基于ipv6的下一代校園網(wǎng)設(shè)計(jì)學(xué)位論文-資料下載頁(yè)

【導(dǎo)讀】師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加。而使用過(guò)的材料。均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。合國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。場(chǎng)前所未有的變革。這場(chǎng)變革的起因是IPv4協(xié)議在面對(duì)Inter發(fā)展時(shí)出現(xiàn)越。來(lái)越多的不足，人們?yōu)榻鉀Q這些不足提出用IPv6協(xié)議取代IPv4協(xié)議。前IPv4/IPv6混合組網(wǎng)的主要的問(wèn)題。為目的展開(kāi)設(shè)計(jì)工作。析IPv6新特性，描述了IPv6協(xié)議的組件、特性等。并對(duì)目前常用的三種過(guò)渡技。術(shù)雙協(xié)議棧、隧道和IPv6/IPv4協(xié)議與地址轉(zhuǎn)換進(jìn)行分析比較。構(gòu)造了基于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備仿真軟件的IPv6實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，在實(shí)驗(yàn)中本著。立足實(shí)際情況，充分體現(xiàn)IPv6的特性的基礎(chǔ)上，結(jié)合DR大學(xué)IPv4校園網(wǎng)現(xiàn)狀，開(kāi)展IPv6試驗(yàn)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)與驗(yàn)證。

　　

【正文】 堆疊總線(xiàn)和冗余回路進(jìn)行堆疊連接，并通過(guò)頭、尾棧設(shè)備實(shí)現(xiàn)萬(wàn)兆光口雙上連。 從該方案可靠性而言，匯聚層設(shè)備通過(guò) Cisco StackWise 堆疊 技術(shù) 堆疊，增強(qiáng)系統(tǒng)性能，提供更好的冗余及冗錯(cuò)性。匯聚層設(shè)備通過(guò)雙萬(wàn)兆上連到兩個(gè)核心層設(shè)備上，保證系統(tǒng)的可用性。 該方案在提高系統(tǒng)性能的同時(shí)，只需為匯聚層設(shè)備增加堆疊模塊，就節(jié)約了端口模塊的消耗，性?xún)r(jià)比較高。 圖 56 匯聚層堆疊陣列及上連示意圖 設(shè)備配置 (1)Cisco 6505 核心 三層 模塊 化交換機(jī) 支持端到端的 GEC/FEC ,每組可達(dá) 8 個(gè)端口，防 止鏈路擁擠。 支持 BackboneFast, UplinkFast, PortFast, 縮短 STP 收斂時(shí)間，提高網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)速度。 支持每端口安全設(shè)置 , TACACS+， IP Permit 防止非法使用。 表 51 Cisco WSC6506 模塊化三層交換機(jī)器主要性能參數(shù) 交換方式 存儲(chǔ) 轉(zhuǎn)發(fā) MAC地址表 120xx 背板帶寬 720Gbps 傳輸速率 (Mbps) 10/100/1000 包轉(zhuǎn)發(fā)率 150Mpps 默認(rèn)端口類(lèi)型 10/100/1000BaseTX,1000BaseFX 第 19 頁(yè) 共 34 頁(yè) VLAN支持 支持 模塊化插槽數(shù) 6 交換特性 第四層應(yīng)用流交換和 QoS，基于硬件的速率限制，巨型幀支持，基于端口或協(xié)議的 VLAN， HSRP，服務(wù)器負(fù)載均衡， RSTP， MST， PVST 三層協(xié)議 RIPv1v OSPF、 BGP、 EIGRP、 IGMP、 DVMRP、 PIMSM/DM、 ISIS 需用模塊 電源冗余， 6port 10000BaseLX， 12port 1000BaesLX (2) CISCO WSC2950G48EI 接入層高密度交換機(jī) 默認(rèn)下端口數(shù)為 48，可提供高密度接入。 