基于IPv6组播技术校园网络视频服务设计

许浒

摘要：基于IPv6组播技术的优势性，结合IPv6数字化校园高清视频流媒体服务需求，对IPv6数字化校园高清视频流媒体的实现进行了详细的分析和研究，并通过模拟仿真的方式进行测试，为下一步实施提供理论与实践基础。

关键词：IPv6；组播；数字化校园网；视频

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）25-0037-02

云计算、大数据、翻转课堂等等一系列新的前沿科技和教学方式的出现，促进现代教学模式的进步和改变。互联网技术的发展同时促进了网络教学资源平台的建设潮流。在大数据时代，互联网发展成为了数据（音视频等）信息的通信支持平台，如今在数字化校园网络平台中建立了种类繁多的网络应用服务，对于网络带宽提出了更高的要求，对网络互动提出了更高的要求。

目前盛行的MOOCS教学对于常规的教学模式有很大的改革冲击力，其核心高清的视频点播/直播/互动，该核心业务在IPv4网络中大规模实施是几乎没有办法实现。IPv6下一代互联网协议不仅能够解决IPv4网络中IP地址短缺现实矛盾问题，同时还具有地址空间编址管理、分组处理效率高、在移动性、安全性以及QOS等方面支持有诸多明显优势，其中的IPv6组播技术为高清视频的应用服务提供扎实的实施基础条件。

1 IPv6数字校园网组播技术的重要性分析

目前IPv6技术在高校中逐渐升级有普及的发展趋势，IPv6的相关研究及应用也逐步开展。分析基于IPv6组播的高清视频播放系统应用所面临着各种问题，针对这些问题设计可行的解决方案，对于提高下一代互联网对高清流媒体业务的支持能力，对于数字化校园开展网络视频教学活动具有重要意义。

1.1校园网视频服务的特点

（1）数字校园网教学资源平台上有大量的课程教学资源库，资源库中包含了各种教学音视频（微课、动画）等课程资源信息，服务于老师正常教学，服务于学生课堂课后学习。服务于全校课程教学资源数据量大，所以对于校园视频服务要求一定安全稳定可靠。

（2）数字校园网中高清视频媒体服务面向全校所有老师和学生，师生数量大，而且信息中包含大量多媒体信息。所以大容量、高速率的数据传输是数字校园网络的一项重要要求。

（3）移动终端产品普及率高，师生校内外移动办公学习要求高。

（4）教学互动是教学重要环节，数字校园视频服务对于数据交互的实时性提出更高的要求。

1.2 IPv6组播技术的重要性

（1）地址范围变大，提高教学覆盖范围：采用IPv6组播技术，可以分更多组（任何人都能拥有自己独立的属于某个组播组的IP地址），也可以每组中可以有更多IP地址可用，满足移动学习需求。

（2）网络带宽资源利用更充分：IPv6增加了增强的组播（Multicast）支持以及对流的支持（Flow Control），在IPv6组播网络中， 大大提高了数据传输效率，降低了主干网拥塞概率，提高了网络效率。

（3）安全更可靠：IPV6的关键特性就是身份认证和隐私权，通过严密的安全机制和严格的身份认证机制，保证了网络传输数据的安全性和网络服务器的安全性，能够更好地服务于具有高安全性和私密性的音视频服务，为远程教育服务提供更大的空间。

（4）网络实时性高：IPv6改变了原有的数据传输和报文分割方式，在充分利用网络带宽过程中传输更多的数据，满足了网络双向互动需求。

2 基于IPv6组播技术的校园流媒体的实现

2.1 IPv6网络建设

进行扁平化改造，增加高性能双核心设备，支持IPV6、组播等新技术应用，满足数字校园及视频教学应用，关键设备双机热备，关键应用双机热备，建立数据容灾中心，保证数据安全。

2.1.1 扁平化改造，配置高可靠双核心交换，IPV6等新技术支持

2台高性能数据中心核心交换机，支持数据中心应用；采用“大二层”扁平化设计，利用VSU构建二层网络，将多台交换机虚拟成一台交换机，组网拓扑结构，简化管理；支持IPv6、组播及基于QinQ/VLAN的全网专网等技术应用。大规模的组播部署，采用PIM-SM的部署方式，用户根据网络结构、用户分布的情况，选择RP节点。

2.1.2 网络拓扑结构如下：

2.2 教学资源组播系统设计

2.2.1 教学资源组播系统结构设计

组播服务融入Moodle开源网络教学资源平台搭建在IPv6网络环境中，主要涉及DNS服务配置、WEB服务配置、数据库服务配置、Moodle平台构建、网络组播服务配置等相关配置工作。

2.2.2 教学资源组播系统仿真实现

模拟测试网络环境搭建说明：在GNS3仿真环境中用三台路由器R1/R2/R3模拟IPV6组播网络（OSPF路由协议实现网络互通）；CLOUD1模拟组播服务器；CLOUD2模拟组播客户端。

IPV6组播网络配置要点：启用组播功能、网络接口配置PIM-DM组播协议、客户端接口配置PIM SILENT及MLD，数据链路层交换设备配置MLD Snooping（组播侦听者发现协议窥探）。

组播服务器配置要点：在LINUX平台上部署VCL组播服务器提供组播媒体源。

组播客户端配置要点：IPv6地址配置，windows系统中VCL访问流媒体组播服务器。

3 结束语

IPv6技术逐渐普及及形成了典型的规模应用，对现行的IPv4网络升级性扩展，除了解决了地址容量缺乏的问题，同时强化了IPv6组播功能重要性。IPv6组播应用技术，提高了数据传输的质量，对于大量高质量媒体（特别是高清音视频）应用质量有很大提高。在IPv6数字智慧校园网环境中对于大规模的教学现场直播、流媒体视频课件、课程视频点播、教学文件（作业）上传下载等应用就能比较完美实现。同时IPv6的QoS以及流标签等诸多优点可以提高传输质量，减小传输延时和抖动，为校园网用户提供了稳定、可控、可管、可扩展的大规模组播服务。

参考文献：

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[2] 张轩，赵庆国.基于的高清视频系统实现与性能分析[J].大连理工大学学报，.2005.

[3] 吴东军.IPv6 技术特点及其发展趋势[M].山东通信技术，2003.

[4] 龙艳军，欧阳建权，俞佳曦.基于 GNS3 和 VMware 的虚拟网络系统集成实验室研究[J]. 实验技术与管理，2013，30（2）：90-93.