基于校园网的IPv6过渡技术研究

孙晓林　张新刚

摘要：面对网络规模的扩大、终端用户的增长、IPv4地址不足等问题，IPv6取代IPv4成为必然的趋势。为保证当前网络服务的正常运行，尽可能实现IPv4向IPv6的平滑过渡。通过分析常用的1Pv6过渡技术，结合校园网的网络环境，选择合适的过渡方案，从而实现校园从IPv4向IPv6的完美过渡，满足师生对IPv6资源的访问需求，为高校数字化智慧校园的发展奠定基础。

关键词：校园网；IPv6；IPv4过渡：隧道；双栈

1概述

校园网用户的激增、网络规模的扩大，导致IPv4校园网已经不能满足师生对高带宽、高质量网络的迫切需求。目前，日益匮乏的IPv4地址和大量终端对IPv4地址的需求矛盾日益突出，一些高校已经出现IPv4地址严重不足的局面，只能使用NAT技术进行网络地址转换暂时缓和。为了改善校园网络环境，提高办学质量，各高校必须抓住机遇，有计划有步骤地将校园网从IPv4逐步升级到IPv6，满足网络办公、科研和教学的需求，提高校园网服务能力和服务质量，为数字化智慧校园建设打下坚实的基础。

然而，校园网从IPv4过渡到IPv6涉及网络中软硬件的升级，而且需要经费和技术人才的支持，因此是一个循序渐进的过程。在当前IPv4处于主导地位的背景下IPv6网络间的通信只能通过过渡技术来实现。本文首先研究分析当前常用的过渡技术，然后结合高校实际情况，提出可行的IPv6过渡方案。

2IPv6过渡技术分析

IPv6取代IPv4不是一蹴而就的，是一项逐步推进的工作，因此在很长一段时间里IPv6都将与IPv4共存，IETF工作组提出了IPv4向IPv6过渡的三种策略：

（1）双协议栈技术

双协议栈指通信节点同时启用IPv4和IPv6协议，既处理IPv4分组，与IPv4节点通信，又收发处理IPv6数据分组，与IPv6节点通信。该技术是一种常用的过渡技术，解决了IPv4网络中的IPv6孤岛问通信的问题，实现了IPv4节点间和IPv6节点间的通信，但IPv4和IPv6节点之间不能实现通信。

双协议栈技术没有解决IPv4地址枯竭的问题，而且对网络中通信节点及网络设备的要求比较高。该技术需要所有网络节点都支持IPv4和IPv6两种协议，还要求DNS支持域名与IPv4和IPv6地址的映射。目前大部分终端设备和DNS设备都能满足以上两点需求，因此双协议栈技术是最简单直接的过渡方法，也是所有过渡技术的基础。

（2）隧道技术

隧道技术，也就是将一种协议数据分组封装在另一种数据分组的技术。IPv6 overIPv4隧道技术在隧道人口处将IPv6数据分组作为IPv4协议的“数据部分”字段封装在IPv4分组中通过IPv4网络进行传输，在隧道终点进行解封装，最后将IPv6分组转发给目的节点，从而实现IPv6节点间的通信，解决了IPv4为主的IPv6网络间的互联互通问题。随着IPv6技术的发展和成熟，将出现IPv4 overIPv6技术，即IPv6数据包中封装IPv4数据分组，实现IPv4孤岛之间的通信。

隧道技术实现简单，易于维护，是较常用的技术方案。该技术旨在把已有的网络作为传输介质，从而实现IPv4或IPv6孤岛间相互通信，但该技术要求网络边缘设备即隧道的两端节点具有双协议栈功能。目前，常用的隧道技术有：ISATAP（站间自动隧道寻址协议）、6t04隧道、60ver4隧道、Teredo隧道、GRE（通用路由选择封装）隧道、隧道代理、IPv6手工配置隧道等，可以根据需要在隧道的端节点自行配置。目前，ISATAP和004隧道是比较常用的、用于实现IPv4网络中IPv6孤岛之间的通信技术。

