ipv6校園網設計與實現畢業設計-資料下載頁

　　

【正文】 IPv6 報文取出轉發到目的節點。隧道技術只要求在隧道的入口和出口處進行修改，對其他部分沒有要求，容易實現。但是，隧道技術不能實現 IPv4 主機與 IPv6 主機的直接通信。 隧道封裝包括： IPv4 頭 /IPv6 頭 /IPv6數據。 隧道是目前和將來一段時間向以 IPv6 為核心的互聯網過渡常用技術之一。隧道可以分為手工配置隧道、自動配置隧道、 6over 6to4 等類型。 （ 1）自動隧道 自動隧道的建立和拆除是動態的 ,用于 IPv4網絡中 IPv6節點間的隨機通信。自動隧道采用 IPv4 兼容的 IPv6 地址 ,要求自動隧道的每個節點都有一個全球唯一的 IPv4 地址。采用這種機制不能解決 IPv4 地址空間耗盡的問題 ,而且也不適用于要經過 NAI,域的情況。 （ 2）配置隧道 配置隧道是一種最簡單的 IPv6 間的互通技術 ,同時也是其它 IP隧道技術的基礎。 IPv4 網絡、 IPv6 網絡的邊緣設備應具備雙棧能力 ,通過在兩個邊緣設備間手工配置隧道 ,可將 IPv6 報文通過隧道封裝在 IPv4 報文的負荷中傳送到對端 ,解封裝后再發送到目的 IPv6 節點。手工配置隧道適合于較為固定的 IPv6 連接 ,由于每兩個 IPv6 網絡之間都要手工建立隧道 ,因此配置比較麻煩 [20]。 配置隧道的管理方法類似靜態路由的管理方法 ,具有簡單、高效等特點 ,有利于提高網絡的可靠性。 （ 3） 6to4 隧道 一些過渡技術可以實現隧道的自動配置 ,如自動隧道、隧道代理 (Tunnel Broker)和 6to4隧道。 6to4隧道使用 6to4地址 ,這種 IPv6地址的前綴中包含 IPv4地址 ,也就是隧道邊緣設備的 IPv4 地址 ,使用 6to4 地址的 IPv6 網絡稱為 6ot4網絡。 在簡單的應用中 ,6ot4隧道技術可以實現兩個 6ot4網絡的互通 ,具體實現方法是在邊緣設備取出目的 IPv6 地址中包含的 IPv4 地址作為隧道末端 ,自動建立 一個 IPv6校園網的設計與實現 18 隧道。在復雜的應用中 ,可在純 IPv6 網絡的邊緣提供 6ot4 中繼設備 ,實現大型非6ot4 的 IPv6 網絡對其它 6ot4 網絡的接入。 地址協議轉換技術 對于地址協議轉換 ,有兩 種方式 : 第一種地址轉換是使用特殊 IPv6 地址 ,能簡單地將所有應用的數據包進行轉換。不幸的是 ,這種特殊 IPv6 地址 ,要求 IPv6 路由器能為此而包含特殊的路由信息 ,因此被認為不是一個很好的主意 :路由器已被要求維護太多額外的狀態信息了。 第二種地址轉換 ,維護一個 JPv4和 IPv6地址之間的清晰映射圖 ,因此能夠使用標準的 IPv6 地址 ,而不需要任何特殊的 IPv6 路由器處理。這樣處理的缺點是 ,如果 IP地址內嵌在一些應用數據流中 ,比如 FTP,在升級的時候 ,也必須進行完全透明的轉換。 向 IPv6 為核心的下一代網絡過渡既是 不可避免的 ,又不可能是一步而成的。從用戶角度來說 ,需要實現透明過渡 。從管理角度來說 ,網絡運營商不希望網絡過渡對正常的業務造成大的擾動 [21]。另外 ,目一前 IPv4 網絡中數量巨大的設備必須得到 IPv6 支持。 一個 IPv6校園網的設計與實現 19 3 IPv6 校園網絡方案的設計 設計原則 校園網的建設要為學校的根本利益服務，要使校園網在學校的入才培養、學科建設和科研工作方面發揮最大作用，這是校園網成敗的關鍵。建設校園網的根本目的是為學校的教學、科研和管理提供先進實用的計算機網絡環境，為學校的發展和全球信息資源 的共享而服務。校園網設計是否合理，對校園網的來來發展和效益起著極為重要的作用。通過分析借鑒國內多所重點大學建設校園網的成功經驗，認為下一代校園網的建設應采用“整體規劃、分步實施”的方針，其總體設計方案的確定，不僅要考慮到近期目標，還要為系統的進一步發展和擴充留有余地。