下一代IPv6校园网过渡策略的研究

【摘要】随着Internet、移动通信3G、4G等网络发展，IPv4协议虽然在当前网络占据统治地位，但是由于其IPv4存在的一系列的无法解决的问题，这将使IPv6协议必然会取缔IPv4协议，并且这一进程已经起步。现就IPv4网络向Ipv6网络过渡的过程及其过渡所使用的技术做一研究，重点是根据现在高职校园网中IPv4向IPv6网络过渡中问题进行研究。

【关键词】IPv6，校园网，过渡策略

一、分析IPv4到IPv6的过渡过程

由于IPv6与IPv4地址分配方式和报头格式都处在较大的区别，并且IPv6数据报文格式简单且安全性高，支持自动分配等，这使得两套协议的不能相互融合。由于这个过渡过渡将是很漫长的，在很长的时间里会是IPv4与Ipv6网络共存。这使得此过渡问题变得复杂了，如何找到一种适合各自网络的过渡策略是过渡问题中的研究点。

根据网络发展的现实情况，在不同时期采用不同的部署策略，在不中断现有网络服务的基础上实现演化过渡。因此，IPv4向IPv6过渡分为3个阶段：IPv4为主导地位阶段、IPv4与IPv6并存阶段、IPv6为主导地位阶段。校园网作为Internet网络的重要的一部分，已经开始走进IPv6网络过渡的进程中。

二、校园网IPv4向IPv6过渡的策略研究

现在的校园网作为Internet网络重要组成部分，已经走进IPv6网络过渡的进程中。而当前面向Ipv6网络过渡的策略有双栈模式、隧道模式、NAT-PT模式，比较一下。

1、双栈策略

而对于现在以IPv4为主导的校园网中使用隧道技术完成起步阶段IPv6网络过渡相对较方便。而隧道技术是运用当前IPv4的基本网络设施来互连每个独立的IPv6网络，在隧道的起点IPv6数据包经过IPv4协议的封装之后再转发，在隧道的终点对IPv6数据包解封装后，再转发给连接的IPv6网络。隧道技术解决了当前利用现有IPv4为主导的IPv6网络互通的问题。

双栈模式能解决IPv6网络中过渡的问题，但是由于同时分配IPv4与Ipv6地址，这就不能够从本质上解决IPv4地址枯竭。还有，任何IPv4/Ipv6节点都要执行两套协议，节点设备的转发、路由的花费加大，网关设备须进行IPv4/Ipv6两套协议的封装和数据包的转发，这也加大了节点设备的花费；域名服务器也要执行两套协议的域名与Ip地址的映射。总之，双栈模式的架构方案对硬件设备的需求较大，对于普通院校校园网刚刚进入Ipv6过渡的起步阶段，IPv6数据流量相对较少，其经济成本较高。

2、隧道模式

隧道模式，其主要思路为在隧道起端，对进入IPv4网络隧道的IPv6数据须进行IPv4格式的封装（也就形成了IPv4数据报），再进行IPv4网络的转发；在隧道的末端，负责接收的隧道节点再将IPv4数据报拆除掉IPv4报头。这时，Ipv6数据报就又还原出来了。其过程如下图2、3所示。

隧道模式，就是将来自于IPv6网络中的数据，当成了IPv4网络中的纯数据，在IPv4网络设备上转发。其较好的一点是利用现有的IPv4物理网络完成了iPv6网络或终端节点间的通信，解决了IPv6小岛间的访问。这种策略只需隧道起端与末端的物理设备升级为双栈状态。整个IPv4的物理网络，即隧道，在IPv6小岛中的节点互访时，是不可见的，就像是它们之间直连一样。

（1）手工配置隧道，由管理人员，手工配置隧道端点地址，建立起来的隧道。此隧道要求是，最少有一个公网IPv4地址，但对IPv6地址无要求，不支持NAT转换。

（2）GRE隧道，GRE隧道与手动配置隧道原理基本相同，不同点是封装格式有差别，其报文对比如图3-5所示。因GRE隧道增加了其封装报头，且带有了内部封装载荷类型的指示和较好的安全和QOS的特性，故此隧道被大泛围的应用。

（3）自动配置隧道，可以动态的建立和拆除，经常被用于，IPv6网络间通信较随机的网络环境中，但无法从本质上，解决IPv4地址紧张的问题。常见的自动配置隧道，有兼容地址自动隧道、6 to 4隧道等。

3、NAT-PT技术

NAT-PT技术，将地址、协议在内的转换工作，都教给网络设备来完成，实现纯IPv6节点和IPv4节点间的互通。它有效地解决目前IP地址资源紧缺的问题。在IPv4向IPv6过渡期间，N AT-PT技术也起到了很重要的作用，能使内外网络隔离，提供网络安全保障。在过渡初期， IPv6小岛中的主机，通过NAT-PT转换设备，将其IPv6地址转换成合法的IPv4地址，解决对IPv4的网络海洋访问。

在普通院校IPv6校园网过渡的起步阶段，按照“科学规划，分步实施”原则，采取首先升级小部分网络或主机，再步步进展的方案，实现IPv6校园网的过渡。小部分IPv6网络或主机是整个校园网中的小岛，IPv6网络就是分布在IPv4网络海洋中小岛。通过隧道技术，让这些IPv6小岛间形成了Ipv6-in-IPv4的隧道，完成IPv4海洋与IPv6小岛间的互连，从而使IPv6小岛完成与IPv4海洋彼岸的IPv6小岛通信。现采用ISATAP隧道+6 to 4隧道+NAT-PT共用策略，解决普通院校的IPv6校园网中的数据通信。