地址利用ipv6技术搭建下一代校园网络

本科毕业论文(设计题 目  利用 IPv6技术搭建下一代校园网络

学 生: ** 学号 *******

学 院: 计算机与信息学院 专业 信息工程

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指导教师 *** 职称: **

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利用IPv6技术搭建下一代校园网络

摘要: IP地址不足的问题已经成为制约互联网发展的一个因素,但新一代的IP 协议所体现出来的新特征正好解决了当前面临的问题,为互联网的发展铺平了道路。

中国下一代互联网发展的方向就是全面的建设基于Pv6协议的网络它是在继承 v的基础上进行的创新。所以,基于P 协议的校园网络的规划和搭建方案要就根据不同学校的现实情况进行具体分析。本文对IPv6技术进行了一定的认证,讨论了利用 v技术的校园网的规划和设计以达到实用的目的。

关键词:校园网 Pv6 路由互联网

Us  of Pv6 tehno oy to u l the  x genera

 o   the campus etw  

Abstr  t: P  drss  ssue suh a spa  dee opmnt o then ernt hs    me  e bo tl e k, th ei   n Inte ntpotool Iv4  n noteet th eeds of developmet As  nxt generaio etwo  protocol IP6 ew  aues or te nex generatinof Intrnet  p icat ons and a boad rspect o d e opmn ndm o en f suppr  .

Pv6 campus etork cos    tio  s p a an mortat  rtin    ext en at    I  ernt (CNGI . It is as ed o the c muof th ec st ut on in te Pv4 nework Threor, IPv capus ewor p anni  c onfiura in,an building  ors  sedn d ffer   o l  s a  niversi  is i  l  ed to ne wor o i  ion  d difrnt  echiqus   te design. hi  papr oIPv  echnology in-eph x es ie  t y f the ca   nto   s d on  v6 tehnology esign ad deloyent,and to   iv it app ic a on.

Key wors: amu network;IP6 rut ;In rne 

目 录

1引言. .  . . .   . . . .  . . . . .  .  . . .  .  .  . . . .   . . .  . . . . . . . .  . . . .4

1 1 IPv6的应用现状. .   .  . . .   . . .  . . .  . . . . .  . . .   .   . . . .  .



1 本文的研究内容.  . . . . . .  . . . . . . . . . .  . . .  . .  . . . . . . . . .  . . .  .  .4 IPv6协议的研究   . . . .  . .  . . . . . . .   .  . .  . . . . . . . . . .  .  . .  

2. 1 IPv6协议的介绍. . .  .  . . . . . .   . .  .    . . . . . . . . . .  .  . . . . . . .5

2.2 IPv6的寻址和路由. . . .  .  . . .    . .   . . . .   . . .    . . .   .  . .  .6

2.  . 1 Iv6的地址表示. .  . .   .  .  .  . .  . . . . .  . . .  .   6

  2 2 IP6的地址分类  .    . . .  . . . . . . .  . .  . . .  . . . .  . . .  .6

2 . 2 . 3 错误  未 定 义 书签 。 I P v  的 路由. . . . . . .     . . . .    . . . . . . . . .   . .   . . . . . . . . .  .  . . . 

2.3 IPv6的网络安全. .   .  . . .  . . . . . . .   .  . . .   .  .  .     .  . .   . .   .  8

3  Pv校园网络方案的设计 .   . .  .   . . . .  . . .  . .  .  . .  . . .9

3. 1网络方案设计原则. .    . . .  . . . .  .  . . .   . .  . . .  .  .  . . . .  .9

3.  网络总体框架 . .  . . . .   . . . .  .  . .  . . .   . . . . . . . .  .  . .  . 10.3网络设计. . . .   .  .  .  . .  .  . .  . .     . .  . .  .  .  .   .   .   . . .   1



