IPv6 在水利部门户网站群中的应用

杨 非，花基尧，刘庆涛，姚 葳，杨 柳，胡亚丽，魏永静，李珊珊，王昊源，陈国旭

（1. 水利部水文局（水利信息中心），北京 100053；2. 北京金水信息技术发展有限公司，北京 100053；3. 北京北科博研科技有限公司，北京 100053）



IPv6 在水利部门户网站群中的应用

杨 非1，花基尧1，刘庆涛1，姚 葳2，杨 柳2，胡亚丽2，魏永静2，李珊珊2，王昊源2，陈国旭3

（1. 水利部水文局（水利信息中心），北京 100053；2. 北京金水信息技术发展有限公司，北京 100053；3. 北京北科博研科技有限公司，北京 100053）

摘 要：随着互联网和计算机技术的快速发展，IPv4 网络协议自身问题正逐渐凸显，地址空间日趋不足。系统介绍 IPv6 在水利部门户网站群中的应用，重点解决由 IPv4 向 IPv6 转化迁移中的技术问题，有效应对 IPv6 与 IPv4在一段时间内相互共存的困扰。其对网络环境、应用系统的升级改造，对类似项目建设具有重要借鉴意义。

关键词：IPv4；IPv6；协议；路由

0 引言

互联网协议是互联网在设备之间发送信息时使用的标识系统，目前全球使用的 IP 地址主要基于1977 年创建的互联网通信协议 IPv4。无论是电脑，手机或是任何数码设备只要想上网就必须有 IP地址。IPv4 地址为 32 比特，采用 xxx.xxx.xxx.xxx形式，x 在 0～255 中取值，所允许的 IP 地址约为43 亿个[1]。IPv4 的创建者，当时认为 43 亿个网络地址肯定是能够满足一切可能的需求。但现在互联网的发展速度已经超乎人类想象，这股互联网大潮把一切东西都打上了网络的标签。原有的 IPv4 协议面临着一些难以解决的问题，比如地址空间耗尽，路由表爆炸等，同时 IP 应用的扩展对 IP 本身也提出了新的要求，例如因特网上多媒体信息传播，移动用户的网络接入等，都为 IP 的研究开辟了新的空间。新开发出来的 IPv6 协议，不但解决了旧版本的问题，而且还给 IP 带来了一些新的特性，使 IP 协议在地址管理、移动性、安全及多媒体支持方面都有巨大的灵活性。

2013 年水利部网络环境启动了 IPv6 升级工作[2]，一方面要对整个网络环境升级，另一方面需要对水利部门户网站群现有网站应用系统进行升级，包括对操作系统、网站发布服务器软件、网站应用服务器软件、网站发布模板、定制开发应用程序、应用开发接口等的升级和测试等工作，从而确保网络环境升级后与现有应用的兼容和正常运行。

IPv6 在水利部门户网站群的应用，首先按照从底层到上层的顺序分阶段完成应用的改造，即先从操作系统到应用服务器再到应用软件逐个完成改造，其次对外网网站服务和内网应用系统改造。再次对水利部门户网站主站和子站的静态发布、交互应用、后台网站 CMS 管理系统改造[3]。应用改造的优先级为先从服务类到管理类再到安全保障及通讯类应用，即根据应用的重要性，从网站内容发布及网站互动应用服务开始，再逐步完成后台网站内容管理及防篡改等安全系统的改造。

1 网站群系统架构

IPv6 的应用系统升级改造工作包括操作系统、数据库、服务器、外部服务等，具体如下：

1）操作系统 IPv6 支持改造。包括对 Windows 2000，Windows 2003 及 HP Unix 操作系统的 IPv6 支持改造。

2）数据库服务器支持改造。包括对 SQL Server，TRS Server 及 My SQL 的 IPv6 支持改造。

3）应用服务器支持改造。包括对 Apache 及Tomcat 应用服务器的 IPv6 支持改造。

4）网站对外服务及管理应用支持改造。包括对TRS WCM，TRS Server，图片库及网站防篡改应用系统的 IPv6 支持改造。

水利部门户网站群应用系统架构如图 1 所示。

图 1 水利部门户网站群应用系统架构图

根据对目前水利部门户网站群应用服务现状分析[4]，水利部门户网站群应用服务系统从系统架构的角度自下到上依次可以划分为：操作系统层、数据库层、应用服务层、应用系统层，应用系统层面按功能可以划分为网站服务类应用、网站管理类应用、安全保障类应用及通讯类应用。水利部门户网站群应用服务配置如表 1 所示。

