2024年3月21日发(作者：)
-
92
-
科学技术创新2021.05
IPv6双栈技术在校园网中的应用研究
—以北华航天工业学院校园网为例——
耿娟平
1
郭冬滨
1
李倩
2
河北
廊坊0650002、
河北
廊坊065000）（1、北华航天工业学院信息技术中心
，
北华航天工业学院国资处
，
越来越多的应用运行在互联网上，由
IPv6取代IPv4时代已经是大势所趋
。
摘要：在人工智能、万物互联的技术的趋动下，
也已经开始从
IPv4向IPv6过渡。就北华航天工业学院IPv6双栈技术的部署、
用户终端等
IPv6接入就高校校园网而言，服务器
、
相关工作及取得的效果进行了阐述
。
关键词：校园网;IPv4;IPv6;双栈技术
中图分类号院TP393文献标识码院A文章编号院2096-4390渊2021冤05-0092-02
运维的困难，与此
随着IPv4地址的枯竭，固有缺陷的突出
，
同时IPv6技术的日益成熟，服务质量和安全性能上都有了很大
程度的提高
。
IPv6自2003年，8个部委联合启动中国下一代互
联网示范工程CNGI
[1]
以来经历了“白银时代”“、青铜时代”到现在
基础电信企业、
突飞猛进的“黄金时代”。集政府部门、中央企业
、
科研机构等迅速行动，出台详实
互联网企业、通信设备制造企业
、
推进
IPv6的升级改造工程的进展
。
的部署方案和工作计划
，
2020
年7月份于广州南沙举行的“2020全球IPv6下一代互联网峰会”
上，刘东等国内外专家在中国发布了全球首份“推进IPv6规模部
署向纯IPv6发展联合倡议”。高校校园网由IPv4向IPv6过渡势
必成为必然，刻不容缓
。我校于
2017、2018年借助中央财政资金
保障校园网基础设
专项信道升级、万兆升级及千兆到桌面工作
，
但
施及骨干网络的建设。虽然目前应用仅限于运行在IPv4网络
，
为IPv6网络提供了支持和储备
。我校网络通过
200M链路接入
[2]
（
CERNET）
（
100M中国教育和科研计算机网，通过1900M链路
为快速地接入教
联通链路＋1800M电信链路）接入国际互联网
，
育网和Internet提供了保障。我校校园网采用环形＋星型拓扑结
构，西校区核心交换机（CiscoWS－C6509－E）分别通过20G信
图
道与东校区综合实验楼核心交换机
（
CiscoWS－C6509－T）、
（
CiscoWS-C4500X）
（
Cisco书馆核心交换机和教8楼核心交换机
图书馆、教
8楼核心交换机分别WS-C4500X）相连，综合实验楼
、
（
CiscoWS-C3560X）由10G信道连接。接入层交换机与核心交换
形成了
机由10G信道连通，与终端用户通过1000M信道相连
，
千兆桌面
”“万兆主干、的网络格局
。
1校园网IPv6双栈技术部署方案设计
基于我校现有IPv4网络环境，在IPv6双栈技术改造方案
保障业务、降低成本
[2]
的原则
。我校
IPv6中，必须遵循兼顾现网
、
双栈技术具体实施从以下几个方面开展，从而实现双栈网络环境
的平稳过渡。部署方案主要围绕以下几点开展
。
1.1网络核心增加IPv6路由。为同时实现对IPv4和IPv6两
种业务流的支持和通信
，学校对现在
IPv4网进行了升级改造和
所有与
重新组网建设。校园网核心采用支持双栈的三层交换机
，
汇聚层分布在教
8IPv6相关的三层交换处理都由该交换机完成
。
楼、综合实验楼和图书馆，接入层则主要分布在不同楼宇的楼层
从而连接用户终端。
中，用于各个单位的端口接入
，
1.2校园网出口增加IPv6出口。在现在的核心出口路由器
Cisco7604上开启IPv6
实现
IPv4和路由协议
，
IPv6两种协议同时运
行，同时，保障对外用
户提供IPv4和IPv6网
络访问服务
。在物理接
口下需要启用IPv6服
务，IPv6enable。
宿
1.3办公教学区
、
舍区域、无线网络提供
IPv6接入。校园网用户
只需要接入设备开启
