IPv6校园网设计与开发

郑州轻工业学院本科毕业设计（论文）题 目 IPv6 校园网的设计与实现 学生姓名 专业班级 互联网科学与技术 10-02 班 学 号 院 （系） 学院 指导老师（职称） xxx（讲师） 完成时间 2014 年 6 月 1 日 郑州轻工业学院毕业设计（论文）任务书题目 IPv6 校园网的设计与实现 专业班级 互联网科学与技术 学号 5xxxxxx 学生姓名 xxx主要内容、基本要求、主要参考资料等：主要内容：本文应从以下几方面进行阐述：1、介绍研究背景、国内外现状、研究内容和论文的组织安排等。2、相关技术介绍，着重介绍 IPv6 及相关技术。3、写 IPV6 校园网络的设计原则、总体架构等。4、写 IPv6 校园网的实现与应用方面的内容。基本要求：1. 完成不少于 3000 字的外文翻译和文献综述， 论文内容应不少于 20000 字；3. 论文结构要严谨、层次要分明；4. 论文要能够理论联系实际，要有实际分析；5. 文章中的对策与建议应具有一定的实用价值。主要参考资料：1邓永红，IPv6 技术综述，有线电视技术J，2004，10：1-62李平荣.浅析校园网 ipv4向 ipv6的过渡J.硅谷,2011（1）,176-176,1943张秦,王少永,王恂.基于 ipv6的校园网过渡策略研究J.计算机光盘软件与应用,2010(14),109-104 SiIvial, Hage 著，技桥译，The essence of IPv6M，北京：北京清华大学高版社，20045 李振强. IPv6 技术揭秘,J.第 1 版.北京: 人民邮电出版社, 2006, 12-20. 6杨映红 ，陈志，IPv6 地址结构解析J，2003，10：87-92完成期限： 2014 年 6 月 1 日 指导教师签名： 专业负责人签名： 2014 年 3 月 5 日目 录摘要 .IABSTRACT.II1 绪论 .11.1 论文的选题究背景 .11.2 国内外研究概况 .21.3 论文的主要内容及结构 .32 IPv6 及其相关技术介绍 .52.1 IPv6 协议简介 .52.1.1 IPv6 新特性 .52.1.2 IPv6 数据包 .72.2 IPv6 地址体系结构 .82.2.1 IPv6 地址结构 .82.2.2 IPv6 地址类型 .92.3 IPv6 的选路问题 .112.3.1 选路问题 .112.3.2 选路协议 .122.4 IPv6 涉及的网络协议修改 .142.5 IPv4/IPv6 的过度策略及技术 .162.5.1 双协议栈 .162.5.2 隧道技术 .172.5.3 地址协议转换技术 .183 IPv6 校园网络方案的设计 .193.1 设计原则 .193.2 总体架构 .203.3 网络设计 .213.3.1 网络层次分配 .213.3.2 网络地址规划 .223.3.3 DNS 域名系统 .234 IPv6 校园网的实现与部署 .254.1 基于 IPv6 技术的校园网建设 .254.2 IPv6 校园网的过渡技术 .274.2.1 双栈模式 .274.2.2 隧道模式 .284.2.3 透传模式 .304.3 IPv6 校园网的实现 .314.3.1 新建校园网 IPv6 的实现 .324.3.2 部分新建校园网 IPv6 的实现 .32总结 .35致谢 .36参考文献 .37一个 IPv6 校园网的设计与实现 I一个 IPv6 校园网的设计与实现摘要校园网是高校师生进行信息沟通和交流的重要渠道，而高校的技术优势也让IPv6 在校园网中的试点成为了可能。IPv6 校园网是在 IPv4 校园网络的基础上进行的新的建设,是中国下一代互联网（CNGI）的重要组成部分，教育部的 CNGI-CERNET2 试验床也为 IPv6 校园网的建设带来契机。本文对 IPv6 技术进行了深入的研究，探讨了基于 IPv6 校园网的设计建设和部署，并对 IPv6 在校园网中应用和设计的有关情况进行了分析和研究。