2024年5月27日发(作者：)
IPv6
建设与应用
南京工业大学IPv4/IPv6流量优化方案
文 / 崔北亮
1
许晓冯
2
不同，设置了去往教育网地址段
[3]
的选择
教育网出口，除教育网地址段的流量选择
自2017年底中共中央办公厅、国务
电信网出口，对一些特殊的IPv4地址配
院办公厅印发《推进互联网协议第六版
置采取策略路由
[4]
（基于源IPv4地址进行
规模部署行动计划》（以下简称《行
路由，譬如某些服务器）。
动计划》）以来，越来越多的单位开通了
4中的流量路径选择问题
IPv6，尤其是高校。随着商用IPv6的普及，
终端访问某个网站时（这里以淘宝
越来越多的商用网站也支持了IPv6访问。
为例），终端把域名请
但是，很多开通IPv6的单位因为配置不
求发往学校的DNS服务器，学校的DNS
当，导致访问互联网网站的速度比纯IPv4
服务器上查找不到该域名，在没有配置
反而还慢很多。本文首先分析了 IPv6环
DNS转发的情况下，学校DNS服务器把
境下访问网站变慢的原因，并给出多运营
域名查询转发给DNS根域名服务器，经
商出口下IPv4和IPv6流量的各自优化配
过DNS的递归查询
[5]
，学校DNS服务器
置方案。
最终从淘宝的DNS服务器中查询到www.
对应的IPv4地址。一些大型商
IPv4环境下的流量优化
用网站公司会架设智能DNS，并在多运
营商的网络中部署镜像服务器，智能DNS
考虑到用户出口情况各异，这里以
根据查询域名的源IP地址所在的运营商
最典型的多出口案例进行介绍。如图1
网络回复对应运营商服务器的IP地址。
所示，南京工业大学以1Gbps链路接入
这里存在两个主要问题：
中国教育和科研计算机网（以下简称教
问题1：学校DNS服务器要频繁访问
育网），以4Gbps链路接入中国电信网
DNS根域名服务器进行域名查询，在国内
（以下简称电信网，有些高校接
入的可能是其他运营商网络，
这里仅以电信网为例），学校
的域名是，DNS
服务器支持双栈
[1]
，IPv4地址
是202.119.248.66，IPv6地址
是2001:da8:1011:3248::66，其他
Web服务器配置教育网公网IPv4
地址
[2]
和IPv6地址，终端用户
配置私有的IPv4地址。
出口防火墙根据数据包目
的IPv4地址进行选路并采取
NAT
[2]
，由于两家运营出口带宽
图1 高校网络拓扑示例
没有配置DNS根域名服务器镜像的情况
下，需要经过慢速的国际链路进行查询，
费时费力；
问题2：由于学校DNS服务器选择的
是教育网出口，智能DNS回复的多是教
育网IP地址，导致教育网的链路负载较重。
2. IPv4中的流量优化
鉴于上述问题，在学校的DNS服务
器配置基于域名的转发，譬如所有edu.
cn的域名转发给教育网的DNS服务器进
行查询，除此之外的域名转发给电信网的
DNS服务器进行查询。下面代码是Bind
DNS中的配置：
zone "" {
type forward;
forwarders {202.112.23.161;}; //此处是教育
网的DNS服务器IP地址
forward only;
};
zone "" {
type forward;
forwarders {218.2.135.1;}; //此处是电信网的
DNS服务器IP地址
forward only;
};
这样不仅实现了域名的快速查询，而
且可以根据要访问网站的域名转发到某个
运营商的DNS服务器，进而调整互联网
的出口负载。
IPv6环境下的流量优化
1.高校IPv6部署现状
随着《行动计划》的推进，为了促
进IPv6发展，教育网推出了开通IPv4赠
送等带宽IPv6等激励活动，因此，目前
很多高校都开通了IPv6。南京工业大学
开通了教育网的IPv6链路，并申请到
2021.2-3中国教育网络
55
（IPv6）
建设与应用
IPv6
2001:da8:1011::/48前缀的IPv6地址，对
服务器和终端用户提供双栈支持。
由于电信网IPv6带宽并不免费，而
很多高校使用教育网对外提供服务，普遍
缺乏多运营商IPv6的运维经验，现阶段
很少有高校同时开通了多运营商链路的
IPv6服务。
6环境下访问变慢原因分析
教育网链路开通IPv6后，据使用双
栈的终端用户反映，访问网站的速度往往
会变慢。这里以淘宝网为例，经ping测试，
显示如下：
C:>ping -n 1
正在 Ping e.
