浅析IPv4/IPv6校园网的规划与实现

摘 要：为满足校园网络应用的需求，在现有的IPv4网络的基础上向IPv6网络过渡，规划和构建IPv4/IPv6校园网是必然发展趋势。本文首先对这种混合网络进行了规划，进而就如何综合使用双协议栈技术、隧道技术、NAT-PT技术等对该类型的校园网进行构建和实现进行了讨论和分析。

关键词：校园网；IPv4；IPv6；双协议栈技术；隧道技术；NAT-PT技术

中图分类号：TP393.18

1 基于IPv4的IPv4/IPv6混合校园网规划

原有的IPv4网络通常具有如下拓扑结构：外部互联网经由防火墙后通过路由器接入到校园网中，校园网利用中心交换机对校园中各个网络分组单元如图书馆、教务处、实验室、教学楼等进行网络管理，将上述单元中的网络接入单元中的设备接入到互联网中，对于具体接入单元，可能还会存在网络服务器、路由器等设备对具体的网络接入设备进行IPv4的地址分配。

通过该网络校园网可以对网络内部提供服务和承担起内部和外部之间的互联网访问功能，同时利用Vlan技术对校园网进行划分，利用NAT技术对校园网和互联网之间的数据传输进行控制。

在此基础上进行IPv4/IPv6网络混合共建时需要从以下几方面着手和实施。

首先，在功能方面，在校园网内部添加支持提供IPv6服务的硬件设备，保证内网范围内的数据通信等实现向IPv6的升级，对于内网和外网之间的通信，可以通过多种技术手段实现。

其次，在性能方面，为保证数据的正常传输以及功能的实现，在硬件配置方面，将其升级为支持双栈协议的设备，同时添加必须的隧道配置。

再次，在传输介质方面，可以应用光纤替换原有的金属通信介质，方便实现高速宽带网络接入，满足用户的使用需求。

2 IPv4/IPv6校园网的实现

在该校园网的实现过程中需要使用两种关键技术，一种为双协议栈技术，另一种为隧道技术。

2.1 双协议栈。虽然IPv4通信协议与IPv6通信协议具有相近的功能，但是在具体实现中还是存在一定差别的，是无法直接共通使用的。为保证网络接入设备能够同时使用IPv4协议和IPv6协议，必须在网络节点中同时配备这两套协议，使每一个节点均能够为用户提供完整的网络接入服务。在实际设备升级中，目前主流的Cisco路由设备绝大多数都可以支持IPv6协议，在这些设备中添加IPv6协议即可完成对校园网硬件链路节点的IPv4/IPv6构建，此时，每一个节点均被分配了一个IPv4地址和一个IPv6地址。

该技术的应用使得在对原有的IPv4网络进行升级和改造时免去了专门针对IPv6数据链路进行设备采购的必要，还增强了本地链路的健壮性，消除了应用隧道技术实现IPv4设备与IPv6设备通信时存在的部分问题和障碍。

在软件升级中，对于具有Windows2003或更高版本的操作系统的网络设备而言，系统本身可以直接提供IPv6通信协议服务，对于具有Windows XP系统的网络设备而言，可以将其升级到SP3版本，通过命令提示符下执行ipv6 install安装IPv6通信协议服务。

2.2 隧道技术。当两个同样支持IPv6通信协议的终端设备进行通信时，在其通信链路中可能存在IPv4数据通信服务，此时，若直接使用IPv6通信协议对通信数据进行封装是无法实现两者之间的通信的，为解决该问题就必须使用隧道技术。

在通信链路中，第一个发生IPv6协议与IPv4协议变换的路由节点将实际的传输数据按照IPv4通信协议格式要求进行分组、添加包头、重新封装等操作变为可被IPv4网络传输的数据包，该数据包的经由隧道后被传递到只支持IPv4通信协议的终点，在该节点中数据被恢复，继续向目的地址传输，直到接收端接收到该通信数据。

2.3 校园网隧道的构建。具体到校园网构建中，需要综合考虑隧道终点的IPv4地址的获取方式来确定采用何种隧道技术。在校园中独立站点与边界路由器的连接中可以使用手工隧道技术进行隧道配置，在其他连接方面可以尽量使用自动隧道技术进行隧道自动配置，以降低工作压力，提升系统灵活度。手工隧道和自动隧道的工作原理相同只是实现配置的方式不同。

3 NAT-PT技术

该技术主要用于对只支持单一协议的网络接入设备进行数据通信支持。在应用该技术时，不必要在IPv6网络与IPv4网络内做改进或某些操作，而是在两个网络的接口处添加一个NAT-PT路由设备，由该路由设备完成数据传输协议和通信地址的转换等功能。通过转换功能，不同通信协议网络中的设备可以用本网络中的一个特定的地址对另外一个通信协议网络中的设备进行标识和识别，实现IPv4地址与IPv6地址的一一对应，进而实现数据通信等功能。

随着互联网应用的领域和范围越来越广泛，特别是校园这种人口比较集中，上网设备众多，网络需求比较大的区域，IPv4网络已经开始变得无法满足人们日常应用的需求，而构建全新的IPv6网络成本和要求又太高。这就要求在现有的IPv4网络的基础上进行网络过渡，构建IPv4/IPv6混合校园网。

参考文献：

[1]Régis Desmeules.Cisco IPv6网络实现技术[M].王玲芳.北京：人民邮电出版社，2007，4.

[2]陈晓筹，商少平.园区网双栈环境下IPv6地址的规划[J].厦门大学学报（自然科学版），2007，46.