表 1 水利部门户网站群应用服务配置如表

2 应用系统改造

为实现水利部门户网站群应用系统对 IPv4/IPv6协议的双栈支持[5]，需对系统由上而下逐层改造，每一层均要采用技术论证、搭建模拟环境、实验测试、生产环境数据备份、生产环境改造、测试验证、正式切换等，最终实现在不影响生产环境的目标下实现应用系统对 IPv6 的支持。

1）搭建模拟环境。模拟生产环境搭建测试机，包括生产环境的应用软件和一部分测试数据。

2）实验测试。对改造对象进行软件升级及参数配置，并对结果进行 IPv6 访问互通性验证。

3）生产环境数据备份。生产环境改造前对数据进行完全备份。

4）生产环境改造。在业务空闲时段，在不中断生产的前提条件下按照实验成功的操作步骤进行生产环境相关软件的升级改造。

5）测试验证。对改造后的应用软件进行 IPv6支持的正确性验证测试。

6）正式切换。测试完成后根据条件将改造的软件服务切换到生产环境。

2.1 操作系统

水利部门户网站群应用运行的操作系统为Windows 2000/2003 Server，全文检索服务器运行的操作系统为 HP Unix Server。Windows 2000 Server 通过相应 IPv6 协议栈配置实现对 IPv6 的网络支持，Windows 2003 Server 系统支持 IPv6 协议，因此可以直接进行相关配置。HP Unix 则根据版本下载相应的IPv6 安装包进行安装配置。

2.2 应用服务器软件

水利部门户网站群应用大部分为 B/S 架构，少量应用为 C/S 架构。对于 B/S 架构的应用软件需要对应用服务器进行升级改造，使其能够支持 IPv6 地址解析。目前水利部门户网站群使用的应用服务器包括：IIS，Apache 及 Tomcat[6]。

1）IIS 发布服务器。水利部门户网站群有少数部分信息采用 IIS 进行发布，IIS 发布服务器作为 Windows 2000/2003 Server 的一项服务，可随Windows 的升级同时完成对 IPv6 的支撑，不需进行额外的配置工作。

2）Apache 发布服务器。水利部门户网站群绝大部分信息采用 Apache 服务器进行静态页信息发布，目前版本不支持 IPv6 协议，因此对客户端请求的 IPv6 地址请求不能解析，需要对 Apache 软件进行升级，同时在 Apache 配置中完成 Web 服务器的 IPv6地址监听设置。

3）Tomcat 应用服务器。水利部门户网站群应用大部分都采用 J2EE 平台开发，Web 应用服务器使用的是 Tomcat，需要配置更新支持 IPv6 协议的Tomcat，启动 Tomcat 软件 IPv6 支持功能，配置更新应用程序使用的数据库驱动包支持 IPv6 协议，配置更新数据库链接字符串 URL 的写法。

2.3 数据库服务器

水利部门户网站群应用系统使用的关系型数据库包括 MS SQL Server，MY SQL 及 Oracle。MS SQL Server 2005 已经开始支持 IPv6 协议，目前水利部使用的是 SQL Server 2000，因此需要升级至 SQL Server 2005 及以上版本。MY SQL 需要配置 IPv6 的软件包实现对 IPv6 的支持[7]。

TRS Server 作为网站内容全文检索数据库，目前 TRS Server 还无法实现对 IPv6 协议栈的支持，需要修改数据库开发接口和客户端检索日志 2 个部分模块，实现全文检索应用与网关应用调用接口连接全文数据库，同时记录有 IP 地址信息的客户端检索请求。