com [240e:e9:8819:0:3::3f9] 具有 32 字节的
数据:
来自 240e:e9:8819:0:3::3f9 的回复: 时间
=73ms
这里使用参数“-n 1”，只ping一个包。
双栈的情况下，默认IPv6优先，时间73
毫秒。
继续进行IPv4的ping测试，显示如下：
C:>ping -4 -n 1
正在 Ping e.
com [61.155.221.227] 具有 32 字节的数据:
来自 61.155.221.227 的回复: 字节=32 时间
=6ms TTL=55
这里使用参数“-4”，使用IPv4测试，
时间是6毫秒。
Ping可以使用 -4 或 -6 参数来指定使
用IPv4还是IPv6测试，但浏览器不支持
指定使用IPv4还是IPv6，只能使用默认
的IPv6优先（可以通过调整前缀策略表
[6]
，
改变默认的IPv4/IPv6优先顺序，甚至可
以调整部分IPv4/IPv6的优先顺序）。终
端用户禁用IPv6协议后，访问淘宝网快
了10多倍，启用IPv6协议后明显感觉访
问网站变慢。
追踪IPv4的路由，显示如下：
C:>tracert -d -4
通过最多30个跃点跟踪到.
[221.229.203.214]的路由:
56
中国教育网络 2021.2-3
1 <1 毫秒 <1 毫秒 <1 毫秒 10.0.248.1
2 <1 毫秒 <1 毫秒 <1 毫秒 10.255.0.2
32 ms2 ms2 ms 192.168.3.1
43 ms2 ms2 ms 222.190.3.73
省略6~9
108 ms7 ms7 ms 221.229.203.214
跟踪完成。
可在IP查询网站
[7]
查询到
IP“221.229.203.214”来自江苏省徐州市
电信。tracert命令的-d参数是为了加快
执行速度，-4是指定使用IPv4追踪，
前2跳在单位内网，第3跳192.168.3.1
是电信网的互联地址，到第4跳的
“222.190.3.73”是江苏省南京市电信，
第6~9跳都是电信网地址，这里不再列出。
进一步追踪IPv6的路由，显示如下：
C:>tracert -d -6
通过最多 30 个跃点跟踪到 .