IPv6协议,便可实现无
图1双栈网络
感知接入IPv6网络
。
2校园网IPv6具体实现
2.1IPv6子网地址规划
IP地址规划影响网络的管理性，在
部署
IPv6地址时应该考
虑到目标。在地址分配规划的每一层都使用共同的分配技术，但
我们
在地址规划层次结构的不同水平阶段可以应用不同的技术
。
定义了3个层级，开始是源IPv6地址段2001:250:805::/48，为核
心分配/52前缀
，
/56前缀分配给汇聚
，最后
/64分配给单个子
对站点使用随
网。对核心层使用稀疏技术，对区域使用最合适
，
校内子网，根据校区接入位置和
机，对子网使用单调的分配技术
。
学校
IPv6地址范围2001:250:805::/48学校分布聚类具体规划为
：
如：
按照三层设备分布及vlan分配构造子网
，
2001:250:805:0XXX:
:1/64，2001:250:805:1XXX::1/64，2001:250:805:2XXX::1/64，2001:
250:805:3XXX::1/64其中0XXX、1XXX、2XXX、3XXX是中的0、1、
2、3分别代表教七楼、综合实验楼、教8楼和图书馆的三层设备，
XXX代表vlan号。
2.2IPv6路由协议选择和配置
。
IPv6采用无状态地址配置和
DHCPv6地址配置，两者之间的工作过程和特点都不尽相同。
无
状态地址配置
（
StatelessAddressAutoconfiguration）SLAAC工作
第二步
,通过路由器广过程:第一步，由路由器广播地址前缀信息
；
播的地址前缀和PC端的MAC地址或PC端操作系统随机生成
挑选
IP地址；
最
的数值创建IPv6地址，第三步,经过重复检测后，
终确定PC机的IPv6地址并使用。它的主要特点：操作简单，几
课题号：2020013049。
作者简介：耿娟平，女，实验师，从事计算机网络技术及信息化管理工作
。
2021.05科学技术创新
-
93
-
也可以提供
DNS乎所有终端都支持，终端用什么地址完全自主
，
服务器信息
。通过
IPv6unicast-routing命令即可实现
。
DHCPv6
地址配置的工作过程是
，
PC终端向DHCPv6服务器请求IPv6地
这种地
址；DHCPv6服务器分配IPv6地址；经过重复检测后使用。
终端地址由
DHCPv6址配置的特点是，安卓手机不支持此协议
；
服务器集中分配；可以提供更多信息
。
IPv6路由协议选择和配置
可以采用
上，内部路由协议采用OSPFv3，但如果网络规模大时
，
BGP协议。如果对外有多条链路且上游支持，采用BGP动态路由
与上游路由器使用
协议否则采用静态路由即可。对外路由配置：
上游路由器发
BGP传递路由，向上游路由器发送自己的地址段
，
图3终端用户IPv6接入
校内使用
OSPFv3路由协议
，出口路
送默认路由。内部路由配置：
由器发送默认路由
。
提供IPv6接入服务，IPv6升级运行效果达到了预期效果，运行
有线网络vlan接口配置如下
：
平稳，主要表现在:
使得校园
3.1满足了校园网用户增长的需求
。
IPv6地址充裕，
网用户都能拥有独立的IPv6地址。现阶段IPv6资源绝大多集中
在CERNET网范围内，为在校师生通过网络进行学习和开展科
研提供了一个很好的平台
。
3.2网速快
。由于
IPv6采用端到端服务，访问速度得到很大
提升了
IPv6用户网络服务体验
。
的提升，
图2有线Vlan接口配置
3.3服务质量高
[3]
。IPv6通过在网络层对数据进行加密校验
，
在IPv4的基础上增加了IPv6地址及地址验证
。
并且具有数据报头结构方面的特性，从
而保障高质量的网络服
2.3服务器双栈支持
。服务器增加
IPv6配置，简单配置IPv6
务。
地址、前缀长度、网关信息即可
。设置
IPv6地址的同时要设置防
结束语
在
DNS服务器上，
通过
IIS上添加AAAA记录绑定IPv6地火墙
。
