校园网IPv6过渡技术的应用

胡寅，张朝阳

摘要：IPv4地址已经全部分配完毕，为有效解决传统IPv4协议对校园网络发展的限制，适应校园网规模不断扩大和校园网用户不断增加的新需求，详细分析校园网络的现状，比较并选择适合的IPv6过渡主流技术，IPv6地址分配方式，给出校园网向IPv6的平滑过渡具体方案。

关键词：校园网;IPv4/IPV6;IPv6过渡技术;双栈;IPv6地址分配

中图分类号：TP393.1      文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2021）19-0047-03

Application of IPv6 Transition Technology in Campus Network

HU Yin， ZHANG Chao-yang

（Huang Gang Normal University Information Office， Huanggang 438000， China）

Abstract： IPv4 address has all been allocated. In order to effectively solve the limitation of traditional IPv4 protocol on the development of campus network， and adapt to the new requirement of the expanding campus network scale and the growing number of campus network users， this paper analyze the current situation of campus network in detail， compare and select suitable IPv6 transition technology and IPv6 address allocation method， and give a concrete scheme of campus network smooth transition from IPv4 to IPv6.

Key words： campus network; IPv4/IPV6; IPv6 transition technology; dual-stack; IPv6 address configure

1 背景

2019年底，全球43亿个IPv4地址全部分配完毕，意味着全球网络必须逐渐向IPv6过渡[1]。面对IP地址紧张的形势，教育部于2018年8月也印发了《教育部办公厅关于贯彻落实<推进互联网协议第六版（IPv6）规模部署行动计划>的通知》，对加快教育系统推进IPv6基础网络设施规模部署和应用系统升级提出要求，以促进下一代互联网与教育的融合，同时，在此基础上提出IPv6规模部署的阶段性目标，明确IPv6部署实施的重点任务[6]。

相比于IPV4网络协议，IPv6网络协议，具有更大的地址空间、更有效、层次化的编址和路由结构、更好的端到端特性、安全性、移动性、QoS支持等。但是，IPv6 协议替代IPv4协议无法一蹴而就，需要平滑过渡过程，这个过程必然面临对过渡技术的选择问题。结合校园网实际情况，采用双栈技术和翻译技术，实现同Cernet2的对接和ipv6网络的校内部署以及校内部分系统的地址访问转换。

2 IPv6技术

2.1 IPv6过渡技术

由于校园网中存在大量的 IPv4 设备，全部替换更换成本太高，所以IPv4 到 IPv6 的过渡必须是平稳、分步实施的过程。IPv4网络向IPv6网络过渡的过程必然存在三个阶段：IPv4网络主导阶段，IPv4与IPv6共存阶段和IPv6网络主导阶段。IPv4 和 IPv6 协议是差别较大，互不兼容。IPv4向 IPv6 的推进的过程，需要使用过渡技术，主要的过渡技术[3，7]有：IPv6/IPv4双栈技术、隧道技术、代理技术和翻译技术。

双栈技术[4]是指单个网络节点上既支持IPv4协议，又支持IPv6协议，就是同时运行IPv4和IPv6协议栈，是一种 IPv6 最彻底的升级改造技术，具有良好的兼容性。双栈技术对网络节点要求较高，可能对网络设备进行软硬件升级，投资较大，改造周期较长，适用于对网络结构和业务相对简单的网络IPv6升级改造。

隧道技术[8]使用IPv4报文封装IPv6数据，IPv6数据消息通过 IPv4 路由方式进行传输。 这种方式仅需要完成对隧道口的部署，即在IPv4/IPv6网络边界增加一个 IPv6 隧道服务器，应用系统无须进行任何配置，部署快，但是对隧道口的稳定性和封装效率有较高有求。

代理技术隔离内网与外网，通过应用层代理软件转发用户请求，将用户的 IPv6 请求转换为网站应用的 IPv4 请求，然后将网站返回的内容，返还给用户。常见的代理技术存在对可能对 https 不支持，性能瓶颈，扩展性和可管理性不足，以及安全防护不足等问题。

翻译技术在 IPv6 网络和 IPv4 网络边界部署协议转换设备，转换 IPv6和IPv4信息，實现使用IPv6协议的设备 和使用IPv4协议的设备互联互访。翻译技术主要的有 IVI 和 NAT64，均属于网络层过渡技术。翻译技术增加了网络配置开销，实施较复杂。

2.2 IPv6地址分配

IPv6 协议使用128 位的地址，用十六进制的数字表示，16位一组来划分，组间冒号分隔，共8组。获取 IPv6 地址的方式[2]有：手动配置、无状态自动获取、有状态自动获取。