基于IPv6的智慧校園網建設設計

趙思佳 尹 婷

（湖南環境生物職業技術學院，湖南 衡陽 421005）

0 引言

智慧校園是在物聯網的基礎上，構建全校園智慧化工作、智慧化學習和智慧生活一體化的環境氛圍，該一體化環境氛圍的載體是不同種類的應用服務系統，把教師教學、實驗科研、學院管理和校園生活充分融合在一起。因此，在智慧校園里需要接入網絡的設備和終端數量眾多，目前的IPv4地址規則已經不能適應網絡設備的應用需求。IPv6使用128位地址可以支持更多設備上網[1]。使用IPv6創建智慧校園網相比IPv4大大提高了網絡的整體滲透率，提高了整體服務質量，保障系統安全性，可以隨機移動，也可以插入端口使用，這樣就更能夠適用于不同的功能和服務[2]。為建設前瞻性網絡以及適應新技術的發展，采用IPv6互聯網協議建設智慧校園的網絡。

1 基于IPv6的智慧校園網網絡通信設備配置設計

1.1 基于IPv6的智慧校園網建設目標分析

互聯網技術日益精湛，其他同種類產品的技術同樣也在迅速發展，OOM以自己獨特的優勢加入軟件設計進程。OOM面向對象技術有助于程序員更好地理解軟件的本質，有助于規范軟件開發過程并簡化設計過程[3]。在客觀世界中，對象具有非靜態行為和非動態屬性，比如用計算累積的方法來算出總的數據。假設按照原先的思路做編程，那就必須先自己構思并寫出一個統計函數，然后調用統計函數在main函數中構建疊加[4]。面向對象編程與箭頭計算任務的想法非常不同，及時[5]。OOM可以讓軟件得到及時復用和改進，從而提高系統開發效率，提升系統維護質量[6]。

IPv6比較IPv4來說，有下邊的幾個優點：第一，IPv6就地址來說，具有更廣泛的空間。IPv4的IP地址長度可見數量為32位，一共有大概43億個IP地址可供使用。而IPv6地址的所容數量是IPv4的8×1028倍。第二，IPv6的路由表更小。IPv6地址的分配從最初就依照著聚類分配原則，通過在路由表中記下單次跳動路由的信息來表示一個子網，這就是路由器的工作原理。這樣做的目的就是為了縮短路由表的長度，加快數據包在路由器轉發的速度。IPv4中，正是因為IP地址不足，一般都會使用NAT技術將內部網站的私有IP地址轉化為公網看到的IP地址，隨著IP地址的使用量日益劇增，NAT技術客觀上給互聯網造成了一些延遲，因為路由器每次轉發都需要進行一次轉換。同時NAT技術也影響了一部分在綁定地址的應用和程序正常使用[7]。第三，IPv6的網絡地址很多，用戶不必為了網絡地址不夠用而擔心，更不需要使用NAT技術轉換網絡地址，這樣就可以降低網絡數據轉發的延遲。

1.2 IPv6的智慧校園網網絡通信設備配置關鍵技術

IPv4核心路由器配置的具體操作流程如下：因特網管理用戶登陸之后主機的設置界面，之后輸入配置所需的部分參數，參數的大多數性質需要系統來判斷，判斷顯示成功則參數合法，否則就會提示命令是無效的。設置完成還要通過網絡管理員對路由器進行測試，測試若可以通過，才會顯示一般所需要的操作。網絡通信設備設置內容一般包含路由器、交換的基本配置、IP地址和端口配置、通信和地址映射配置等。即便IPv4路由器使用靜態路由，設備性能所需程度最低，可依舊在IPv6校園網中不被使用。IPv6智慧校園網內部路由策略的最終選擇是OSPFV3路由協議，OSPFV3被用在智慧校園網絡的中心層和內部匯聚層，一般分成好幾個網絡區域。區域0由關鍵層的大部分節點構建，區域使用不同的區域號對應，區域1-N將該區域網絡中的路由匯總并廣播到區域0中，很大程度降低了路由變化對主干的影響。

