基于IPv6下一代互联网的高校图书馆信息服务展望

林 平

（集美大学图书馆，福建 厦门 361021）

高校图书馆的信息服务很大部分是依赖网络技术来实现的，随着Internet的飞速发展，高校图书馆目前所使用的IPv4网络产生的问题愈来愈明显。基于IPv6下一代互联网的出现，给高校图书馆信息服务的创新带来了新的平台和出发点。

1 基于IPv4协议网络所存在的问题

传统的IPv4协议在支持互联网的进一步扩张和新业务的特性上已经开始遇到了瓶颈，比如实时应用和服务质量保证等。其不足主要体现在以下几方面：

1.1 有限的地址空间

IPv4提供的IP地址位数是32位长度，也即43亿个左右的地址，但IPv4的地址分配策略使得事实上可以用的地址数量远远低于理论值。随着连接到Internet上的主机数目的迅速增加，IP地址资源的即将枯竭限制了互联网进一步发展的步伐。2009年8月28日在北京召开的第28次APNIC会议上，APNIC主席Paul Wilson表示：“按照目前的发展速度，IPv4地址将于未来三年内枯竭。”

1.2 路由表越来越大

IPv4地址的层次结构缺乏统一的分配和管理，并且多数IP地址空间的拓扑结构只有两层或者三层，这使得路由表项不能有效聚合，所以随着连入网络数目的增加，路由器数目飞速增长。相应地，决定数据传输路由的路由表也就不断增大，最终导致路由器的转发效率和吞吐量随之下降。

1.3 缺乏服务质量保证

IPv4遵循Best Effort原则，这一方面是一个优点，因为它使IPv4简单高效；但另一方面它对互联网上涌现出的新业务类型缺乏有效的支持，比如实时多媒体业务的出现，这些应用要求提供一定的服务质量保证，如带宽、延迟、抖动和错误率等。

1.4 地址分配不便

IPv4的节点配置比较复杂，它是采用手工配置的方法来给用户分配地址，这中间可能需要设置IP地址或者使用DHCP、网关地址、DNS地址，甚至路由信息等，这不仅增加了管理和规划的复杂程度，而且不利于为那些需要IP移动性的用户提供更好的服务。

2 基于IPv6下一代互联网的特点

IPv6较之IPv4不仅仅只是解决了地址资源不够用的问题，IPv6协议的设计目的在于解决现有IPv4版本所具有的各种问题，包括地址数量限制、安全性、自动配置、移动性、可扩展性等方面。[1]IPv6数据包结构如图1。

图1 IPv6数据包的结构

为了解决以上问题，IPv6的设计新增了如下的主要特性。

2.1 简化的报头和灵活的扩展

新IPv6报头的设计原则是力图将报头开销降到最低，具体做法是将一些非关键性字段和可选字段移出报头，置于IPv6报头之后的扩展报头中，因此尽管IPv6地址长度是IPv4的4倍，但报头仅为IPv4的2倍，改进后的IPv6报头在中转路由器中处理效率更高。IPv6基本报头如图2所示。

图2 IPv6基本报头的结构

2.2 层次化的地址结构

IPv6采用聚类机制，定义非常灵活的层次寻址及路由结构，同一层次上的多个网络在上层路由器中表示为一个统一的网络前缀，这样可以显著减少路由器必须维护的路由表项。在理想情况下，一个核心主干网路由器只须维护不超过8192个表项，这大大降低了路由器的寻路和存储开销。

2.3 即插即用的连网方式

IPv6引入自动配置以及重配置技术，对于IP地址等信息实现自动增删更新配置，增强IPv6的易管理性。

2.4 网络层的认证与加密

IPv6集成了IPsec，用于网络层的认证与加密，为用户提供端到端安全。

2.5 服务质量的满足

IPv6报头的新字段定义了数据流如何识别和处理。IPv6报头中的流标识（Flow Label）字段用于识别数据流身份，利用该字段，IPv6允许终端用户对通信质量提出要求。路由器可以根据该字段标识出同属于某一特定数据流的所有包，并按需对这些包提供特定的处理。由于数据流身份信息包含在IPv6报头中，因此即使是经过IPSec加密的数据包也可以获得QoS支持。[2]

2.6 对移动通讯更好的支持

移动IPv6不是通过修改面向连接的协议（如TCP协议）来保持移动节点的现有连接的，而是通过处理IP层的地址变化来实现这一点。传输层协议完全不知道移动节点的地址已经发生了变化，移动IPv6使用移动节点的特定地址来建立连接，并且不管移动节点多少次改变它的位置和地址，连接依然会保持。