关键词 IPv6；校园网；过渡技术；网络管理一个 IPv6 校园网的设计与实现 IIDESIGN AND IMPLEMENTATION OFIPV6 CAMPUS NETWORKABSTRACT Campus network is the important channel for university teachers and students to communicate and exchange information.However, the advantages of university technology also allows IPv6 pilot campus network as possible,IPv6 campus network is the new construction based on the IPv4 campus network.Is an important part of China Next Generation Internet (CNGI), the Ministry of Education CNGI-CERNET2 IPv6 test bed for the construction of the campus network as opportunities. In this paper, in-depth study of IPv6 technology ,Discusses the design and construction based on the campus network and the deployment of IPv6, and IPv6 in the campus network applications and designed the situation is analyzed and studied.Keywords IPv6; campus network; transitional technology; Network Management一个 IPv6 校园网的设计与实现 1 绪 论1.1 论文的选题究背景互联网的成功发展给人民的生活带来了重大的变化，互联网的影响己经渗透到社会的各个方面。我国先后建立了中科院互联网(NCFC)、中国教育科研网(CERNET)、中国公用计算机互联网(CHINANET)、中国金桥信息网(CHINAGBN)等四大网络。为国家信息化和现代化建设做出了巨大贡献，并产生了巨大的经济效益和社会效益。特别是中国教育科研网(CERNET)的发展，极大地促进了学校校园网的建设和资源信息共享 1,2。但随着互联网的应用，目前基于 IPv4的互联网在实际中越来越暴露出其不足之处，这些问题已经成为制约互联网发展的严重障碍。主要有以下几个问题：（1）地址资源数量的限制。中国截止2010年6月 IPv4地址数量达到2.5亿，远落后于4.2亿网民的需求。地址不足严重地制约了我国互联网的应用和发展。（2）随着电子技术及网络技术的发展，计算机网络将进入人们的日常生活，可能身边的每一样东西都需要连入全球因特网。（3）路由表的快速增长。有数据表明，1990年只有大约5000条路由被存放在路由表中，而在2000年则达到了120,000条，而且还保持着60100的增长率。这使得大量的网络设备由于处理速度跟不上而很快被淘汰。在这样的环境下，IPv6应运而生。单从数字上来看，IPv6所拥有的地址容量是 IPv4的约81028倍，达到2128（算上全零的）个。这不但解决了网络地址资源数量的问题，而且也为除电脑外的设备连入互联网在数量限制上扫清了障碍，同时 IPv6简化了首部格式。对扩展项和选项进行改进；增加了流标识能力字段和对 QOS（服务质量）的支持，提高了安全能力 3,4。这些特点都是IPv6在未来的互联网络中发展的优势，满足了未来网络的发展要求。在2004中国国际教育科技博览会暨中国教育信息化论坛开幕仪式上，中国第一个下一代互联网主干网CERNET2试验网正式宣布开通并提供服务。该试验网目前以2.5G 的速度连接北京、上海和广州三个 CERNET2核心节点，并与国一个 IPv6 校园网的设计与实现 际下一代互联网相连接，开始为清华大学、北京大学、上海交通大学等一批高校提供高速 IPv6服务 5。它的开通，标志着中国下一代互联网研究取得重要进展。211高校或者有重点学科的大专院校，都已接入 CERNET2，目前己掀起建设IPV6校园网的热潮。1.2 国内外研究概况在国外，IPv6技术起步早，发展快。1993年，IETF 组织就成立了 IPng 工作组开始研究一代 IP 技术，即 IPv6。