基于IPv6下一代互聯網的高校圖書館信息服務展望

林 平

（集美大學圖書館，福建 廈門 361021）

高校圖書館的信息服務很大部分是依賴網絡技術來實現的，隨著Internet的飛速發展，高校圖書館目前所使用的IPv4網絡產生的問題愈來愈明顯。基于IPv6下一代互聯網的出現，給高校圖書館信息服務的創新帶來了新的平臺和出發點。

1 基于IPv4協議網絡所存在的問題

傳統的IPv4協議在支持互聯網的進一步擴張和新業務的特性上已經開始遇到了瓶頸，比如實時應用和服務質量保證等。其不足主要體現在以下幾方面：

1.1 有限的地址空間

IPv4提供的IP地址位數是32位長度，也即43億個左右的地址，但IPv4的地址分配策略使得事實上可以用的地址數量遠遠低于理論值。隨著連接到Internet上的主機數目的迅速增加，IP地址資源的即將枯竭限制了互聯網進一步發展的步伐。2009年8月28日在北京召開的第28次APNIC會議上，APNIC主席Paul Wilson表示：“按照目前的發展速度，IPv4地址將于未來三年內枯竭。”

1.2 路由表越來越大

IPv4地址的層次結構缺乏統一的分配和管理，并且多數IP地址空間的拓撲結構只有兩層或者三層，這使得路由表項不能有效聚合，所以隨著連入網絡數目的增加，路由器數目飛速增長。相應地，決定數據傳輸路由的路由表也就不斷增大，最終導致路由器的轉發效率和吞吐量隨之下降。

1.3 缺乏服務質量保證

IPv4遵循Best Effort原則，這一方面是一個優點，因為它使IPv4簡單高效；但另一方面它對互聯網上涌現出的新業務類型缺乏有效的支持，比如實時多媒體業務的出現，這些應用要求提供一定的服務質量保證，如帶寬、延遲、抖動和錯誤率等。

1.4 地址分配不便

IPv4的節點配置比較復雜，它是采用手工配置的方法來給用戶分配地址，這中間可能需要設置IP地址或者使用DHCP、網關地址、DNS地址，甚至路由信息等，這不僅增加了管理和規劃的復雜程度，而且不利于為那些需要IP移動性的用戶提供更好的服務。

2 基于IPv6下一代互聯網的特點

IPv6較之IPv4不僅僅只是解決了地址資源不夠用的問題，IPv6協議的設計目的在于解決現有IPv4版本所具有的各種問題，包括地址數量限制、安全性、自動配置、移動性、可擴展性等方面。[1]IPv6數據包結構如圖1。

圖1 IPv6數據包的結構

為了解決以上問題，IPv6的設計新增了如下的主要特性。

2.1 簡化的報頭和靈活的擴展

新IPv6報頭的設計原則是力圖將報頭開銷降到最低，具體做法是將一些非關鍵性字段和可選字段移出報頭，置于IPv6報頭之后的擴展報頭中，因此盡管IPv6地址長度是IPv4的4倍，但報頭僅為IPv4的2倍，改進后的IPv6報頭在中轉路由器中處理效率更高。IPv6基本報頭如圖2所示。

圖2 IPv6基本報頭的結構

2.2 層次化的地址結構

IPv6采用聚類機制，定義非常靈活的層次尋址及路由結構，同一層次上的多個網絡在上層路由器中表示為一個統一的網絡前綴，這樣可以顯著減少路由器必須維護的路由表項。在理想情況下，一個核心主干網路由器只須維護不超過8192個表項，這大大降低了路由器的尋路和存儲開銷。

2.3 即插即用的連網方式

IPv6引入自動配置以及重配置技術，對于IP地址等信息實現自動增刪更新配置，增強IPv6的易管理性。

2.4 網絡層的認證與加密

IPv6集成了IPsec，用于網絡層的認證與加密，為用戶提供端到端安全。

2.5 服務質量的滿足

IPv6報頭的新字段定義了數據流如何識別和處理。IPv6報頭中的流標識（Flow Label）字段用于識別數據流身份，利用該字段，IPv6允許終端用戶對通信質量提出要求。路由器可以根據該字段標識出同屬于某一特定數據流的所有包，并按需對這些包提供特定的處理。由于數據流身份信息包含在IPv6報頭中，因此即使是經過IPSec加密的數據包也可以獲得QoS支持。[2]

2.6 對移動通訊更好的支持

移動IPv6不是通過修改面向連接的協議（如TCP協議）來保持移動節點的現有連接的，而是通過處理IP層的地址變化來實現這一點。傳輸層協議完全不知道移動節點的地址已經發生了變化，移動IPv6使用移動節點的特定地址來建立連接，并且不管移動節點多少次改變它的位置和地址，連接依然會保持。