支持端到端的 GEC/FEC，可提高上連帶寬，防止鏈路擁擠。 支持 802． 1X 端口認(rèn)證 IP MAC 綁定技術(shù)。 支持 QOS， Trunking 及 ISL 表 52 Cisco WSC2950G48EI 模塊化交換機(jī)器主要性能參數(shù) 交換方式 存儲(chǔ) 轉(zhuǎn)發(fā) MAC地址表 8000 背板帶寬 傳輸速率 (Mbps) 10/100/1000 包轉(zhuǎn)發(fā)率 默認(rèn)端口類(lèi)型 10/100/1000BaseTX VLAN支持 支持 模塊化插槽數(shù) 2 交換特性 QoS隊(duì)列 ， 基于硬件的速率限制 ， 基于端口或協(xié)議的 VLAN， ， RSTP， MST， PVST 需用模塊 2port 1000BaseLX (3)Cisco 3750 匯聚模塊化 三層 交換機(jī) 流量管理通過(guò)基于源 /目的 MAC 或 IP、協(xié)議和應(yīng)用 (TCP/UDP 端口號(hào) ) 的速率限制 。 表 53 Cisco WSC3750 模塊化三層交換機(jī)器主要性能參 數(shù) 交換方式 存儲(chǔ) 轉(zhuǎn)發(fā) MAC地址表 8000 背板帶寬 96 傳輸速率 (Mbps) 10/100/1000 包轉(zhuǎn)發(fā)率 默認(rèn)端口類(lèi)型 10/100/1000BaseTX,1000BaseFX VLAN支持 支持 模塊化插槽數(shù) 10 交換特性 基于硬件 ASIC的線(xiàn)速交換 ， 基于端口或協(xié)議的 VLAN， RSTP， MST 支持多達(dá) 4094個(gè) ISL的 VLAN，使不同的業(yè)務(wù)、不同用戶(hù)之間不能互訪(fǎng)，保證了業(yè)務(wù)來(lái)往數(shù)據(jù)的保密性。 三層協(xié)議 RIPv1v OSPF、 BGP、 EIGRP、 IGMP、 DVMRP、 PIMSM/DM、 HSRP/VRRP 需用模塊 GigaStack GBIC 堆疊模塊， 4port 1000BaseTX， 8port 1000BaseLX 第 20 頁(yè) 共 34 頁(yè) 6 為下一代校園網(wǎng)分配 IP 地址 IP 地址需求 DR 大學(xué)現(xiàn)有在校師生 1 萬(wàn) 5 千余人，預(yù)計(jì)下一代校園網(wǎng)規(guī)模為 1 萬(wàn)個(gè)信息點(diǎn)左右，并考慮到 2 萬(wàn)個(gè)信息點(diǎn)的擴(kuò)展空間，根據(jù)該校申請(qǐng)到的 IPv6 地址空間為 20xx:250:20xx::/48 即從 20xx:250:20xx:0:0:0:0:0到 20xx:250:20xx:ffff:ffff:ffff:ffff:ffff，及 2 的 80 次方，可以滿(mǎn)足該校信息點(diǎn) IP地址需求。 該校現(xiàn)有建筑的信息點(diǎn)統(tǒng)計(jì)如下： 網(wǎng)絡(luò)中心：服務(wù)器 100 個(gè) 辦公區(qū) 30 個(gè)，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備互連 50 個(gè)。 教學(xué)樓節(jié)點(diǎn)： 3 棟教學(xué)樓， 1棟尚未進(jìn)行數(shù)字化建設(shè)，每棟 6 層，每層 15 個(gè)普通教室， 2個(gè)多媒體教室，普通教室 2 個(gè) IP 地址 多媒體教室 30個(gè) IP，為尚未進(jìn)行數(shù)字化建設(shè)的 1 棟也計(jì)算 IP 地址，總計(jì)為 30*2*6*3+2*15*6*3=1620 科教實(shí)驗(yàn)節(jié)點(diǎn)： 2棟實(shí)驗(yàn)樓，每棟 5層，每層 10 間教室，教室總計(jì)為 100 間，其中機(jī)房 30 間，語(yǔ)音教室 10間，各專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室 60 間。