基于IPv6的智慧校园网建设设计

赵思佳 尹 婷

（湖南环境生物职业技术学院，湖南 衡阳 421005）

0 引言

智慧校园是在物联网的基础上，构建全校园智慧化工作、智慧化学习和智慧生活一体化的环境氛围，该一体化环境氛围的载体是不同种类的应用服务系统，把教师教学、实验科研、学院管理和校园生活充分融合在一起。因此，在智慧校园里需要接入网络的设备和终端数量众多，目前的IPv4地址规则已经不能适应网络设备的应用需求。IPv6使用128位地址可以支持更多设备上网[1]。使用IPv6创建智慧校园网相比IPv4大大提高了网络的整体渗透率，提高了整体服务质量，保障系统安全性，可以随机移动，也可以插入端口使用，这样就更能够适用于不同的功能和服务[2]。为建设前瞻性网络以及适应新技术的发展，采用IPv6互联网协议建设智慧校园的网络。

1 基于IPv6的智慧校园网网络通信设备配置设计

1.1 基于IPv6的智慧校园网建设目标分析

互联网技术日益精湛，其他同种类产品的技术同样也在迅速发展，OOM以自己独特的优势加入软件设计进程。OOM面向对象技术有助于程序员更好地理解软件的本质，有助于规范软件开发过程并简化设计过程[3]。在客观世界中，对象具有非静态行为和非动态属性，比如用计算累积的方法来算出总的数据。假设按照原先的思路做编程，那就必须先自己构思并写出一个统计函数，然后调用统计函数在main函数中构建叠加[4]。面向对象编程与箭头计算任务的想法非常不同，及时[5]。OOM可以让软件得到及时复用和改进，从而提高系统开发效率，提升系统维护质量[6]。

IPv6比较IPv4来说，有下边的几个优点：第一，IPv6就地址来说，具有更广泛的空间。IPv4的IP地址长度可见数量为32位，一共有大概43亿个IP地址可供使用。而IPv6地址的所容数量是IPv4的8×1028倍。第二，IPv6的路由表更小。IPv6地址的分配从最初就依照着聚类分配原则，通过在路由表中记下单次跳动路由的信息来表示一个子网，这就是路由器的工作原理。这样做的目的就是为了缩短路由表的长度，加快数据包在路由器转发的速度。IPv4中，正是因为IP地址不足，一般都会使用NAT技术将内部网站的私有IP地址转化为公网看到的IP地址，随着IP地址的使用量日益剧增，NAT技术客观上给互联网造成了一些延迟，因为路由器每次转发都需要进行一次转换。同时NAT技术也影响了一部分在绑定地址的应用和程序正常使用[7]。第三，IPv6的网络地址很多，用户不必为了网络地址不够用而担心，更不需要使用NAT技术转换网络地址，这样就可以降低网络数据转发的延迟。

1.2 IPv6的智慧校园网网络通信设备配置关键技术

IPv4核心路由器配置的具体操作流程如下：因特网管理用户登陆之后主机的设置界面，之后输入配置所需的部分参数，参数的大多数性质需要系统来判断，判断显示成功则参数合法，否则就会提示命令是无效的。设置完成还要通过网络管理员对路由器进行测试，测试若可以通过，才会显示一般所需要的操作。网络通信设备设置内容一般包含路由器、交换的基本配置、IP地址和端口配置、通信和地址映射配置等。即便IPv4路由器使用静态路由，设备性能所需程度最低，可依旧在IPv6校园网中不被使用。IPv6智慧校园网内部路由策略的最终选择是OSPFV3路由协议，OSPFV3被用在智慧校园网络的中心层和内部汇聚层，一般分成好几个网络区域。区域0由关键层的大部分节点构建，区域使用不同的区域号对应，区域1-N将该区域网络中的路由汇总并广播到区域0中，很大程度降低了路由变化对主干的影响。