2.4 服务类应用

水利部门户网站群对互联网用户提供信息、办事、互动等综合网站服务，支撑相关服务的应用包括网站群信息发布、图片库、视频、检索、访谈及问卷等互动应用。服务类应用采用 J2EE 技术构架，该部分需要对应用底层代码进行改造，使其能够支持 IPv6 地址解析及记录[8]。

1）网站发布。水利部门户网站群主站及子站采用静态页面的形式发布信息，因此需要对内容管理平台（TRS WCM）中的页面模板逐个检查，确保不出现 IPv4 地址链接及 Javascript 中不出现基于 IPv4地址格式的判断，统一将其修改成域名或兼容 IPv4 及 IPv6 处理形式。

2）图片库。水利部门户网站群的图片是基于.net 平台开发的动态应用，数据库基于 SQL Server。需要对对数据库驱动升级、修改应用程序中数据库配置。

3）视频点播。水利部主站视频点播采用 Java 开发，数据库基于 SQL Server 的产品。目前视频点播系统基于 IPv4 协议开发，采用单播的技术实现。应用 IPv6 后网络能更好地支持各种端到端及多媒体业务，对于 VOD 视频点播应用，通过采用 IPv6 的组播技术，提供更优的视频质量和更快的浏览速度。

4）WAS 检索。水利部门户网站群检索采用TRS WAS 实现，数据通过 TRS 网关接口从 Oracle 同步到 TRS 全文检索数据库中。此部分需要针对 IPv6 对 TRS WAS 开发接口、应用程序、地址配置、发布模块等做相应协议支持升级改造工作。

5）网站问卷调查。水利部门户网站群问卷调查应用的配置参数部分需修改其连接 WCM 地址格式部分，使其支持 IPv6 格式，问卷调查应用部分对于客户端的 IP 地址记录也需要修改为支持 IPv6 地址格式。

6）网站表单。水利部门户网站群表单应用的配置参数部分需修改其连接 WCM 地址格式部分，使其支持 IPv6 格式。

7）网站嘉宾访谈。水利部门户网站群嘉宾访谈应用的配置参数部分需修改其连接 WCM 地址格式部分，使其支持 IPv6 格式。对于后台访客客户端地址的记录部分也需要修改为支持 IPv6 地址格式。

8）网站邮件订阅。水利部门户网站群邮件订阅应用的配置参数部分需修改其连接 WCM 地址格式部分，使其支持 IPv6 格式。

2.5 管理类应用

水利部门户网站群通过网站内容协作平台及部分定制开发的应用程序支撑水利部门户网站群的信息更新和管理维护。管理类应用采用 B/S 结构和J2EE 技术构架，该部分需要对应用底层代码进行改造，使其能够支持 IPv6 协议。

1）网站内容协作平台。水利部门户网站群内容管理平台使用的是 TRS WCM 内容协作平台，在WCM 内容协作平台软件中需要做以下配置使其兼容IPv6 地址格式：

a. 配置 WCM 部分参数。包括数据库链接、CKM 服务器链接及同信息报送等软件的接口地址。

b. 配置站点部分属性。包括发布 FTP 地址，升级相应 FTP 软件，支持 IPv6 地址。

c. 配置与 WCM 其他互动选件的部分参数。

2）信息报送统计。信息报送应用是实现外网投稿到网站群内容管理平台的应用系统，是基于 WCM二次开发的应用。要实现与 IPv6 的兼容，也应当完成其参数配置部分，包括数据库链接、WCM 服务器软件的接口地址等部分的改造。

3）定制开发的应用程序及接口。对于水利部门户网站群定制开发的应用程序，如一些数据交换应用需要进行改造升级。应用程序本身代码中如有 IP处理及判断的部分需要更改成支持 IPv4/IPv6 格式，与第三方应用提供数据交换接口的需要将接口参数IP 部分修改为支持 IPv4/IPv6 协议。

2.6 安全保障类应用

水利部门户网站群使用网站防篡改软件（Iguard）保护外部网站文件，防止非法篡改，针对IPv6 应用，需要对其参数配置、文件监控及传输部分涉及的程序进行改造，包括服务器端和客户端。