機(jī)房需求為 50 個(gè) IP 地址，語(yǔ)音教室為 30 個(gè)，專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室為 20個(gè)。 IP 地址總計(jì)為 3000 個(gè) 文獻(xiàn)信息中心： 電子閱覽計(jì)算機(jī)使用 IP地址為 350 個(gè)，辦公用機(jī)使用 IP 地址100 個(gè) 行政科研：該樓共有 15 層，有 7 大院系，校辦，產(chǎn)業(yè)等機(jī)構(gòu)。 3 以上層有 9 個(gè)辦公室， 1 個(gè)會(huì)議室。 1， 2 層有大型會(huì)議室 4 個(gè)。按照辦公室 10 個(gè) IP ，小會(huì)議室 30 個(gè) IP，大型會(huì)議室 50個(gè) IP 的需求，共需 1640 個(gè) IP 地址。 學(xué)生公寓信息中心： AB 兩大區(qū)， A 區(qū) 12棟學(xué)生公寓， B區(qū) 8 棟學(xué)生公寓。 B 區(qū)5 棟為研究生公寓。 本科生公寓共 15 棟，每棟 6層，每層 30間寢室，其中 5間為 8人間，其余為 4人間，按照每人 1個(gè) IP 地址計(jì)算，預(yù)需求地址為： 12600 研究生公寓共 5 棟，每棟 5 層，每層 20間寢室，都為 2人間，預(yù)需求地址為：1000 會(huì)議中心，專(zhuān)項(xiàng)課題研究樓：該 2棟建筑為新建完工建筑，按照學(xué)校規(guī)劃，給出的預(yù)留 IP 地址為 3000 個(gè)。 DR 大學(xué) IPv6地址規(guī)劃 DR大學(xué)位于四川省內(nèi)，根據(jù) CERNET2 的 IPv6 地址申請(qǐng)和域名注冊(cè)規(guī)則，假定申請(qǐng)到 的地址范圍是 20xx:250:20xx:: /48。即從 20xx:250:20xx:0:0:0:0:0到 20xx:250:20xx:ffff:ffff:ffff:ffff:ffff。 根據(jù) IETF 地址分配原則，作為一個(gè)獨(dú)立的機(jī)構(gòu)校園網(wǎng)，應(yīng)該擁有對(duì) 16 位的 SLA ID(站點(diǎn)級(jí)聚類(lèi)標(biāo)識(shí) )進(jìn)行分配的能力，所以應(yīng)該給校園網(wǎng)層次的網(wǎng)絡(luò)分配前綴 第 21 頁(yè) 共 34 頁(yè) 48 的地址。 RFC3177 中建議在公共的和私有的拓?fù)渲g的邊界分配應(yīng)遵循以 下規(guī)則： (1)除了有很大的網(wǎng)絡(luò)需求，一般情況按 /48 分配。 (2)當(dāng)已知只有 1個(gè)子網(wǎng)時(shí)按 /64 分配。 (3)當(dāng)確定只有 1個(gè)設(shè)備連接時(shí)按 /128 分配。 圖 61 地址規(guī)劃規(guī)則 基于地域的規(guī) 劃 傳統(tǒng)的 IPv4 的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境里 ,網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)者往往根據(jù)地域 ,功能模塊的區(qū)別來(lái)規(guī)劃 IP 地址 ,使網(wǎng)絡(luò)管理更加直觀(guān)和方便 ,也便于路由的匯聚 ,組播的應(yīng)用 .但是傳統(tǒng)的地域規(guī)劃方法有很多應(yīng)用得不到區(qū)分對(duì)待 ,功能不夠細(xì)化 ,網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用效率應(yīng)用不高。 