6商业化路由器。未来几年，中国下一代教育网络建设的第一步将通过纯IPv6的CERNET2向目前的IPv4高校校园网辐射。IPv6技术将直接产生或衍生出巨大的网络设备产品市场。
　　以笔者所在的深圳市盐田区为例，自深圳教育城域网建成后，盐田区教育网进行了IPv6试点，通过采用同时支持IPv6/IPv4的网络设备进行组网建设，并通过双栈技术和IPv6隧道方式，使校园网平台同时支持两种业务流的承载和互通，完成了IPv6核心网与各校园网的覆盖，大运会期间该区校园网用户将可以通过IPv6访问大运会相关网站并进行视频点播。另外，大部分211高校校园网核心已经部署了IPv6。中小学可通过城市教育网的IPv6骨干网逐级渗透到校园终端上。因此，IPv6必将带动教育信息化的新发展。
　　2.IPv6创造教育新环境
　　下一代互联网正在走进我们的生活，未来教育将会诞生许多全新的应用。比如，通过IPv6实现互动式教学，以学生为中心的教学模式将改变现有以教师为中心的教育模式。规模大、安全性好、服务质量有保证是下一代互联网最大的改进之处，而且联网的不止计算机，只要是用电的物品增加一个通讯模块都可以联网，像家里的电冰箱、洗衣机等都可以有一个独立的IP地址，也就是说的“数字化生活”将可以成为现实。凭借领先的网络技术以及虚拟环境，全国的学生坐在家里，就可像北京的学生实地浏览一样，观赏故宫美妙的风景。许多很难完成的实验都可以通过网络来完成，远程教育在下一代互联网中将会更加突出它的优势。它将完全抛开时间、空间教学，最大化地发挥出远程教育的优势来。
　　从以上IPv6的简要介绍中可以看出，IPv6提供了许多IPv4中没有的功能，主要表现在以下几个方面。
　　（1）高带宽、高速度
　　利用IPv6的组播技术，允许路由器一次性将数据包复制给多个数据通道，实现一点对多点或多点对多点的数据传输，大大节省了带宽，因为无论多少个目标地址，在整个网络的任何一条链路上只需传输一个数据包，从而大大减轻了网络负载，分配给每一个网络节点的带宽相应增加。
　　（2）方便地连接到网络
　　由于IPv6提供了128位的地址长度，因此，学生能够利用各种工具连接到互联网，浏览自己需要的内容。
　　（3）丰富的网络资源
　　今天的网络教学资源，由于网络带宽和网络速度的原因，大多数是一些静止的图片或文字，IPv4迁移到IPv6后，许多网络教学资源提供者可提供更加丰富多彩的教学资源，如音频、视频、动画等，同时由于IP地址的增加，提供教学资源的网站相应增加，获得知识的途径也将相应增加。
　　（4）更好的交互性
　　IPv6更好地支持实时视音频信息