刘 婷 孟庆伟 江 凯

（1郑州师范学院，河南 郑州 450044；2新乡供电公司，河南 新乡 453000）

1 引言

随着全球网络规模的不断扩大和用户数的迅速增长，IPv4地址枯竭、网络安全、服务质量等问题成为阻碍互联网发展的瓶颈。现行IP协议版本 IPv4已经不能适应信息技术发展的需求。基于IPv6的下一代互联网技术经过多年的研究和实验，逐渐成为一种成熟的网络技术，IPv6层次化结构和海量地址空间、支持端到端的安全、更好的Qos支持等为下一代互联网的应用和发展提供良好的支持，IPv4向IPv6网络过渡已经成为大势所趋，但由于目前校园网的教学及应用都是基于IPv4协议的，很多路由器、终端设备等都不支持IPv6协议，所以IPv4到v6的过渡将是一个循序渐进的过程。要实现IPv4向IPv6的成功过渡，无论是基础架构运营商、服务提供商还是开发人员或用户都要积极应对，并为之付出努力，充分研究IPv4向IPv6网络过渡机制，部署IPv6网络已经成为当前校园网建设的热点。

2 IPv6校园网过渡的两个阶段

由于目前校园网大部分应用仍然是基于IPv4的，校园网的很多硬件设备也不支持IPv6协议；而下一代互联网工程的最大核心网和唯一学术网（CERNRT2）采用纯属IPv6技术架构，为全国高校和科研机构提供高速的IPv6接入服务。为适应网络的发展要求，在校园网升级过渡过程中采用IPv4与IPv6共存和纯IPv6接入两个阶段。

2.1 IPv4与IPv6共存阶段

由于IPv4已经得到大量的应用，被用户广泛使用的XP系统还只能访问IPv4网络，目前Windows7和Vista系统已加入IPv6协议，但用户不及XP系统使用广泛。以营利为目的网络运营商(ISP)和网络内容服务商(ICP)在用户需求不是很强烈的情况下，不会积极推广。IPv6和IPv4的报文格式不兼容，实现IPv4和IPv6的无缝结合以及无损害的平滑过渡也是IPv6大规模部署的瓶颈。因此在相当一段时间内，校园网将是IPv6和IPv4共同存在、共同运行。

2.2 纯IPv6接入阶段

当IPv6发展到后来，骨干网全部是IPv6，而IPv4网络成了孤岛，最终IPv6要取代IPv4，这是大势所趋。IPv6得到较大规模的应用，出现了骨干的IPv6 Internet网络，在IPv6平台上引入了大量的业务。IPv6业务可以通过IPv6 Internet网络与IPv6 Intranet网络，从而可以充分利用IPv6的诸多优势。

3 校园网IPv4和IPv6的过渡技术

校园网IPv4和IPv6的过渡技术解决如何在IPv4网络环境里实现与IPv6网络的相互操作及平滑过渡问题。在国内校园网建设中，最广泛最成熟的技术包括双栈协议栈技术、隧道技术和网络地址转换协议(NAT-PT)技术。

(1)双栈协议栈技术

双栈协议栈是指在单个节点同时支持IPv4和IPv6两种协议栈。IPv6和IPv4都基于相同的物理平台，IPv6和IPv4是功能相近的网络层协议，所以可以在一台主机上同时支持IPv4协议和IPv6协议,该主机既能与支持IPv4协议的主机通信，又能与支持IPv6协议的主机通信。双栈模式不需要对不同类型的用户单独部署网络配置，投资小，容易管理，但原有仅适合于IPv4的网络设备要淘汰弃用，造成设备资源浪费。所以这种模式并不适合所有的情况，只适合新建设的网络。

(2)隧道技术

隧道技术是通过将一种IP协议嵌套在另一种IP协议中传递。两端的设备必须同时支持IPv4和IPv6两种协议。基于现有的IPv4路由体系来传送IPv6数据包，原始包头和有效载荷是不被修改的。在隧道的入口处，路由器将IPv6的数据报封装入IPv4中，IPv4数据报的源地址和目的地址分别是隧道入口和出口的IPv4地址。在隧道的出口处再将IPv6数据报取出转发给目的站点。隧道技术只要求在隧道的入口和出口处进行修改，无需调整网络的拓扑结构和路由，只需要简单设置客户端即可访问全球IPv6资源。但隧道技术不能实现IPv4主机和IPv6主机的直接通信。

(3)网络地址转换协议(NAT-PT)

