基于IPv4與IPv6技術(shù)相結合高校校園網(wǎng)絡(luò )建設

1 IPv4技術(shù)
IPv4(Internet Protocol version 4)是互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(Internet Protocol，IP)的第四版，也是第一個(gè)被廣泛使用，構成現今互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基石協(xié)議。IPv4可以運行在各種各樣的底層網(wǎng)絡(luò )上，比如端對端的串行數據鏈路(PPP協(xié)議和SLIP協(xié)議)、衛星鏈路等。局域網(wǎng)中最常用的是以太網(wǎng)(Ethernet)。

2 IPv6技術(shù)
由IP地址危機產(chǎn)生和發(fā)展起來(lái)的IPv6(Internet Protocol version 6)作為下一代互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議已經(jīng)得到了各方的公認，針對IPv4的缺陷，IPv6在網(wǎng)絡(luò )層做了很大的改變，除了采用128位地址解決IPv4存在的地址資源不足之外，還對報頭進(jìn)行了較大的改進(jìn)，使之與IPv4的編址方式相比，具有更大的靈活性，提高了路由的效率和性能，使其在移動(dòng)性和可擴展性方面有了很大提高。IPv6只對傳輸層的TCP，UDP和下層的數據鏈路層做了很少的修改，這點(diǎn)在工程化過(guò)程中非常重要，因為部署單純的IPv6可以沿用IPv4的經(jīng)驗，甚至比IPv4還要簡(jiǎn)單。

3 IPv6和IPv4之間的共存與過(guò)渡
在很長(cháng)的過(guò)渡期內，IPv6和IPv4必須共存，IPv6地址和IPv4地址也必須共存。同時(shí)還必須使新安裝的IPv6系統能夠向后兼容。這就是說(shuō)，IPv6系統能夠接收和轉發(fā)IPv4分組，并且能夠為IPv4分組選擇路由。
向IPv6過(guò)渡主要有兩種策略，即使用雙協(xié)議棧和隧道技術(shù)。雙協(xié)議棧是指在完全過(guò)渡到IPv6之前，使一部分主機或路由器裝有兩個(gè)協(xié)議棧，一個(gè)IPv4和一個(gè)IPv6，如圖1所示。雙協(xié)議棧主機或路由器既能夠與IPv6的系統通信，又能夠與IPv4的系統通信。在與IPv6主機通信時(shí)．雙協(xié)議棧主機采用IPv6地址，在和IPv4主機通信時(shí)雙協(xié)議棧主機采用IPv4地址。雙協(xié)議棧主機可以通過(guò)對域名系統DNS的查詢(xún)可以知道雙協(xié)議棧主機中目的主機是采用哪一種地址。若DNS返回的是IPv4地址．雙協(xié)議棧的源主機就使用IPv4地址；若DNS返回的是IPv6地址，則其源主機就使用IPv6地址。
向IPv6過(guò)渡的另一種方法是使用隧道技術(shù)。這種方法的要點(diǎn)就是在IPv6數據報要進(jìn)入IPv4網(wǎng)絡(luò )時(shí)，由實(shí)現了雙協(xié)議棧的路由器將IPv6數據報封裝成為IPv4數據報，使得整個(gè)IPv6數據報變成了IPv4數據報的數據部分。然后IPv6數據報就在IPv4網(wǎng)絡(luò )的隧道中傳輸。當IPv4數據報離開(kāi)IPv4網(wǎng)絡(luò )中的隧道時(shí)，再由實(shí)現了雙協(xié)議棧的路由器將其數據部分．即原來(lái)的IPv6數據報交給IPv6協(xié)議棧。

校園網(wǎng)中部署雙協(xié)議棧網(wǎng)絡(luò )是最理想的方法，如圖2所示。其中，IPv4網(wǎng)絡(luò )部分與原有校園網(wǎng)IPv4部分融合。這樣對于新建校園網(wǎng)中的雙棧用戶(hù)就可以同時(shí)訪(fǎng)問(wèn)IPv6和IPv4網(wǎng)絡(luò )。對于雙棧終端，IPv4網(wǎng)關(guān)和IPv6網(wǎng)關(guān)均部署在匯聚3層交換機上。由于校園網(wǎng)內所有三層設備均是雙棧設備，它既運行IPv4路由協(xié)議，也運行IPv6路由協(xié)議。不同協(xié)議的數據轉發(fā)路徑可能一致，也可以不同。所有校園網(wǎng)三層設備均為IPv4／IPv6雙棧設備。為了實(shí)現IPv6校園網(wǎng)，新增1臺IPv6出口路由器。IPv6出口路由器通過(guò)GE鏈路連接原有雙棧核心交換機。

4 IPv4和IPv6之間共存與過(guò)渡的具體實(shí)施
IPv6和IPv4的共存與過(guò)渡需解決校園網(wǎng)內部IPv4-IPv4和IPv6-IPv6的業(yè)務(wù)問(wèn)題；校園網(wǎng)內部IPv6-IPv4的業(yè)務(wù)問(wèn)題；內部IPv6-外部IPv4的業(yè)務(wù)問(wèn)題；內部IPv6-外部IPv6的業(yè)務(wù)問(wèn)題。
4．1 解決辦法一：現有IPv4網(wǎng)絡(luò )的升級
4．1．1 舊校園網(wǎng)升級
一般而言，需要購買(mǎi)新的雙棧設備，少數設備可以通過(guò)升級軟件直接支持雙棧。若核心設備可升級，則部署與業(yè)務(wù)互通方案類(lèi)似的前述新建校園網(wǎng)；若增加新的雙棧設備。則新建IPv6網(wǎng)與原有IPv4網(wǎng)在各自網(wǎng)內分別互通，利用新增設備進(jìn)行NAT-PT與原IPv4核心設備互通，與外部則分別經(jīng)原核心連接的CERNET或新增設備連接的CERNET2分別與外部IPv4和IPv6網(wǎng)絡(luò )互通。
4．1．2 舊校園網(wǎng)升級――部分新建
舊校園網(wǎng)升級――部分新建(如圖2所示)。校園網(wǎng)內部IPv4-IPv4，IPv6-IPv6業(yè)務(wù)分別利用新舊校園網(wǎng)直接互通。
校園網(wǎng)內部IPv6-IPv4業(yè)務(wù)通過(guò)新建IPv6校園網(wǎng)核心雙棧交換機的NAT-PT與老校園核心連通。內部IPv6-外部IPv4通過(guò)雙棧邊界路由器的NAT-PT與外部互通。內部IPv6-外部IPv6通過(guò)雙棧邊界路由器直接互通或使用隧道與非直連IPv6孤島互通。