1.3 基于IPv6的智慧校园网配置流程设计

网络配置流程如下：由管理员登录，然后手动配置2个链路IPv6地址，然后选择打开协议栈开关，配置参数，测试参数的正确性，如果错误，它需要用户继续输入或修改。升级过程中的命令集如下。

应用网络的主体实现流程如下：首先，网络管理员写入IP地址和相关参数，输入操作之后测试其合法性，如果合法，就可以创立新建DNS服务区进行操作；然后创建反向查找区域并进行查找，检查操作结果，通过之后就可以保存并退出。

应用网络的服务包含了校园网设置的基础和高级应用服务2种功能，关键的应用服务有DNS、WWW、FTP、视频服务等，下面对FTP服务的实现做详细介绍。

支持IPv6 FTP服务的软件并不多。该文介绍了VSFTPD和SMARTFTP在Linux中的表现。RHL9下安装VSFTPD软件，在GUI界面上执行“Main Menu - SystemSettings - Add/RemoveApplications - Select FTP server - Update”命令安装VSFTPD。

1.4 基于IPv6的智慧校园网网络应用部署和故障分析设计

网络出现故障，需要分析模块，使用JMeter工具进行故障分析，数据采集分析、结果显示导出都属于故障分析模块流程内容，配置该模块流程不太困难，网络管理员先进入JMeter，登录后进行网络故障分析，然后进行网络数据采集任务，假使存在数据，那么系统会提前一步进行自动故障分析，操作之后会给出用户不同的提醒来警示，客户完全能够根据给出的要求和提醒来分析网络的故障，然后导出数据分析的结果。

网络管理员以及网络中心控制器同时进行的操作权限一般都是网络故障诊断提供的，诊断系统根据自我构思的一套计算算法，再加上既定的具体规章制度，对一些网络大数据进行研究分析，最后做出判断，所有分析过程都是自动化的，无须人工干预，完成分析后，向用户发送详细的报告和提示。系统一般会对用户的报告根据安全级别进行分类，若是发现被捕捉到的安全问题较为严重，系统会直接给出错误的最严重警告机制，同时按安全级别处理规范进行操作。

1.5 IPv6的智慧校园网入网身份和信息查询模块设计

身份展示在网络管理下的操作过程具体表现：互联网中心客户和网络管理员提前进入系统，在登录系统后，配置登录逻辑规则，可以设置手动和自动2种方法，如果选择手动，控制操作是通过人工干预进行的，其中入网身份认证操作流程如图1所示。

图1 入网身份认证操作流程

设置操作内容关键有以下几点：给出一些相应的内容，制定规则，客户登录之后创建一个网上的用户名，设置一个属于自己的密码，创建一个IP地址，以这种方式来进行验证，这是进行线上监测的3个主要步骤。用户访问身份创建和验证的操作界面，一侧为有关于功能键的选择区域菜单，另一侧为主要操作区域，网络中心负责人和管理员可以规定、监察用户对网络地址的寻访日志。

信息总和的查询和操作步骤具体如下进行：进入查询界面，首先进行分类查询，然后开始选择查询所需的具体内容，之后可以设置查询的条件和时间范围，最后执行统计并显示操作，可以按照条件查询结果，还可以将查询结果导出到Excel文件中。

后台监控人员可以查询操作和分析研究，操作之后的结果就会全部出现在一个单一图形的多个不同区域，就能对这些区域打印导出。根据网络端点分系，使用统计功能，可以快速找到流量最大的节点，也可以查询网络中节点与网络外节点的通信情况。

1.6 智慧校园网建设设计过程中IPv6技术的关键环节

目前，把IPv6技术用于智慧校园网建设的过程中，路由协议的建设是该技术关键环节中的一环。因为路由器属性大相径庭，智慧校园网IPv6建设设计中需要考虑的路由协议基本上有3个：RIPng路由信息协议、IDRPv2域间路由协议和OSPFv3开放优先最短路径协议。应用过程的实际操作中，OSPFv3最短路径优化协议是最遵循IPv6智慧校园网建设设计系统内部网络关键原则的。绝大多数运用OSPFv3 的网络都是具有很好的可视性，但部分并不符合智慧校园网建设系统的实际情况运用，所以不提倡在智慧校园网建设设计中采用。同时，RIPv6的路由协议和IDRPv2域间路由信息协议2种路由协议其实都属于距离矢量协议。通过这2种路由协议的比较，RIPv6在执行基础命令上更佳，建议智慧校园网建设设计过程中采用RIPv6路由信息协议来承担IPv6的基本路由协议。