1.3 基于IPv6的智慧校園網配置流程設計

網絡配置流程如下：由管理員登錄，然后手動配置2個鏈路IPv6地址，然后選擇打開協議棧開關，配置參數，測試參數的正確性，如果錯誤，它需要用戶繼續輸入或修改。升級過程中的命令集如下。

應用網絡的主體實現流程如下：首先，網絡管理員寫入IP地址和相關參數，輸入操作之后測試其合法性，如果合法，就可以創立新建DNS服務區進行操作；然后創建反向查找區域并進行查找，檢查操作結果，通過之后就可以保存并退出。

應用網絡的服務包含了校園網設置的基礎和高級應用服務2種功能，關鍵的應用服務有DNS、WWW、FTP、視頻服務等，下面對FTP服務的實現做詳細介紹。

支持IPv6 FTP服務的軟件并不多。該文介紹了VSFTPD和SMARTFTP在Linux中的表現。RHL9下安裝VSFTPD軟件，在GUI界面上執行“Main Menu - SystemSettings - Add/RemoveApplications - Select FTP server - Update”命令安裝VSFTPD。

1.4 基于IPv6的智慧校園網網絡應用部署和故障分析設計

網絡出現故障，需要分析模塊，使用JMeter工具進行故障分析，數據采集分析、結果顯示導出都屬于故障分析模塊流程內容，配置該模塊流程不太困難，網絡管理員先進入JMeter，登錄后進行網絡故障分析，然后進行網絡數據采集任務，假使存在數據，那么系統會提前一步進行自動故障分析，操作之后會給出用戶不同的提醒來警示，客戶完全能夠根據給出的要求和提醒來分析網絡的故障，然后導出數據分析的結果。

網絡管理員以及網絡中心控制器同時進行的操作權限一般都是網絡故障診斷提供的，診斷系統根據自我構思的一套計算算法，再加上既定的具體規章制度，對一些網絡大數據進行研究分析，最后做出判斷，所有分析過程都是自動化的，無須人工干預，完成分析后，向用戶發送詳細的報告和提示。系統一般會對用戶的報告根據安全級別進行分類，若是發現被捕捉到的安全問題較為嚴重，系統會直接給出錯誤的最嚴重警告機制，同時按安全級別處理規范進行操作。

1.5 IPv6的智慧校園網入網身份和信息查詢模塊設計

身份展示在網絡管理下的操作過程具體表現：互聯網中心客戶和網絡管理員提前進入系統，在登錄系統后，配置登錄邏輯規則，可以設置手動和自動2種方法，如果選擇手動，控制操作是通過人工干預進行的，其中入網身份認證操作流程如圖1所示。

圖1 入網身份認證操作流程

設置操作內容關鍵有以下幾點：給出一些相應的內容，制定規則，客戶登錄之后創建一個網上的用戶名，設置一個屬于自己的密碼，創建一個IP地址，以這種方式來進行驗證，這是進行線上監測的3個主要步驟。用戶訪問身份創建和驗證的操作界面，一側為有關于功能鍵的選擇區域菜單，另一側為主要操作區域，網絡中心負責人和管理員可以規定、監察用戶對網絡地址的尋訪日志。

信息總和的查詢和操作步驟具體如下進行：進入查詢界面，首先進行分類查詢，然后開始選擇查詢所需的具體內容，之后可以設置查詢的條件和時間范圍，最后執行統計并顯示操作，可以按照條件查詢結果，還可以將查詢結果導出到Excel文件中。

后臺監控人員可以查詢操作和分析研究，操作之后的結果就會全部出現在一個單一圖形的多個不同區域，就能對這些區域打印導出。根據網絡端點分系，使用統計功能，可以快速找到流量最大的節點，也可以查詢網絡中節點與網絡外節點的通信情況。

1.6 智慧校園網建設設計過程中IPv6技術的關鍵環節

目前，把IPv6技術用于智慧校園網建設的過程中，路由協議的建設是該技術關鍵環節中的一環。因為路由器屬性大相徑庭，智慧校園網IPv6建設設計中需要考慮的路由協議基本上有3個：RIPng路由信息協議、IDRPv2域間路由協議和OSPFv3開放優先最短路徑協議。應用過程的實際操作中，OSPFv3最短路徑優化協議是最遵循IPv6智慧校園網建設設計系統內部網絡關鍵原則的。絕大多數運用OSPFv3 的網絡都是具有很好的可視性，但部分并不符合智慧校園網建設系統的實際情況運用，所以不提倡在智慧校園網建設設計中采用。同時，RIPv6的路由協議和IDRPv2域間路由信息協議2種路由協議其實都屬于距離矢量協議。通過這2種路由協議的比較，RIPv6在執行基礎命令上更佳，建議智慧校園網建設設計過程中采用RIPv6路由信息協議來承擔IPv6的基本路由協議。