由于当前所分配 IPv4地址的不均衡，美欧占据了大量的地址资源，对 IPv6的应用压力较小，而亚洲国家则不同，特别是亚洲发展较快的国家，比如日本、韩国、新加坡和印度等。所以目前美国对IPv6技术的发展只是以研究和实验为主，而日本和韩国等亚洲发达国家因为网络技术的广泛应川，和有限的 IP 地址资源问题，在 IPv6技术在商用及业务开展方面处于领先地位。日本目前在国际 IPv6的科学研究乃至产业化方面具有国际领先优势。日本已经形成提供 IPv6接入技术的运营商、IPv6设备提供商、IPv6终端提供商、以及 IPv6用户的完整产业链，日本主要运营商和 ISP 儿乎都已提供 IPv6商业化接入服务 6,7。日本和韩国高等院校的园区网成为 IPv6新技术测试和应刚的主要环境。IPv4技术是在美国发展起来的，IPv4地址资源丰富整个北美占用了2/3，人约30亿个地址，并且 IPv4技术在电子商业应用方面占据优势，所以美国在 IPv4主导的传统互联网领域占据领先地位，核心技术属于美国。现在美国还没有IPv4地址短缺的问题，冈此没有必要花费人量资本构建基于 IPv6技术的网络体系，所以美国主要是进行 IPv6技术的研究，并以协调研究的组织者的身份出现。但是，美国在 IPv6及应用的研究方面依然是世界上最先进的，研究和开发IPv6的主要组织如 IETF、6BONE 等都在美国 8。而在 IPv6的商业化推广方面的应用却没有欧洲或者日本广泛。尽管欧洲没有像亚洲一样的 IPv4地址短缺压力，欧洲在互联网方面落后于美国，但在移动通信方面领先于美国，所以欧洲发展 IPv6采取“先移动，后固定”的基本战略，在第三代移动网中率先引入 IPv6，希望通过3G 标准的部署来一个 IPv6 校园网的设计与实现 获得在未来互联网领域与美国竞争的技术优势。欧盟认为：IPv6是发展3G 移动通信的必要工具，如果想大规模发展3G，就不得不升级到 IPv6。制定3G 标准的3GPP 组织决定以 IPv6为基础构建下一代移动网，使 IPv6成为3G 必须遵循的标准。在亚太地区由于 IP 地址紧缺等原因，亚洲国家也在积极推动 IPv6的发展，并已走在世界的前列 9。目前亚洲国家中，日本和韩国等发达国家在 IPv6研究和应用方面取得了巨大的成绩。 我国对 IPv6的研究是从1998年开始的，主要参与研究者大都来自一些高等院校或者研究机构。其中，天地互联信息技术有限公司在2000年建立了我国第一个面向商业用途的 IPv6试验床，到2001年完成了与清华大学和北京邮电大学的互联互通，并加入了6BONE。对我国而言，IPv6的发展将带给我们巨大机遇。作为互联网和移动通信大国，基于 IPv6的互联网将在我国从基础设备、服务与应用、媒体与内容、设备建造等层面构成新的巨大产业，拉动经济的增长。从全局角度看，IPv6可能是比3G 更为重要的一次机遇。在 IPv6的研究和应用方面，中国起步晚于日本和韩国等国家，但是中国互联网和通信市场的巨大应用空间，使中国有机会、有潜力占有未来全球 IPv6产业化进程中举足轻重份额。2006年，基于 IPv6的校园网 CENET2开通，同时，基与 IPv6的校园网在上海、南京、重庆等地进行了大量的实验和建设工作，一些大学的校园网作为最早建设和接入 CERNET2 IPv6网络的起到重要的示范作用。1.3 论文的主要内容及结构第一章绪论首先通过 IPv6技术发展和应用的介绍说明本研究的选题背景和意义，然后分析国内外相关课题的研究状况。第二章为 IPv6及其相关技术介绍，对目前国内外相关领域的技术背景知识作一些概述性的介绍，其中着重介绍了 IPv6技术、IPv6协议的新特性、IPv6地址体系结构、IPv6选路等。第三章为 IPv6校园网络方案的设计，从设计原则、总体架构等方面阐述IPv6校园网的设计。最后第四章讲述 IPv6校园网的实现与应用，包括校园网的三种过渡技术以一个 IPv6 校园网的设计与实现 及实际的 IPv6校园网的实现方法。2 IPv6 及其相关技术介绍 2.1 IPv6 协议简介Internet Protocol Version 6（IPv6） ，其中 Internet Protocol 表示“互联网协议” 。IPv6是互联网工程任务组（IETF：Internet Engineering Task Force）设计的用来取代 IPv4的下一代 IP 协议，它在解决 IPv4所存