3 圖書館人迎接下一代網絡的態度

發展下一代互聯網對高校圖書館來說有著極其重要的意義。隨著CNGI純IPv6大型主干網的建設，我國在IPv6路由器開發、真實IPv6源地址認證和下一代互聯網過渡等核心技術方面已經走在了世界的前列。[3]雖然已經取得了許多的技術突破和建設成就，但是IPv6的應用步伐卻因為各方面的原因，行進得異常緩慢。新技術的應用過程是長期的，需要循序漸進，因此，高校圖書館人在面對基于IPv6的下一代網絡發展的機遇時，應該保持清醒的頭腦，把握好正確態度和認知。

3.1 在不遠的將來IPv4必將被IPv6取代

IPv4地址短缺的問題日益嚴重，面對全球IPv4地址將于2011年分配完畢的嚴峻形勢，IPv6最終取代IPv4是不可挽回的趨勢，高校圖書館人必須認清這一形勢，做好思想準備。

3.2 積極關注IPv6的發展和技術規范的完善

高校圖書館技術人員們應該積極地關注IPv6網絡發展的動態，了解相關的技術規范。為迎接即將到來的下一代互聯網做好充分的技術準備。

3． 3 深入思考IPv6可能帶給高校圖書館信息建設的功能擴展和服務應用

一項新技術的生命力就在于它的應用程度，圖書館是向讀者提供借閱服務和信息服務的服務應用單位，無論是高校圖書館自己組織技術人員開發，還是請技術公司來幫助開發，首先需要思考的問題就是，如何將如此優勢的下一代互聯網技術應用到高校圖書館的業務服務中，能否對原有的服務內容有所幫助，甚至是品質的提升。如：高清實時視頻、數字圖書館的建設等。

3.4 冷靜對待IPv6的上馬啟用，確保現有基于IPv4服務的平穩過渡

在新技術面前，高校圖書館作為服務提供者應該保持冷靜的態度，我們的主要任務是為讀者提供穩定的、成熟的信息服務，而不是充當試用急先鋒的角色。即使到了可以啟用IPv6的時候，我們也應當充分認識到，IPv4到IPv6不是一個瞬間轉變的過程，應該是一個平穩的過渡，甚至這一過程是緩慢的，不可避免地會出現IPv4和IPv6在相當長的一段時期共存的狀態。因此高校圖書館人應該了解，哪些服務應該優先，且是可以移植到IPv6上的，而哪些還必須在IPv4上，應用服務的過渡必須是分步驟、分階段實施，以實現無傷害地過渡到IPv6。在這共存的過程中，還必須兼顧IPv6用戶可以訪問IPv4上的服務，反之亦然。所以高校圖書館技術人員還必須了解和掌握諸如隧道技術、雙棧協議技術和協議轉換技術等過渡技術的應用方法。[4]

4 高校圖書館信息服務展望

以上闡述了IPv6較之IPv4在許多方面有較大的性能提高和功能完善。對高校圖書館而言，IPv6本身只是一個新的網絡協議，并不會直接帶來任何讓人耳目一新的服務應用。但基于IPv6下一代網絡的建立，為圖書館在服務提升和服務創新上提供了技術支持，突破現有服務瓶頸，強有力地推動了高校圖書館信息服務的創新。

4.1 多媒體實時視頻

IPv6對于視頻應用的意義在于：解決了地址容量問題，優化了地址結構以提高選路效率，提高了數據吞吐量，以適應視頻通信大信息量傳輸的需要。就目前成熟的CNGICERNET2上典型IPv6視頻的應用：如北京奧運會開幕式（IPv6在線高清晰視頻）、網絡TV多電視頻道在線直播、阿姆斯特丹實時街景、清晰視頻會議應用等，如此高清晰的在線視頻給人帶來視覺新感受，較之原有的網絡視頻，IPv6在海量視頻數據實時傳輸方面的優勢顯而易見。

IPv6加強了組播功能，實現基于組播、具有網絡性能保障的VC視頻會議、高清晰度數字電視、VOD視頻點播、網絡視頻監控應用。這是只有高帶寬、高性能的下一代互聯網才能支持的典型應用，具有交互協同技術特性。因此IPv6可以很好地解決圖書館的VOD視頻點播、實時傳輸等實際應用問題。作為高校圖書館電子資源的重要組成部分的視頻資源，無論是知識視頻、影視媒體還是各類教程視頻，為了適應用戶越來越高的視覺需求，在不斷地往高清品質和海量存儲傳輸的網絡要求發展。因此我們非常期待和重視海量視頻數據在IPv6下一代網絡環境下，為高校圖書館視頻服務所帶來的品質提升。