在智慧校園網建設的整個系統中使用IPv6技術，服務器所處設備的節點接入網絡時需要自動配置地址。使用IPv6技術自動配置地址時，基本節點是PC設備，必須向PC節點給予一定的IP地址指令(對象于“本地連接”方向相對應)。按照不同地址自動配置機制進行操作，地址自動配置操作機制可分為無狀態地址自動配置和有狀態地址自動配置2種類型。對于有狀態的地址自動配置技術而言，這種類型的地址自動配置在一定程度上需要人工干預，用來保證服務器能第一時間和各PC節點保持傳達信息的狀態，并且還必須要對該信息狀態進行有效管理。僅對于比較大型的智慧校園網，才采用有狀態地址自動配置方式，且應該選擇了BSP啟動協議和DHCP動態主機配置協議。一般來說，對于中小型校園網的建設，就可以采用無狀態地址自動配置技術模式。

將IPv6 技術應用到智慧校園網建設設計時，引入了一種節點信息通信協議，稱之為NDP鄰居發現協議。NDP協議是PC節點之間的通信協議。在目前的技術條件下，鄰居發現協議涉及5種信息控制的方式，包括路由器公告、路由器請求、路由器重定向、鄰居公告和鄰居請求。在構建IPv6智慧校園網時，使用NDP鄰居發現協議，還要對于MAC地址存在對象和IP地址提出一些相符合的關系用來隱射。可應用于校園網三層交換機或路由器之間的通信轉換，保證控制包傳輸的有效性。

2 基于IPv6的智慧校園網可靠性與性能測試

性能測試和系統可靠性是工作中的重要內容，對系統控制性能進行訪問診斷，外加對網絡吞吐率或者其他一系列的性能值進行訪問，為開發系統的優化提供依據。下面從壓力測試、海量數據操作和疲勞方面進行了系統測試操作。

接入壓力系統的實驗。依照加快訪問系統正在使用的數量來判別其運行狀況。通過測試系統最大極限值，判定系統測試的魯棒性。

客戶并發實驗是系統壓力負載測試的一種。測試僅僅需要假定客戶接入的端口，再運用到具體的系統中，客戶接入系統之后的壓力很大，所以，客戶真實接入系統數據的數量一定要加以控制，最好控制在10000之內最好。只有這樣做系統才可以處在更加平靜的一個狀態下。

網絡穩定性實驗。測試網絡的穩定也是可靠性測試的其中之一，測試系統在長時間的運行中系統的狀態是否穩定，實驗內容包括占用系統資源、內存和吐吞效率等方面。為了判斷系統的穩定性，記錄網絡吞吐量測試狀態，多用戶同時使用。網絡一直維持優秀的吞吐率，顯示出智慧校園網絡的可靠性。

該網絡工程和網絡管理系統基于網絡工程的測試情況，對照IPv4的實驗檢測，系統更加平穩可靠，包括魯棒性也在逐漸提升，運行之后的結果系統回饋正確，功能更加完善。

將現有IPv4逐步擴大升級成IPv6，這一個過程具有寶貴的現實意義。智慧校園作為IPv6協議的實施載體，對于智慧校園網建設設計的整個流程，IPv6技術的研究與實踐必須相輔相成。

3 結語

在協議的空間設計和IP地址等方向上，從IPv4到IPv6是一次不小的革命和跳躍。世間萬物的演變都要經過一定的時間加持，從IPv4升級IPv6也是如此。在該過程中，新部件將取代原有部件，新的應用，新的技術，甚至完全不同的商業模式都會出現。IPv6 比 IPv4 具有更好的穩定性和可靠性，在 IPv6 不斷改進的過程中，會出現更加完善的技術。