整個校園網絡建設不是一朝一夕可以實現的，必須分步實施，設計中需要考慮各階段的情況，適應長遠發展，進行統一規劃和設計 [22]。在制定網絡建設規劃時，應遵循如下原則： (1) 開放性。滿足教學、科研和測試的需求，建成開放的公共試驗平臺； (2) 高 起點。堅持高起點，研究、開發采用下一代互聯網的體系結構和相應協議，推動下一代互聯網應用； (3) 充分利用已有資源。避免重復建設，充分利用已有資源，結合日益進步的科技新技術，制定合乎經濟效益的解決方案，在滿足需求的基礎上，充分保障投資效益； (4) 高性能性和先進性。網絡設備必須具備高速處理能力，保證網絡的高吞吐能力，系統應有可擴展性的，能夠根據實際要求升級； (5) 高可靠性。網絡要求具有高可靠性、高穩定性和足夠的冗余，提供拓撲 一個 IPv6校園網的設計與實現 20 結構及設備的冗余和備份。為防止局部故障引起整個網絡系統癱瘓，在網絡骨干上要提供 備份鏈路和冗余； (6) 安全性。保證網絡系統和各層應用系統安全運行。安全包括 4個層面：網絡安全、操作系統安全、數據庫安全、應用系統安全。設備必須支持防火墻、VLAN、數據加密等技術，具有防止和控制病毒傳播的功能； (7) 可擴展性。考慮到信息點數目相對穩定，在網絡設備的性能升級時可進行擴展； (8) 可管理性。支持網絡管理和監測軟件，可以實時遠程管理網絡設備，分析和排除故障，減少網絡運營時的管理和維護負擔。 總體架構 校園網網絡和信息項目的總體結構如圖 31所示。 網絡與信息安全保障體系網 絡 應 用 支 撐 系 統綜 合 信 息 系 統音 / 視 頻 系 統物 業 智 能 管 理 系 統計 算 機 網 絡主 干 網 接 入 網域 名 系 統 路 由 策 略綜 合 接 入 系 統 無 線 網 絡 系 統通 信 基 礎 設 施光 纖 傳 輸 系 統綜 合 布 線 系 統網絡與信息系統運行管理體系 圖 31 校園網網絡和信息項目的總體結構 一個 IPv6校園網的設計與實現 21 其中，通信基礎設施為計算機網絡提供了承載平臺和物理層的保證，計算機網絡為教育應用提供信息傳輸與交換平臺，安全保障體系和運行管理體系是支撐網絡與應用的重要支柱。 網絡設計 網絡層次分配 在網絡設計中，通常采用 TCP/IP 網絡體系結構，網絡層次會劃分為三層：核心層、匯聚層和接入層，下面簡單描述這三層的功能： (1) 核心層 — 核心設備由于其位置和性能要求決定了其具有全線速轉發設計，高帶寬鏈路，多種冗余特性和豐富路由功能等特 點。核心設備通常實現流量的線速轉發，負載分擔、路由控制等功能。 (2) 匯聚層 — 位于核心和接入層之間，匯聚層通常是主干網絡的邊緣，承擔匯聚用戶流量，實現流量控制，負載均衡， ACL 限制，路由策略等功能，匯聚層作為用戶 IP子網的缺省網關，有較重的負載；匯聚層同時作為動態路由協議的邊緣。 (3) 接入層 — 接入層處于網絡的最末端，直接連接用戶的 PC 機，實現用戶流量的穩定轉發 [23]。 網絡地址規劃 IP 地址是組建網絡基本資源，需要根據網絡需求進行 IP 地址分配和子網劃分，確定地址分配的原則，進行統一的地址 規劃、分配和管理。 IP地址規劃主要涉及到網絡資源的利用的方便有效的管理網絡的問題， IPv6地址有 128位。按照最新的 IPv6 RFC3513， IPv6地址分為全球可路由前綴和子網 ID 兩部分，協議并沒有明確的規定全球可路由前綴和子網 ID各自占的位數，目前從 APNIC(亞太網絡信息中心， AsiaPacific Network Information Center)能夠申請到的 IPv6地址空間為 /32前綴的地址。 IPv6的地址使用方式有兩類，一類是普通網絡申請使用的 IP 地址，這類地 一個 IPv6校園網的設計與實現 22 址完全遵從前綴 +接口標識符的 IP地址表示方法；另外一類就是取消接口標識符的方法，只使用前綴來表示 IP地址。 