[240e:e9:8819:0:3::3f9]
的路由:
1 <1 毫秒 <1 毫秒 <1 毫秒
2001:da8:1011:248::1
2 <1 毫秒 <1 毫秒 <1 毫秒
2001:da8:1011:f02::2
3 46 ms1 ms1 ms 2001:da8:a3:a007::1
41 ms <1 毫秒 <1 毫秒 2001:da8:a3:11::1
省略5-15
16 65 ms 67 ms 65 ms
2001:da8:257:0:101:4:114:76
17* * *请求超时。
18 65 ms 63 ms 63 ms
240e::c:3:6200:202
省略19-24
25 73 ms 73 ms 73 ms
240e:e9:8819:0:3::3f9
跟踪完成。
可在IP查询网站
[7]
查询到
IPv6“240e:e9:8819:0:3::3f9”来自江苏省
苏州市电信。tracert命令-6是指定使用
IPv6追踪，前2跳在单位内网，第3跳
2001:da8:a3:a007::1是教育网的互联地址，
到第4~16跳的都是教育网地址，第16跳
2001:da8:257:0:101:4:114:76是赛尔网络总
部的IPv6地址，第17跳拒绝追踪，第18
跳是中国电信骨干网，第19~25跳都是电
信网地址，这里不再列出。
从上面ping和tracert命令的输出中，
可以看出IPv4访问淘宝，由于单位DNS
服务器对的域名解析默认转发
给了电信网中的DNS服务器，解析出的
是电信网中淘宝服务器的IPv4地址，并
选择单位的IPv4电信出口，总共10跳，
延时只有6毫秒。可以看出IPv6访问淘
宝，同IPv4一样，解析出的是电信网中
淘宝服务器的IPv6地址，单位只有教育
网IPv6出口，只能选择教育网的IPv6出
口，数据包到达教育网骨干，再经过运营
商间的慢速互连，到达电信网骨干，最终
到达电信网中的服务器，跳数多达25跳，
延时73毫秒。
6中的流量优化
通过前面的介绍和分析，IPv6中的流
量优化方案有以下两种方式。
方案一：调整DNS域名解析。经了解，
为了提升不同运营商终端用户的体验，大
型商业网站在每家运营商的IDC机房都部
署了镜像服务器。调整单位的DNS服务
器，把特定域名的解析转发到指定的DNS
服务器（譬如把的域名解析转
发到教育网的DNS服务器上）。这种解
决方案可以解决大型商业网站IPv6访问
慢的问题，但对一些没有在教育网中部署
IPv6镜像服务器的小型商业网站，则无能
为力。
方案二：开通电信网的IPv6服务。
现阶段，几大运营商网络都支持双栈接入
申请，图1的IPv4的电信链路上也开通
了IPv6服务，并申请到240E:6A0:31::/48
前缀的IPv6地址。
IPv6多出口的具体解决方案可以有多
种
[8]
：
方法一：为终端用户只分配某个运营
商的IPv6地址，防火墙根据目的IPv6地
址选择运营商出口，若选择与源IPv6地
IPv6
建设与应用
址相同的运营商出口，则源IPv6地址不变，
况下，优先选择源路由。只有在电信网链路故
76 ms6 ms5 ms 240e:1a:50:2117::3
若选择与源IPv6地址不同的运营商出口，
则进行NAT66
[9]
转换。
方法二：为终端用户分配每个运营商
的IPv6地址，终端用户会根据目的IPv6
地址最长匹配选择源IPv6地址
[6]
，防火墙
根据源IPv6地址执行策略路由，选择对
应的运营商出口。
方法二相较于方法一有更广泛的适用
性，这里仅演示方案二中方法二的实现。
防火墙关键部分的配置如下：
track "telcom" //创建追踪对像telcom，追踪电
信网出口，若电信网出口IPv6地址ping不通，
则接口路由失效，与下面配置的与该接口相关
的默认路由和源路由也失效。
icmp6 240E:6A0:0:F::2 interface ethernet0/2
src-interface ethernet0/2
exit
interface ethernet0/2 //电信网接口调用追踪对
像telcom
monitor track "telcom"
exit
track "edu" //创建追踪对像edu，追踪教育网
出口。
icmp6 2001:DA8:A3:A007::1 interface
ethernet0/1 src-interface ethernet0/1
exit
interface ethernet0/1 //教育网接口调用追踪对
像edu
monitor track "edu"
exit
ip vrouter "trust-vr"
ipv6 route source 240E:6A0:31::/48
240E:6A0:0:F::2 //电信网源IPv6地址选择电
信网出口
ipv6 route source 2001:DA8:1011::/48
2001:DA8:A3:A007::1 //教育网源IPv6地址
选择教育网出口
ipv6 route ::/0 240E:6A0:0:F::2 //默认路由选
择电信网出口，两条运营链路都正常的情况下，
优先选择源路由。只有在教育网链路故障时，
教育网的源路由和默认路由都失效，教育网的
源IPv6地址才会使用到此路由。