3   1 网络层次分配. . . . . . .   . . . .   . . . . . . .  . . . . . . . . . . . .  1 

3.3.  网络地址规划. . . . . .    . .  . .   . .  .  . .  . . . . .    . . .   1  v6校园网络的应用部署.      .   .  .  . . . . . .  . . .  . .   . .  2

4. 1 IPv校园网建设的几种模式.   . . . . . . . . . . . . .  . .  .  . . . . . . . . . . . . 12

4.  . 1 双栈模式 .  .   . . . . .  .   . . . .    . . . . .  .  . . .  . . . . .  .   . 2

4.  .2 隧道模式. . .  . .  . . . . .  .   . . .    . . . .  .  .  .   .  .  .  . . .  1



. 1.3透传模式.  . . . .  . . . .  .  . . . . .  . .   .  . . . .  . .  .   . .  . . . .    . 

4.2 IPv6校园网建设的具体部署.  . . . . .    . . . . . .    . . . . .  . . . . . . . .   15. . 校园网建设模式的部署. . . . .  . . . .  . . . . .  .   . . . .  .  . . . . . .    15

4. .2校园网的网络配置.   . .  . . .  . . . . .   . . . .  . .  .  . .   .   .  16

4 3 Iv6校园网络的性能评估.  . . . . .   . . . .  . . . .   . . . .  . . . .     . . . . . 85结论. . . . .   . .    . . . .    .  .   . .   . .  . .  . .  . . . . .  .   .  . . . .20参考文献.  .  . .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .   .   .  . . . . . .  . . . .

 0

 引言

 . 1 Iv6的应用现状

因特网是上世纪九十年代才逐渐发展成熟的技术,近年来互联网的发展更是超出了人们的预料。同时,利用  协议为基础的因特网在快速发展的同时,也显露出了一系统其本身固有的问题,如IPv4地址资源缺乏、安全性能不高、路由表长过多服务质量不理想等。其中,最具制约性的问题就是:

1  v4的地址即将耗尽。现在广泛应用的IP 技术是在1981年开始受用的它是使用32位二进制数表示计算机的地址。从   年开始全世界的IP地址开始被快速的消耗随着全球互联网技术的进一步发展,特别是未来电子产品、 以及移动通信设备的智能化,对 地址的需求提出了新的挑战。 目前的IP4约有42亿个地址显然是没法满足这一要求的

2路由表长过多。有资料显示在1 90年大约只有500条路由信息存储在路由表中,但是到了000年路由表的数量达到了12000条并且还在以很快的速度增长着。这就使得大量的设备由于没法处理这么多的数据面临着被淘汰的现状。

为了克服Iv4的这个不足 国际互联网工程小组(  EF)在1995年就开始了下一代互联网技术的开发工作。新的技术IPv6( nt ret protool ve   n 6)就成了新一代 协议。 IPv6协议扩大了因特网的地址范围,地址长度增加到了1  位;同时还简化了首部格式。对扩展项和选项进行了一定的改进;还增添了流标识能力字段以及S的功能,大大增强了安全性。这些都是P6比P4的优点。

1. 本文的研究内容

据资料显示 中国的下一代互联网示范工程(CNGI)的核心网CRNET2是目前所知的世界上规模最大的采用纯IP 技术的下一代互联网主干网。它的速度达到了2.5Gbp~0ps,链接了全国20个主要城市的25个CRNE主干网的核心节点为全国的200余所高校和科研单位提供了1Gbs~ Gbps的高速P6接入服务用于开展科学实验和探索IPv6的实际应用[  ] 。

虽然CERNET2主干网络采用的是纯Iv6技术,但是全国各大高校的校园网

采用的基本上还都是Iv4协议,随着全国高校构建的校园网络个数的不断增加以及校园网规模的不断增大, Pv的地址匮乏矛盾还是不能得到有效的解决。因此,如何构建基于IP6的校园网络就显得迫在眉睫。

