ＩＰｖ６校園網應用前景初探

摘 要 隨著IPv6組網技術在CERNET2中日益成熟，開發IPv6的校園網應用被提上日程。本文介紹了IPv6協議的基本優點及其技術應用，對IPv6協議在未來校園網的應用做了展望。

關鍵詞 IPv6;網絡應用;多媒體技術;移動技術;網格

中圖分類號： TP393.18 文獻標識碼：A文章編號：1671-489X（2007）07－0064-02

Shallowly Discusses IPv6 Campus Net Application Prospect// Chen Kai

Abstract With the mature of the IPv6 network technology in CERNET2.IPv6 development of the campus network applications is put on the agenda. This paper introduces the basic advantages of the IPv6 protocol and the applications technology， has made the forecast to the IPv6 protocol in the future campus network applications.

Key words IPv6;network application; multimedia technology; mobile network technology; net grid

Author's address Zhejiang University Of Finance Economics， Hangzhou， 310003

2003年，國家發改委批復了中國下一代互聯網示范工程CNGI示范網絡核心網建設項目的可行性研究報告，并在隨后的項目招標中，中國教育與科研網（CERNET）的CERNET2成為CNGI中最大的骨干試驗網。實際上CERNET早在1998年就開始了IPv6試驗橋的研究。2001年，CERNET提出了CERNET2的建設計劃， 而CERNET2采用純IPv6作為其骨干網的網絡環境。IPv6無疑是CERNET2中最重要的關鍵詞，下面我們先來簡單列舉一下IPv6的優點：

第一，網絡地址容量大。IPv6和IPv4都是第三層網絡層的協議，但IPv6的地址長度是128位2進制碼，由8個地址節組成，每節包含16個地址位，以4個16進制數書寫，節與節之間用冒號分隔，全面解決了目前IPv4地址短缺的問題。

第二，IPv6的地址配置方式簡單，具有移動性。在IPv6的網絡環境中，無須任何人工干預就可以將一個節點接入IPv6網絡并在網絡中啟動，它的無狀態地址自動配置模式能夠自動接受路由器的地址前綴，結合本地接口標識，就可得到一個全球單播地址，這大大方便了網絡管理和移動用戶的使用。在其移動性方面表現為采用三角路由優化，完善了移動檢測技術，加強了安全保護等等。移動IPv6能使IPv6可以移動，利用其家鄉代理技術，在節點的移動中保持連接，并自動完成因鏈路的改變而導致的地址改變。

第三，在服務質量（QoS）上，IPv6在基本報頭和擴展報頭中包含了少量與特定QoS有關的服務元素，可以按不同的方式使用并可綜合應用，同時新增一個流標簽字段，促進了實時性流量的處理。

第四，IPv6在設計之初就全面考慮到了安全性問題，通過定義IPv6的驗證報文頭和擴展報文頭，來實現IPsec，最大可能的在網絡層之下做到了封包的安全性。

眾所周知，中國教育與科研網是由全國各大院校及科研機構組成的互聯網組織，隨著CERNET2的純IPv6骨干網建成， IPv6協議的相關實驗在各院校的校園網內也蓬勃開展起來。校園網的基礎基本都是IPv4協議下的局域網，為了充分利用及繼承原有的資源，現在已經形成了成熟的IPv6過渡技術。簡單來說，IPV6過渡技術被分成三個階段:第一階段，IPv4網絡仍然是主要的，IPv6的小規模網絡需要基于IPv4，以此解決IPv6網絡之間的通信問題；第二階段，純IPv6網絡和IPv4網絡共存階段，解決IPv6和IPv4之間的通信；第三階段，IPv6網絡成為主導，IPv4成為孤島，需要解決IPv4穿過IPv6的問題。

針對以上問題，現在主要采用雙協議棧和隧道技術來解決，不同的時期可采用不同技術，形成了一系列的解決方案。

在基本解決了IPv6的過渡技術后，IPv6網絡下的應用就成為最重要的課題。目前IPv6在校園網中的應用基本局限在傳統的IPv4應用范圍內，但即使在傳統應用的擴展中，IPv6也已經開始表現出它的廣闊的前景。