ipv6 route ::/0 2001:DA8:A3:A007::1 //默认路
由选择教育网出口，两条运营链路都正常的情
障时，电信网的源路由和默认路由都失效，电
信网的源IPv6地址才会使用到此路由。
snatrule id 1 from "240E:6A0:31::/48" to
"::/0" service "Any" eif ethernet0/1 trans-to
2001:da8:1011:9999:1::/120 mode dynamicport
//电信网出口故障时，把电信网的源IPv6地址
进行NAT66转换，转换成教育网的IPv6地址，
保证可以继续访问外网。
snatrule id 2 from "2001:DA8:1011::/48" to
"::/0" service "Any" eif ethernet0/2 trans-to
240E:6A0:31:9999::/120 mode dynamicport
//教育网出口故障时，把教育网的源IPv6地址
进行NAT66转换，转换成电信网的IPv6地址，
保证可以继续访问外网。
exit
终端用户的IPv6地址显示如下：
C:>ipconfig
以太网适配器 以太网:
连接特定的 DNS 后缀 . . . . . . . :
IPv6 地址 . . . . . . . . . . . . : 2001:da8:1011:248
:640a:302:12e9:e26f //教育网IPv6地址
IPv6 地址 . . . . . . . . . . . . : 240e:6a0:31:248:6
40a:302:12e9:e26f //电信网IPv6地址
本地链接 IPv6 地址. . . . . . . . :
fe80::640a:302:12e9:e26f%12
IPv4 地址 . . . . . . . . . . . . : 10.0.248.15
子网掩码 . . . . . . . . . . . . : 255.255.255.0
默认网关. . . . . . . . . . . . . :
fe80::274:9cff:fe25:a0a5%12
10.0.248.1
再次追踪去往淘宝路由，显示如下：
C:>tracert -d -6
通过最多 30 个跃点跟踪
到
[240e:e9:8819:0:3::3f9] 的路由:
1 <1 毫秒 <1 毫秒 <1 毫秒
240e:6a0:31:248::1
2 <1 毫秒 <1 毫秒 <1 毫秒
240E:6A0:31:F02::2
33 ms1 ms2 ms 240e:6a0:0:f::2
42 ms2 ms2 ms 240e:1a:2000:1150::2
51 ms1 ms1 ms 240e:1a:2000:f115::2
65 ms 15 ms5 ms 240e:1a:50:f203::3
85 ms5 ms5 ms 240e:e9:8800:67::3
95 ms5 ms5 ms 240e:e9:8819:0:3::3f9
跟踪完成。
从上面的输出中可知此时到淘宝网只
有9跳，ping也只有5毫秒延时，目的服
务器来自电信网，所经过的路径也全是电
信网。
至此，完成了IPv6环境下的流量优化。
IPv6规模部署行动符合国家战略需
要、顺应历史潮流，对于出现的问题，我
们需要积极应对、找出解决办法，改善用
户服务的体验。本文分析了双栈环境下网
站访问速度变慢的问题及其原因，进而提
出了相应解决方案。如多运营商出口同时
开通IPv6，为终端用户分配多运营商IPv6
前缀，利用源IPv6地址和目的IPv6地址
最长匹配的规则，根据选定的源IPv6地址，
执行源路由选择源IPv6地址对应的运营
商出口，避免IPv6流量穿越不同的运营商，
减少IPv6的跳数，降低时延和提升吞吐量，
优化IPv6流量，从而推进IPv6的规模部署。
（责编：项阳）
（作者单位1为南京工业大学信息中心，2为江苏省
电化教育馆）
参考文献
[1] 秦丰林，仇一泓，郭晓东. 双栈环境下的DNS
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[2] esh， Network Address
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[3] 各运营地址段查询. /.
[4] 崔北亮，史亚香，丁勇.网络管理从入门到精通[M].
北京：人民邮电出版社，2017;482-487.
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[8] 崔北亮，徐斌，丁勇.IPv6网络部署实战[M]. 北京：
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[9] M Wasserman,F Baker. IPv6-to-IPv6 Network Prefix
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2021.2-3中国教育网络
57
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