（3）翻译技术

翻译技术指在IPv4网络和IPv6网络的边缘设备上通过翻译模块将IPv4数据分组和IPv6数据分组互相转换，从而实现IPv4主机和IPv6主机的互联互通。该技术主要在边界网关上进行操作，不需要IPv4和IPv6节点的升级改造，就可以实现纯IPv4节点和IPv6节点之间的互通，但是通信方法比较复杂，翻译过程进行协议转换、地址转换产生的开销比较大，因此不常被采用。

由上可知，每一种过渡技术各有优势，不能普遍应用于任何情况，只适用于某一种或几种特定的网络环境，多与其他过渡技术相组合，例如：双协议栈和隧道相结合过渡的机制，该机制需要通信端节点以及所有经由的网络设备都支持IPv4和IPv6协议，源节点则根据域名解析结果进行通信。因此，要综合考虑网络环境及网络设备的具体情况，制定可行的过渡策略。

3基于校园网的IPv6过渡部署方案

IPv4向IPv6过渡过程中，我们要尽量降低成本和复杂度，减少对校园网用户和校园各类服务的影响，以实现平滑过渡，保证服务质量。

3.1双协议栈部署方法

对我校而言，核心交换设备以及办公区部分汇聚交换机都支持双栈协议，校内的大部分终端设备都具有公用的IPv4地址，因此，对我校而言，采用双栈技术实现用户对IPv6资源的访问需求。该方案只需要终端开启IPv6协议即可，不需执行其他命令，容易实现。win7中开启ipv6的方法如下：

打开网络和共享中心——本地连接——属性，打开“本地连接属性”页，勾选“Internet协议版本6（TCP/IPv6）”，如图1所示，然后依次点击“确定”即可。

3.2ISATAP隧道部署方法

ISATAP是一种自动隧道机制。该技术要求端节点是双栈主机且具有IPv4单播地址，最大的优势是IPv4地址可以是私有地址，也可以是全球唯一的单播地址，IPv6地址则根据IPv4地址选用本地链路前缀或全局单播IPv6前缀生成。

对于IPv4地址较紧张的高校，建议使用ISATAP隧道方式访问IPv6资源。目前，大部分高校均已提供ISATAP隧道，如上海交通大学（isatap.sjtu.edu.cn）、北京邮电大学（isatap.bupt.edu.cn）、清华大学（isatap.sjw.edu.cn）、华中科技大学（isatap.hust.edu.cn）、郑州大学等。每个高校ISATAP隧道的接人地址不同，我们可以使用本校的ISATAP隧道接人地址，也可以使用其他高校的接人地址。下面使用清华大学ISATAP隧道接入地址为的出口地址进行配置，具体配置如下：

（1）配置ISATAP隧道

netsh interface ipv6 install（XP需运行该命令，win7默认启用IPv6，不需要执行此命令）

set muter isatap.sjtu.edu.cn（配置隧道出口）

set state enabled（启用ISATAP隧道）

（2）启用服务

net start“ip helper”命令启动IP Helper服务。该服务负责ipv6地址解析，提供ipv6转换技术，如果停止，计算机将无法使用IPv6服务。

（3）連通性测试

使用ping命令检查Ipv6协议安装成功与否，IPv6地址是否成功获取。配置成功的界面如图2所示：

4结论

IPv4向IPv6的过渡是Internet发展中不可逾越的阶段，在此期间IPv4与IPv6将长期共存，最终实现纯IPv6网络。各高校根据校园网络的实际情况，采取双协议栈或者隧道技术实现与IPv6节点的通信。我校将充分发挥HERNET豫西南主节点的作用，为该地区其他院校提供IPv6接入的硬件设施以及技术指导，为我国下一代互联网向深度和广度发展作出贡献。endprint