在智慧校园网建设的整个系统中使用IPv6技术，服务器所处设备的节点接入网络时需要自动配置地址。使用IPv6技术自动配置地址时，基本节点是PC设备，必须向PC节点给予一定的IP地址指令(对象于“本地连接”方向相对应)。按照不同地址自动配置机制进行操作，地址自动配置操作机制可分为无状态地址自动配置和有状态地址自动配置2种类型。对于有状态的地址自动配置技术而言，这种类型的地址自动配置在一定程度上需要人工干预，用来保证服务器能第一时间和各PC节点保持传达信息的状态，并且还必须要对该信息状态进行有效管理。仅对于比较大型的智慧校园网，才采用有状态地址自动配置方式，且应该选择了BSP启动协议和DHCP动态主机配置协议。一般来说，对于中小型校园网的建设，就可以采用无状态地址自动配置技术模式。

将IPv6 技术应用到智慧校园网建设设计时，引入了一种节点信息通信协议，称之为NDP邻居发现协议。NDP协议是PC节点之间的通信协议。在目前的技术条件下，邻居发现协议涉及5种信息控制的方式，包括路由器公告、路由器请求、路由器重定向、邻居公告和邻居请求。在构建IPv6智慧校园网时，使用NDP邻居发现协议，还要对于MAC地址存在对象和IP地址提出一些相符合的关系用来隐射。可应用于校园网三层交换机或路由器之间的通信转换，保证控制包传输的有效性。

2 基于IPv6的智慧校园网可靠性与性能测试

性能测试和系统可靠性是工作中的重要内容，对系统控制性能进行访问诊断，外加对网络吞吐率或者其他一系列的性能值进行访问，为开发系统的优化提供依据。下面从压力测试、海量数据操作和疲劳方面进行了系统测试操作。

接入压力系统的实验。依照加快访问系统正在使用的数量来判别其运行状况。通过测试系统最大极限值，判定系统测试的鲁棒性。

客户并发实验是系统压力负载测试的一种。测试仅仅需要假定客户接入的端口，再运用到具体的系统中，客户接入系统之后的压力很大，所以，客户真实接入系统数据的数量一定要加以控制，最好控制在10000之内最好。只有这样做系统才可以处在更加平静的一个状态下。

网络稳定性实验。测试网络的稳定也是可靠性测试的其中之一，测试系统在长时间的运行中系统的状态是否稳定，实验内容包括占用系统资源、内存和吐吞效率等方面。为了判断系统的稳定性，记录网络吞吐量测试状态，多用户同时使用。网络一直维持优秀的吞吐率，显示出智慧校园网络的可靠性。

该网络工程和网络管理系统基于网络工程的测试情况，对照IPv4的实验检测，系统更加平稳可靠，包括鲁棒性也在逐渐提升，运行之后的结果系统回馈正确，功能更加完善。

将现有IPv4逐步扩大升级成IPv6，这一个过程具有宝贵的现实意义。智慧校园作为IPv6协议的实施载体，对于智慧校园网建设设计的整个流程，IPv6技术的研究与实践必须相辅相成。

3 结语

在协议的空间设计和IP地址等方向上，从IPv4到IPv6是一次不小的革命和跳跃。世间万物的演变都要经过一定的时间加持，从IPv4升级IPv6也是如此。在该过程中，新部件将取代原有部件，新的应用，新的技术，甚至完全不同的商业模式都会出现。IPv6 比 IPv4 具有更好的稳定性和可靠性，在 IPv6 不断改进的过程中，会出现更加完善的技术。