基于業(yè)務(wù)應(yīng)用的規(guī)劃 由于 IPv6 的協(xié)議字段增加了新的功能字段和擴(kuò)展字段 ,給于了 IPv6 更多的功能和細(xì)節(jié) ,在下一代網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境中 , RFC3177建議提出將 /48前綴地址分配給用戶(hù)端網(wǎng)絡(luò)，將 /64 前綴地址作為接口地址， 而未對(duì) /48 到 /64 之間的站點(diǎn)級(jí)網(wǎng)絡(luò)地址做任何分配建議。 在這 16bit 的空間里根據(jù)一種可擴(kuò)展的基于業(yè)務(wù)應(yīng)用的IPv6 地址分配方案 ,以支持 按不同的業(yè)務(wù)類(lèi)型分配 IP 地址，以支持對(duì)各種業(yè)務(wù)類(lèi) 型實(shí)施不同的策略。 結(jié)合應(yīng)用業(yè)務(wù)規(guī)劃的方式 校園網(wǎng) 已經(jīng)擁有一個(gè) /48 地址塊，并用他給其子網(wǎng)分配地址。由于接口 地址采用 64 位改進(jìn)的 EUI64 格式，所以在 /48 到 /64 地址前綴之間還有 16 bit（ 1284864=16）可供 其建立自己的地址空間體系結(jié)構(gòu)。接受服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)可能需要各種不同類(lèi)型的業(yè)務(wù)如多媒體業(yè)務(wù)、普通數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)等，因而希望網(wǎng)絡(luò)提供者能夠?yàn)椴煌?lèi)型的業(yè)務(wù)提供不同的服務(wù)質(zhì)量等級(jí)。新的地 址分配方案應(yīng)該考慮以下問(wèn)題： 第 22 頁(yè) 共 34 頁(yè) (1)可擴(kuò)展性路由 /交換網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展應(yīng)不影響性能 。 (2)支持基于策略的分配用不同的地址代碼標(biāo)識(shí)各種類(lèi)型的業(yè)務(wù)，便于策 略的運(yùn)用。 (3)將來(lái)的服務(wù)保留地址塊。 可以將 IP 地址 的 16bit 分為若干部分，其中每一部分分別指配給不同業(yè)務(wù)使用，使網(wǎng)絡(luò)層可對(duì)不同要求的業(yè)務(wù)進(jìn)行 “ 隔離 ” ，如下所示： 表 61 16bit 的再分配 P1 (5bit) P2(5bit) P3(6bit) 業(yè)務(wù)應(yīng)用類(lèi)型號(hào) 保留 業(yè)務(wù)應(yīng)用等級(jí)號(hào) 根據(jù)以上分配法 ,將 /48 /64 中間的 16bit 化為 3段 ,分別用 P1,P2,P3 表示 P1有 5 位 ,可以設(shè)置 32 種業(yè)務(wù)應(yīng)用 . 可如下分配 00000 實(shí)驗(yàn)； 10000 普通局域網(wǎng)業(yè)務(wù)； 01000 QoS； 11000 安全業(yè)務(wù)； 00100 移動(dòng) IPV6 ； 10100 遠(yuǎn)程接入； 11100 服務(wù)器 IP； ? .. P3有 6 位 ,可以設(shè)置 64 個(gè)等級(jí)或者種類(lèi) 如 P1=10000(普通局域網(wǎng)業(yè)務(wù) ),P3 可定義 64 個(gè) LAN。對(duì)于 P1=01000(QOS),P3 可定義 64種 QOS級(jí)別 .而 P3的編碼順序從右邊開(kāi)始 ,以便擴(kuò)展時(shí)向左邊的保留位擴(kuò)展 如下所示 000001 000010 000011 000100 ? .. 在為全網(wǎng)分配 IP 地址時(shí)，按照 IETF 的 RFC3513, RFC3587 等建議，我們不對(duì)低 64 位的地址空間再進(jìn)行劃分，以提高 IPv6 海量地址的可管理性。 