IP地址規劃應該是網絡整體規劃的一部分，即 IP 地址規劃要和網絡層次規劃、路由協議規劃、流量規劃等結合起來考慮。IP地址的規劃應盡可能和網絡層次相對應，應該是自項向下的一種規劃。 IP地址的分配和網絡組織、路由策略以及網絡管理等都有密切的關系， IPv6地址規劃目前尚沒有主流的規則，具體的 IP地址分配通常在工程實施時統一規劃實施，可以遵循一些分配原則： (1) 網絡地址的可管理性，地址資源應全網統一分配； (2) 結合網絡拓撲層次結構、 路由策略的特點，在有效地利用地址的同時，保證網絡的可擴展性、靈活性和層次性； (3) 注意 IP地址的節省，以及未來的可擴充性； (4) 地址劃分應有層次性，便于網絡互聯，便于路由聚合，簡化路由表，縮短路由表長度； (5) IP 地址分配要盡量給每個區域分配連續的 IP地址空間：相同的業務和功能盡量分配連續的 IP 地址空間，有利于路由聚合以及安全控制； IPV6地址的長度比 IPV4大很多，如果采用手工配置的話，會給用戶帶來很大麻煩。所以 IPV6協議定義了有狀態和無狀態兩種地址自動配置機制。當站點不特別關注主機使用的 確切地址，只要求該地址唯一，則使用無狀態自動配置。而校園網是一個有組織有管理的局域網絡系統，在網絡地址方面最好能做到進行嚴格的控制與確切的分配，并且除了地址外，還有其他的一些配置信息與參數需要站點用戶去自動獲取，所以 IPV6地址分配選擇有狀態自動配置方案。 有狀態自動配置需要 DHCPv6的支持。目前很多校園網的 IPV4地址分配主案是采用 DHCPv4服務器自動分配的 [24]。所以在過渡到 IPV6后，可以升級該主機，使其升級為 DHCPv6服務器，從而實現校園網內 IPV6地址的自動分配。在客戶端方面同樣也需 要全校各客戶端 PC逐步將網絡協議升級到 IPV DHCPv6以獲取自動分配的 IPV6地址以及配置信息與參數。 (6) IP 地址的規劃與劃分應該考慮到網絡的發展要求，為每個下級網絡分配一個具有可擴充性的 IP地址段。地址使用兼顧到近期的需求與遠期的發展以 一個 IPv6校園網的設計與實現 23 及網絡的擴展，預留相應的地址段。 IP地址的分配需要有足夠的靈活性，應考慮到現有業務、新型業務以及各種特殊的業務要求、滿足各種用戶接入的需要； (7) 充分合理利用已申請的地址空間，提高地址的利用效率。 DNS 域名系統 IPv4 DNS 地址查詢只返 回 32 比特的 IPv4 地址，因此不能直接支持 IPv6，必須做部分擴展。 IPv6引入了新的 DNS 記錄類型用于 IPv6地址解析，同時支持正向解析和反向解析。正向域表示： AAAA 與 A6 (地址鏈形式，支持地址聚合 )。反向域表示： 與 (PTR amp。 DNAME)。主要新增內容如下： （ l ） AAAA record 和 IPv4 中的 A 記錄類似。此記錄把主機名映射為 IPv6 地址。 （ 2） PTR 記錄 和 IPv4 中的指針記錄類似，此記錄把 主機名映射為 IPv6 地址。當節點需要得到另外一個節點的地址時，就會發送 AAAA 記錄請求到 DNS 服務器，請求以另外一個節點的主機名對應的地址。 AAAA 記錄只保留一個 IPv6地址。如果一個節點有多個地址，則要和多條記錄對應。 為了在 IPv6 地址聚合和重新編址時能夠很容易修改相應的 DNS 記錄，新引入了以下記錄類型： （ 1） A6 record（ RFC2874） IETF 使用的實驗記錄， A6 記錄不在運營網絡中使用。此記錄與 AAAA 記錄類似，但支持 IPv6 地址的層次存儲以簡化網 絡重新編址。 （ 2） DNAME 記錄（ RFC2672） （ 3）二進制標簽記錄（ RFC2673） 這些記錄使重新編址對于反向映射（地址到主機名對應）更易進行。 重新編址時，則所有節點必須改變他們的 IPv6 地址前綴部分。如果重新編址網絡使用了 DNS，則 DNS 記錄中保存的地址信息也要隨之更新。 在 IPv4 到 IPv6 的過渡過程中，作為 Inter