IPv4地址块耗尽极大地限制了互联网络的进一步发展
，
IPv6
址及对应域名即可
。
纯
IPv6互联网取代纯IPv4时的出现则填补了这一短板
[4]
。但是
，
2.4计费系统与网络安全设备设置。我校IPv4认证与计费主
代则是需要一个漫长的过渡阶段
。我校校园网
IPv6实施部署至
因此在现
IPv6时
今，
要采用接入认证和出口portal协议，时长计费
，
用户可以访问
实现有线网IPv4/IPv6双栈测试平台上线运行
，
操
IPv4和IPv6两类资源，
只需接入认证协议即可
。网络安全设备的
IPv6支持：防火墙
、
服务发
目前平台运行稳定
。在终端接入、
（
WAF）作系统防火墙
、
WEB应用防火墙支持IPv6协议
。
WAF地
布、
实现了
IPv6系统的实名接入
、
网信安全方面做了大量工作
，
址及网关
：
2001:250:805:e000:210:31:XXX:fe/120。
访问资源的事后审计等技术措施；学校网站群的双栈发布；以及
2.5网络应用的IPv6支持。目前运行在网络上的应用对IPv6
关键站点的Https发布测试，确保其可正常工作
。
反向代理三种方式。直接支持
支持主要由直接支持、网络层转换
、
下一步的完善计划（:1）扩大IPv6覆盖范围。确保新购网络设
提供
IPv6服
备和应用系统全部支持IPv6，学校网站群全部站点支持IPv6。
常用于DNS、BBS等服务，通过直接增加IPv6地址，
务。网络层转换主要通过使用IVI转换设备，提供IPv6服务。反
（2）
增强
加强网络安全防护
[5]
。落实国家网络安全等级保护制度
，
向代理则主要是通过设置Nginx反向代理服务器，可实现对650
IPv6环境下的个人信息的安全性、
降低风险、开展灾难备份及恢
多个网站集中提供IPv6/IPv4的http/https/http2服务。我校主要通
复等工作。本文介绍了北华航天工业学院网络基本状态，
在此基
过第一种方式实现网络上的应用。
础上介绍了规划和实施IPv6校园网的具体步骤
。虽然此升级改
子网桥
造仍存在不足，
2.6用户IPv6接入。用户接入IPv6可通过直接接入
、
但为今后过渡到纯IPv6时代和其他院校IPv6校
用户直接接入指连接校园网的
园网的实施提供了理论参考和实践经验。
接接入和子网路由接入三种方式
。
访问
IPv6服务。用户机只需要勾选上用户，直接获取IPv6地址，
参考文献
”
“Internet协议版本6（TCP/IPv6）即可。子网桥接接入是指IPv6
[1]马丹妮,葛坚.我国IPv6规模部署进展[J].信息通信技术与政策,
直接获取
IPv6地址，
访问
IPv6服务。子网路由
2019(8):22-26.
桥接接入校园网
，
接入是指网络信息中心统一分配IPv6地址前缀，校园网路由设
[2]王培军,姚秋芳.校园网络安全系统设计[J].北华航天工业学院
备上增加静态路由子网用户分配子网的IPv6地址，路由接入校
学报,2010,20(4):24-27.
访问
IPv6服务。目前，园网，我校校园网用户主要采用前两种方
[3]张五红,王宁.高校IPv6校园网的部署与配置[J].计算机工程与
式接入,使用户无感知接入IPv6网络
。
设计,2007,28(13):3106-3110.
2.7IPv6运维。
通过
showipv6route;showipv6neighbor;
[4]申健,朱婧.校园网IPv4到IPv6过渡技术分析与应用[J].实验室
showmac-add；可以查看到路由表、邻居缓存及查看交换机的某
研究与探索,2014(11):145-148.
个接口连接的设备的MAC地址。这些信息记录下来跟踪用户
、
[5]谭海波,景凤宣,王家玮,单涛.基于校园网的IPv6安全协议分析
统计校园网IPv6接入设备的情况
。
与应用研究[J].山东大学学报(理学版),2012(11):54-58.
3实际运行效果
IPv6项目部署后校园网对所有开通双协议栈的校园网用户
发布评论