首先，在未來校園網中，音視頻的點播、廣播和組播等多媒體技術將是主要應用，多媒體技術在各院校已經直接服務于網絡教學。幾乎所有學校都建立了自己的網絡課堂點播系統，給學生提供了大量的精品課程資源。互動式的遠程媒體教學更是積極實驗的重點項目。在IPv6協議上相關多媒體技術的最突出亮點無疑是可以使用大規模組播技術。雖然IPv4也定義了組播通信，但由于其自身的不足，在IPv4網中，組播的應用實際上非常少。IPv6則對組播技術提供了很多支持，實際上IPv6取消了廣播，使用一個所有節點組播地址替代了廣播。IPv6通過ICMPv6中的MLD（Multicast Listener Discovery）組播偵聽發現，來建立起主機和路由器的組播管理，方便地實現學生主機和網絡課堂的連接；通過支持PIM-SM協議來進行路由器之間IPv6組播組信息交換，支持IPv6源特定組播，從而實現網絡課堂的點到學生多點的組播服務；通過IPv6超大的地址空間、簡便的地址分配方式及MSDP（組播源發現協議），IPv6組播范圍可以包括同一本地網、同一機構網、甚至IPv6全球地址空間中任何位置的節點，使教學真正走出校園。另外，IPv6的服務質量優勢保證了多媒體數據的傳輸；IPv6的安全性保證了重要內容的加密；IPv6地址系統不存在私網，也就沒有了多媒體私網穿透問題，使大范圍內的點對點流媒體通信成為可能。校園網完全可以利用IPv6在多媒體傳輸上的優點，建立起集融合流媒體直播、錄播、點播、自主節目下載等各項功能的多媒體遠程教學系統。

其次，院校作為主要的科研部門，必定要進行大量的科學研究和科學計算，計算機及其網絡系統是最好的輔助工具。CERNET2的211工程重大專項網格ChinaGrid提供了一套完整的網絡服務支撐平臺，整合了教育和科研系統中的各種資源，屏蔽網格資源的異構性和動態性，為科學計算與工程研究提供高性能、高可靠、安全方便的透明網格服務。另外一方面，P2P的應用在網絡中如日中天，但對IPv4系統的網絡承載力造成了巨大的沖擊，而IPv6卻在對P2P應用的支持上表現優越，甚至被認為是推動IPv6應用的突破口。信息產業部通信科技委副主任陳如明更是樂觀地指出：“IPv6的海量地址支持及改進的業務解析能力與Peer to Peer對等互聯傳送能力相組合，將會對開啟未來信息通信網絡時代做出新的貢獻。”且不說 P2P對等的傳輸模式在多媒體技術方面同樣有極大優勢，光是P2P的對等計算能力就在科學計算領域中非常被看好。學校校園網可以充分的利用CERNET2的ChinaGrid所提供的海量資源及網格計算能力服務于科研，也可開發一套基于IPv6的P2P對等計算軟件，充分利用IPv6網絡資源，滿足大規模科學計算的運算能力需求。

最后，移動IPv6的優越性能可以使未來校園的生活更加便捷和豐富多彩。隨著校園網應用的普及和應用水平的不斷提高，學校中工作和生活與網絡的關系越來越密切，而學校中的網絡終端資源卻很有限，越來越難以滿足師生的要求，無線網絡接入的靈活便捷無疑是極好的解決方案。IPv6針對無線局域網的應用，對移動IPv6做了一些優化：（1）移動IPv6地址的快速切換；（2）二層移動性管理策略；（3）頭標壓縮機制。通過這些優化，IPv6無線校園網可以支持不同子網間的移動地址轉交切換，管理移動后的路由鏈路，同時保證傳輸質量。無線校園網的應用范圍將因此大為擴展，筆記本電腦、PDA、甚至是校園一卡通都可以方便地在無線校園中使用。

有一種觀點說IPv6始終沒有出現超越IPV4的應用，因此全球IPv6網絡的建立始終停滯不前，IPv6的前景令人懷疑。但在認識了IPv6的優越性能，了解了IPv6最新的技術研究成果，并綜合各項校園網應用的需求后，已經看到了IPv6在教學科研方面新穎的應用方式，因此，筆者有理由對IPv6在未來數字化校園建設中的應用前景充滿信心。