网络地址转换协议(NAT-PT)是最常用的协议转换技术，网络地址转换协议技术提供了IPV4网络和IPV6网络之间的互通技术，它通过SIIT协议转换技术和IPv4网络中的动态地址翻译(NAT)技术适当地与应用层网关 (ALG)相结合，实现了纯IPv6主机和纯IPv4主机的大部分应用的相互通信。

IPV6/IPV4互通技术实现不同协议之间的互通，NAT-PT通过IPv4和IPv6数据报之间报头和语义的翻译为IPv6节点与IPv4节点之间的通信提供透明的路由，NAT-PT是附带协议转换的的网络地址转换器，直接在IPv4和IPv6协议之间进行转换，转换两种不同协议数据包的相应字段，从而达到两种协议的互通。NAT-PT技术的优点是不需要进行IPv4、IPv6节点的升级改造，但IPv4节点访问IPv6节点的实现方法复杂，增加了网络设备进行协议转换、网络地址转换开销。

4 校园网IPv6的过渡原则及应用迁移推广

4.1 IPv6的过渡原则

校园网IPv4和IPv6的过渡策略应遵循下一代协议建议规范（RFC1752）中定义的过渡原则：

(1)有明确的网络过渡计划，过渡方式应该是逐步的和渐进的；确保IPv4网络设备在过渡时期一段相当长的阶段正常地独立使用，保证现有网络的稳定性和可靠性，网络设计要有扩展性，方便以后升级。

(2)IPv4网络和IPv6网络长期并存，相互渗透，这就要求IPv4和IPv6网络设备彼此可以互连互通，实现互操作。应该着重考虑从边缘到骨干的逐步演进，保证核心网络的长期相对稳定，。

(3)Pv4网络向IPv6网络过渡过程中，应该统筹考虑对现有网络存在问题的改进，最大限度地保护现有投资，方案又要考虑周全，尽可能考虑到各种接入环境。

(4)网络设计要对管理员和用户来说简单容易实现，充分考虑部署IPv6网络对现有IPv4网络用户的影响。

4.2 IPv6的应用迁移

对IPv6的应用迁移应该从边缘开始逐步过渡到核心，要提供平滑的网络过渡策略，保护运营商的投资。对IPv6的开发，首先低端路由器上实现IPv6的支持，然后逐步在全系列的路由器产品上支持IPv6。目前校园网的很多应该都是不支持IPv6的，在IPv4网络上大量应用的内容也必须分批的迁移到IPv6环境中去。对于比较容易迁移的应用先进行迁移，短期内看到明显的效果，而对于与IP地址有关的相对难以迁移的应用，特别是基于客户端程序的应用系统，迁移比较麻烦些，不支持IPv6的可以采用在IPv6环境下重新编程或重新编写支持IPv6协议通信程序等方式解决。

4.3 IPv6用户推广

对于IPv6网络的推广可以在IPv6宣传网站上发布有关IPv6的发展状况及使用情况宣传。创建CERNET2之初，有关部门就承诺校园网用户免费使用IPv6网络，包括国际线路。然而ICP积极性不足和终端支持不够，使用运营商对于IPv6网络推广兴趣不高。为了改变现状，对IPv6网络运营商(ISP)和网络内容服务商(ICP)进行财政补贴和政策倾斜等适当的政策进行激励；对用户IPv6地址自动分配，免费使用IPv6资源，即采用加入IPv6不认证的方法进行鼓励；而对于政府网站等强制必须升级为IPv6等方式进行推广。

结束语

基于校园网的IPv6过渡是一个漫长的过程，IPv4网络与IPv6网络的共存是必然的，过渡技术也加大了网络的风险和复杂性，新的安全隐患对网络的安全是个新的跳战。IPv6网络相对IPv4网络来说，保密性和完整性方面有很大的改进，对于过渡问题的研究，不仅有利于完成校园网IPv4向IPv6的顺利过渡，还能保证校园网长期稳定运行。

[1]陈建，赵玉娇，柳雄.基于校园网平台的IPv6升级研究与部署 [J].网络与信息，2011，(06)：46.

[2]李雷.基于IPv6的高校校园网发展研究[J].中国教育信息化，2011，(7)：20-21.

[3]孟庆伟，刘婷.高校校园网IPV4向IPv6过渡方案设计[J].信息系统工程，2011，(12)：34-35.

[4]Danny McPherson.关于IPV6部署安全性的 8 点考虑[J].通讯世界，2011，(08)：62-63.