3 图书馆人迎接下一代网络的态度

发展下一代互联网对高校图书馆来说有着极其重要的意义。随着CNGI纯IPv6大型主干网的建设，我国在IPv6路由器开发、真实IPv6源地址认证和下一代互联网过渡等核心技术方面已经走在了世界的前列。[3]虽然已经取得了许多的技术突破和建设成就，但是IPv6的应用步伐却因为各方面的原因，行进得异常缓慢。新技术的应用过程是长期的，需要循序渐进，因此，高校图书馆人在面对基于IPv6的下一代网络发展的机遇时，应该保持清醒的头脑，把握好正确态度和认知。

3.1 在不远的将来IPv4必将被IPv6取代

IPv4地址短缺的问题日益严重，面对全球IPv4地址将于2011年分配完毕的严峻形势，IPv6最终取代IPv4是不可挽回的趋势，高校图书馆人必须认清这一形势，做好思想准备。

3.2 积极关注IPv6的发展和技术规范的完善

高校图书馆技术人员们应该积极地关注IPv6网络发展的动态，了解相关的技术规范。为迎接即将到来的下一代互联网做好充分的技术准备。

3． 3 深入思考IPv6可能带给高校图书馆信息建设的功能扩展和服务应用

一项新技术的生命力就在于它的应用程度，图书馆是向读者提供借阅服务和信息服务的服务应用单位，无论是高校图书馆自己组织技术人员开发，还是请技术公司来帮助开发，首先需要思考的问题就是，如何将如此优势的下一代互联网技术应用到高校图书馆的业务服务中，能否对原有的服务内容有所帮助，甚至是品质的提升。如：高清实时视频、数字图书馆的建设等。

3.4 冷静对待IPv6的上马启用，确保现有基于IPv4服务的平稳过渡

在新技术面前，高校图书馆作为服务提供者应该保持冷静的态度，我们的主要任务是为读者提供稳定的、成熟的信息服务，而不是充当试用急先锋的角色。即使到了可以启用IPv6的时候，我们也应当充分认识到，IPv4到IPv6不是一个瞬间转变的过程，应该是一个平稳的过渡，甚至这一过程是缓慢的，不可避免地会出现IPv4和IPv6在相当长的一段时期共存的状态。因此高校图书馆人应该了解，哪些服务应该优先，且是可以移植到IPv6上的，而哪些还必须在IPv4上，应用服务的过渡必须是分步骤、分阶段实施，以实现无伤害地过渡到IPv6。在这共存的过程中，还必须兼顾IPv6用户可以访问IPv4上的服务，反之亦然。所以高校图书馆技术人员还必须了解和掌握诸如隧道技术、双栈协议技术和协议转换技术等过渡技术的应用方法。[4]

4 高校图书馆信息服务展望

以上阐述了IPv6较之IPv4在许多方面有较大的性能提高和功能完善。对高校图书馆而言，IPv6本身只是一个新的网络协议，并不会直接带来任何让人耳目一新的服务应用。但基于IPv6下一代网络的建立，为图书馆在服务提升和服务创新上提供了技术支持，突破现有服务瓶颈，强有力地推动了高校图书馆信息服务的创新。

4.1 多媒体实时视频

IPv6对于视频应用的意义在于：解决了地址容量问题，优化了地址结构以提高选路效率，提高了数据吞吐量，以适应视频通信大信息量传输的需要。就目前成熟的CNGICERNET2上典型IPv6视频的应用：如北京奥运会开幕式（IPv6在线高清晰视频）、网络TV多电视频道在线直播、阿姆斯特丹实时街景、清晰视频会议应用等，如此高清晰的在线视频给人带来视觉新感受，较之原有的网络视频，IPv6在海量视频数据实时传输方面的优势显而易见。

IPv6加强了组播功能，实现基于组播、具有网络性能保障的VC视频会议、高清晰度数字电视、VOD视频点播、网络视频监控应用。这是只有高带宽、高性能的下一代互联网才能支持的典型应用，具有交互协同技术特性。因此IPv6可以很好地解决图书馆的VOD视频点播、实时传输等实际应用问题。作为高校图书馆电子资源的重要组成部分的视频资源，无论是知识视频、影视媒体还是各类教程视频，为了适应用户越来越高的视觉需求，在不断地往高清品质和海量存储传输的网络要求发展。因此我们非常期待和重视海量视频数据在IPv6下一代网络环境下，为高校图书馆视频服务所带来的品质提升。