地址空間根據(jù)應(yīng)用業(yè)務(wù)的重新規(guī)劃如表 62 所示： 表 62 IPv6 地址空間分配情況 類(lèi)型 前綴 /地址 用途 備注 NLA ID 20xx:250:20xx::/48 DR 大學(xué) IPv6 地址空間 地址段 SLA ID 20xx:250:20xx:E01::/64 服務(wù)器地址空間 結(jié)合應(yīng)用業(yè)務(wù) SLA ID 20xx:250:20xx:01::/64 IPv6 實(shí)驗(yàn)網(wǎng) 無(wú) SLA ID 20xx:250:20xx:8114::/64 教學(xué)樓節(jié)點(diǎn)地址空間 SLA ID 20xx:250:20xx:8115::/64 科教實(shí)驗(yàn)節(jié)點(diǎn)地址空間 SLA ID 20xx:250:20xx:8116::/64 文獻(xiàn)中心節(jié)點(diǎn)地址空間 SLA ID 20xx:250:20xx:8117::/64 行政樓 SLA ID 20xx:250:20xx:8118::/64 到 20xx:250:20xx:811F::/64 7大學(xué)院 每學(xué)院一個(gè)子網(wǎng)便于管理 SLA ID 20xx:250:20xx:8120::/64 學(xué)生公寓 A區(qū) 第 23 頁(yè) 共 34 頁(yè) SLA ID 20xx:250:20xx:8121::/64 學(xué)生公寓 B區(qū) SLA ID 20xx:250:20xx:8122::/64 教師公寓 過(guò)渡期間接入隧道 20xx:250:20xx:E011::1/64 20xx:250:20xx:E011::2/64 隧道起點(diǎn)，終點(diǎn)地址 手工分配 SLA ID 20xx:250:20xx:8123::/64 會(huì)議中心，研究樓節(jié)點(diǎn)空間 根據(jù)我們的結(jié)合應(yīng)用業(yè)務(wù)的規(guī)劃 方式，每一個(gè)子網(wǎng)提供的 IP地址為 2 的 64次方，完全可以滿(mǎn)足 DR 大學(xué)當(dāng)前或者以后很長(zhǎng)一段時(shí)間的 IP 地址需求。 根據(jù)我的分配方式，得出以下結(jié)論： 在 IPv4/IPv6 環(huán)境的地址規(guī)劃方面。與目前一些機(jī)構(gòu)在進(jìn)行 IPv6 地址空間劃分時(shí)采取多層次的地址空間分配不同，我認(rèn)為目前在 IPv6 地址分配上，校園網(wǎng)可以自行分配、管理的地址空間，就是僅對(duì) 16 位的站點(diǎn)級(jí) (SLA ID)地址空間進(jìn)行子網(wǎng)劃分，對(duì)低 64 位地址不再進(jìn)一步劃分。這樣做的原因如下： (1)IPv6 協(xié)議的即插即用功能能夠得到實(shí)現(xiàn)。如果對(duì)低 64 位地址進(jìn)一步劃分，則會(huì) 破壞 IPv6 的這種優(yōu)勢(shì)，也提高了地址管理的復(fù)雜性。 (2)即使僅對(duì) 16位的站點(diǎn)級(jí) (SLA ID)地址空間進(jìn)行單一層次的子網(wǎng)劃分也有2^16 的子網(wǎng)，該數(shù)字對(duì)于目前和將來(lái)一段時(shí)期校園網(wǎng)的 IPv6 建設(shè)己相當(dāng)大。 (3)即使將來(lái) IPv6 的應(yīng)用擴(kuò)大了，也可以在必要時(shí)對(duì)低 64 位地址進(jìn)行劃分。這樣做既保證了地址分配的可管理性，也不失靈活性。 7 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的構(gòu)建與實(shí)現(xiàn) 組網(wǎng)手段與分析方法 本實(shí)驗(yàn)采用的是 20xx::/16 的 IPv6 地址段 ,路由器 IOS 版本采用的是 Cisco 公司 7200 系列的 IOS,版本號(hào)為 : Routershow version