3 应用测试

经第三方测试，水利部网站群 IPv6 应用改造完成后，接入任何运营商的 IPv6 网络能够正常访问网站群并正常浏览网站的信息及使用各项服务，系统顺利通过 7×24 h 稳定性测试，中途未出现宕机、无法访问等异常情况，以下仅选择 HTTP 连接、链接资源与文件资源测试。

3.1 HTTP 连接测试

HTTP 连接测试检查 HTTP 协议是否正常工作，通过测试仪向网页服务器请求 HTTP 连接，测试结果如表 2 所示。

表 2 HTTP 连接测试表

3.2 链接资源测试

统计网站所有页面域内链接，域外链接及域内IPv6 链接的比例。测试获取所有页面获得所有链接的信息，统计域内链接中支持 IPv6 访问的链接占域内连接的比例，测试结果如表 3 所示。

表 3 链接资源测试表

3.3 文件资源测试

统计网站服务器所有页面域内文件，域外文件及域内文件支持 IPv6 的比例。测试获取所有页面文件的总数，测试下载首页所有页面文件的总数，并记录文件下载的方式（IPv4 或 IPv6），统计所有页面域内文件支持 IPv6 下载的文件数量比例，测试结果如表 4 所示。

表 4 文件资源测试表

4 结语

IPv6 协议是互联网的新一代通信协议，水利部网站群由 IPv4 向 IPv6 的过渡过程，涉及从网络层到应用层，从简单 Web 浏览到复杂 IPv4/IPv6 交互应用的多层次改造工作。一定时期内 2 个网络之间将会并存，而其中最关键的，是解决好兼容性问题，实现平滑过渡，最终实现 IPv6 网络的全面覆盖，所以该技术的研究与应用具有重要的现实意义。

参考文献：

[1] Joseph Davies. 理解 IPv6 [M]. 张晓彤，译. 北京：清华大学出版社，2004: 1-9.

[2] 王晓峰，吴建平，崔勇. 互联网 IPv6 过渡技术综述[J].小型微型计算机系统，2006，27 (3): 385-395.

[3] 马严，赵晓宇. IPv4 向 IPv6 过渡技术综述[J]. 北京邮电大学报，2002，25 (4): 1-5.

[4] 毛伟，钱华林，罗万明. 向 IPv6 过渡大势所趋[J]. 中国教育网络，2009 (1): 14-18.

[5] 杨道金，许勇，张凌. IPv6 环境下可信任电子邮件系统的设计与实现[J]. 电信科学，2008，24 (1): 54-57.

[6] Fred Baker. IPv4/ IPv6 的共存过渡与寻址[J]. 电信科学，2008，24 (5) : 30-37.

[7] 蒋铭，沈成彬，王作强，等. 面向下一代互联网的接入网演进策略[J]. 电信科学，2010，26 (7) : 8-13.

[8] 陈琦. IPv6 环境下的 PPPOE 接入技术研究[J]. 电信科学，2010，26 (7) : 14-16.

Application of IPv6 Protocol in Web Portals of Ministry of Water Resources

YANG Fei1, HUA Jiyao1, LIU Qingtao1, YAO Wei2, YANG Liu2, HU Yali2, WEI Yongjing2, LI Shanshan2, WANG Haoyuan2, CHEN Guoxu3
(1. Water Information Center, the Ministry of Water Resources, Beijing 100053, China；2. Beijing Jinshui Information Technology Development Co., Ltd., Beijing 100053, China；3. Beijing BeikTech-Dr.Research Technology Co. Ltd., Beijing 100053, China)

Abstract:With the rapid development of Internet and computer technology, the problem of IPv4 network protocol is becoming more and more prominent. And the address space is becoming less and less. This paper describes the application of IPv6 in the water resources department portal group, focusing on solving the technical problems from the IPv4 to IPv6 transformation and migration, and effectively deals with the IPv4 and IPv6 in a period of mutual coexistence of the troubles. Its upgrade to the network environment and application systems has an important reference for the construction of similar projects.

Key words:IPv4; IPv6; protocol; routing

中图分类号：TP393

文献标识码：A

文章编号：1674-9405(2016)02-0040-05

收稿日期：2015-10-30

作者简介：杨 非（1982-） 男，山东潍坊人，工程师，主要从事水利信息化及网站建设工作。