4.2 对图书馆服务质量和网络安全提供保障

IPv4在设计之时，是一种简单的尽力而为的服务方式，从原理上讲，服务质量QoS是没有保证的，未来的互联网需要提供可靠的传输服务，对服务质量有保证要求，并提供安全保障。在IPv6的报头设计中，有可以用于识别数据流的特征，所以即使数据报经过IPsec的加密，也很容易实现对QoS的支持。此外通过定义IPv6扩展报头：验证报文头和安全报文头来实现IPsec，所有的IPv6协议的实现都支持认证首部和负载安全封装首部。因此利用IPv6技术可以保障图书馆资源的安全，也为合理利用图书馆资源、为遵守知识产权的规范打下了基础。

4.3 与RFID（无线射频技术）的应用结合

RFID具有非接触读写、较易穿透障碍物识别的特性，可以取代磁条作为图书馆门禁和图书私夹检查的应用技术，且相较于磁条容易被外界磁场改变性质，RFID标签本身基本不受外界环境影响，因而使用寿命更长。由于IPv6非常适合于拥有巨大数量的各种细小设备的网络，而不是由价格昂贵的计算机组成的网络。利用IPv6技术，我们可以实现为每一个RFID分配一个IPv6地址，这在地址资源相当匮乏的IPv4来看是难以想象的。IPv6技术和RFID的结合应用，可以为高校图书馆带来革命性发展。

4.4 移动IPv6与手机图书馆

上海图书馆2005年率先开通了全国首家“手机图书馆”，将桌面终端搬到了移动终端，在手机上查询图书馆书目，开辟了图书馆信息传递的新天地。无线应用将成为IPv6的“杀手级”应用，也是展示IPv6巨大地址空间威力的舞台，当越来越多的移动终端需要配有IP地址时，IPv6将为所有的移动端提供唯一的IPv6地址，MIPv6（移动IPv6）不仅满足了未来移动设备对IPv6地址空间的需要，也让移动终端更易于配置和管理，而且用户对基于IP的应用也更为安全方便。

第三代移动通信采用分组交换的设备来代替电路交换设备，IP业务将是第三代移动通信业务中的重要组成部分。移动互联网对IPv6的需求是很直接的，每一个要接入互联网的移动设备，都需要在全球唯一的两个IP地址上来实现移动连接。由于IPv6能够很好地解决IP地址需求量极大的问题，从而能够利用3G网络实现高校图书馆资源在允许的条件下开展移动服务。3G手机的普及指日可待，而且用3G手机作为高校图书馆新终端，为用户提供了极大便利。

4.5 “面对面”的个人数字图书馆

图3 传统CS访问模式

数字图书馆经过10多年的发展正在从以资源为中心向以用户为中心转移，并且积累了很多成熟的经验和技术。结合传统图书馆在知识组织功能方面的优势，构建一个用户端到用户端的（P2P）功能丰富的个人数字图书馆，利用这个个人数字图书馆实现用户信息资源的合理组织，满足用户的个性化信息需求，构建一个用户信息发布、协作和共享的交流平台。原本的IPv4无法完全满足P2P在线的需求，借助IPv6为基础的下一代互联网，能够极大地增强在线P2P的特性，为读者带来“面对面”实时互动沟通的真实交流体验。

图4 基于P2P技术的共享模式

总之，有些信息服务内容的扩展和服务方式的提升是可以预见的，同时也有许多服务业务的应用需要在IPv6下一代网络使用过程中，根据用户的使用需求和图书馆人的工作经验积累进行不断的服务创新，比如随着网络环境的不断完善和应用技术的成熟。笔者认为在不久的将来，虚拟现实技术在图书馆参考咨询的服务中将会占有重要的一席之地，而随着相关配套环节的完善和使用中不断地发现问题和解决问题的过程，作为高校图书管理系统新技术的RFID无线射频技术将在IPv6下一代网络的温床上发挥更大的作用。

[1]Joseph Davies著；张晓彤，晏国晟，曾庆峰译.Understanding IPv6[M].北京：清华大学出版社，2004.

[2] 康存辉.IPv6在图书馆中的应用前景研究[J].图书情报论坛，2006（3）.

[3] 周伟，王银红.基于IPv6协议图书馆网络建设方案[J].图书馆学刊，2008（2）.

[4] 马邦阳.下一代互联网IPv6协议的技术原理和特点[J].科技信息，2007（34）.