4.2 對圖書館服務質量和網絡安全提供保障

IPv4在設計之時，是一種簡單的盡力而為的服務方式，從原理上講，服務質量QoS是沒有保證的，未來的互聯網需要提供可靠的傳輸服務，對服務質量有保證要求，并提供安全保障。在IPv6的報頭設計中，有可以用于識別數據流的特征，所以即使數據報經過IPsec的加密，也很容易實現對QoS的支持。此外通過定義IPv6擴展報頭：驗證報文頭和安全報文頭來實現IPsec，所有的IPv6協議的實現都支持認證首部和負載安全封裝首部。因此利用IPv6技術可以保障圖書館資源的安全，也為合理利用圖書館資源、為遵守知識產權的規范打下了基礎。

4.3 與RFID（無線射頻技術）的應用結合

RFID具有非接觸讀寫、較易穿透障礙物識別的特性，可以取代磁條作為圖書館門禁和圖書私夾檢查的應用技術，且相較于磁條容易被外界磁場改變性質，RFID標簽本身基本不受外界環境影響，因而使用壽命更長。由于IPv6非常適合于擁有巨大數量的各種細小設備的網絡，而不是由價格昂貴的計算機組成的網絡。利用IPv6技術，我們可以實現為每一個RFID分配一個IPv6地址，這在地址資源相當匱乏的IPv4來看是難以想象的。IPv6技術和RFID的結合應用，可以為高校圖書館帶來革命性發展。

4.4 移動IPv6與手機圖書館

上海圖書館2005年率先開通了全國首家“手機圖書館”，將桌面終端搬到了移動終端，在手機上查詢圖書館書目，開辟了圖書館信息傳遞的新天地。無線應用將成為IPv6的“殺手級”應用，也是展示IPv6巨大地址空間威力的舞臺，當越來越多的移動終端需要配有IP地址時，IPv6將為所有的移動端提供唯一的IPv6地址，MIPv6（移動IPv6）不僅滿足了未來移動設備對IPv6地址空間的需要，也讓移動終端更易于配置和管理，而且用戶對基于IP的應用也更為安全方便。

第三代移動通信采用分組交換的設備來代替電路交換設備，IP業務將是第三代移動通信業務中的重要組成部分。移動互聯網對IPv6的需求是很直接的，每一個要接入互聯網的移動設備，都需要在全球唯一的兩個IP地址上來實現移動連接。由于IPv6能夠很好地解決IP地址需求量極大的問題，從而能夠利用3G網絡實現高校圖書館資源在允許的條件下開展移動服務。3G手機的普及指日可待，而且用3G手機作為高校圖書館新終端，為用戶提供了極大便利。

4.5 “面對面”的個人數字圖書館

圖3 傳統CS訪問模式

數字圖書館經過10多年的發展正在從以資源為中心向以用戶為中心轉移，并且積累了很多成熟的經驗和技術。結合傳統圖書館在知識組織功能方面的優勢，構建一個用戶端到用戶端的（P2P）功能豐富的個人數字圖書館，利用這個個人數字圖書館實現用戶信息資源的合理組織，滿足用戶的個性化信息需求，構建一個用戶信息發布、協作和共享的交流平臺。原本的IPv4無法完全滿足P2P在線的需求，借助IPv6為基礎的下一代互聯網，能夠極大地增強在線P2P的特性，為讀者帶來“面對面”實時互動溝通的真實交流體驗。

圖4 基于P2P技術的共享模式

總之，有些信息服務內容的擴展和服務方式的提升是可以預見的，同時也有許多服務業務的應用需要在IPv6下一代網絡使用過程中，根據用戶的使用需求和圖書館人的工作經驗積累進行不斷的服務創新，比如隨著網絡環境的不斷完善和應用技術的成熟。筆者認為在不久的將來，虛擬現實技術在圖書館參考咨詢的服務中將會占有重要的一席之地，而隨著相關配套環節的完善和使用中不斷地發現問題和解決問題的過程，作為高校圖書管理系統新技術的RFID無線射頻技術將在IPv6下一代網絡的溫床上發揮更大的作用。

[1]Joseph Davies著；張曉彤，晏國晟，曾慶峰譯.Understanding IPv6[M].北京：清華大學出版社，2004.

[2] 康存輝.IPv6在圖書館中的應用前景研究[J].圖書情報論壇，2006（3）.

[3] 周偉，王銀紅.基于IPv6協議圖書館網絡建設方案[J].圖書館學刊，2008（2）.

[4] 馬邦陽.下一代互聯網IPv6協議的技術原理和特點[J].科技信息，2007（34）.