从全球范围来看,   取代IP4是一个趋势。随着校园网络规模的不扩大,如何保持高效率的利用网络以及避免网络阻塞变得越来越紧迫。所以在高校的校园网络建设中应该及早的采用IPv6技术。但是,要想具体的实用IPv6技术,就必须先建一个IPv6的实验网,在实验网上获得一定的应用经验,然后再逐步的推广。本文的主要内容是研究了P6协议的特性和Iv4向IPv6过渡的方法在没有Iv6硬件条件的情况下,通过软件设置来创建IPv平台,在搭建的实验平台上测试关于Iv的实验。最终将实验的经验用在建立学校的Pv局域网上。

 IPv6协议的研究

2. 1 Pv6协议的介绍

Pv6是“Int rnt Proocol e  sin 6”的缩写,它是IETF设计的用于取代 v4协议的新一代I技术。这能够满足下一代通信网络对质量、安全和移动恨不能的要求。并且基于I6的下一代通信协议,可以让每个电子智能终端都成为内容需求者和供应者。将彻底改变现有的商业运行模式。

 v6提供了一种叫做可聚合全局单点广播地址( gregaab  e lal    as  dres  )形式的分级结构地址,这种地址形式能用一条路由表记录表示一个区域的子网,能有效避免路由表长度的膨胀,提高了跟帖器的数据包转发效率。

IP6协议也更改了IP数据包的报头格式。这是对原有的IPv4的一个优化方面,这能改善IPv长地址对宽带的占用弊端。 IPv6的地址长度是16字节,是 4的倍但IPv报头的总长度却只有IP4的2,  6有着固定的报头长度,这些都为路由器的硬件实现减少了压力。

P6的全状态自动配置继承了 v4的自动配置服务功能,这大大方便了IP地址的配置管理。此外, IPv6还提供了无状态自动配置服务功能,在这种服务过程中主机将自己的网上MAC地址附加在链接本地地址前缀之后,便重新生成了一个链接本地单点广播地址。这种服务功能能方便的改变网络中所有主机的I地址。

2.2 IP6的寻址和路由

2 2. 1 Iv的地址表示

IPv6的地址升序是12位 比IPv仅有32位的地址资源多得多。 Pv的地址由个地址节组成每节有16位,用4个十六进制数字表示,每节之间用冒号分开格式可以表示为::XX:X:X:,每一个表示四位的十六进制数,如:  4A B0:     :0    0000 AB:467:000。其中,可以用“: :”表示连续的“0” 但是每个地址只能用一个“  ” ,刚才的地址还可写为 4A:00: :BCD 457:  。当在路由器中表示地址时,还可以用“/”省略地址的后面部分如地址 ABCD: 1  4 0089:000:CA45:9011 :DEA5: 678可表示为ABD: 1234:  8/48, “ 4 ”表示地址的前 位是有效的地址,就好像IPv4里的子网掩码。

  2 2 Iv6的地址分类

IP4将地址分为A、 B、 C、 D四类这种分类方法造成了大量的地址资源的浪费。而Iv6地址是采用独立接口标识符   它所有的地址都被分配到接口,传输类型通过地址前缀来分类,有:单播(Uica  、任播(Anyc  t) 、组播(Mul  i cs  ) 。

1单播地址Ui a t) [4]

单一接口的标识符。要传送的单播地址数据包送到该地址标识的接口。对于有多个接口的节点,其任一单播地址均可作为该节点的标识符。 Iv单播地址是用连续的位掩码聚集的地址和CID 无类域路由)比较相似。  v6中有多种形式的单播地址分配,有SAP地址、链路本地地址、 IX分级地址、全部可聚集全球单播地址、站点本地地址以及运行IPv4的主机地址。单播地址中有以下两种特殊地址:

回环地址单播地址0:0:0 0:0 0:0: 1称为回环地址。节点用它来向自身发送IPv6包。它不能分配给任何物理接口。

不确定地址单播地址0:  :  :0:0:0:0 0称为不确定地址。它不能分配给任何节点。但在主机未取得自己的地址前,可在它发送的任何IP6包的源地址字段放上不确定地址。

( 任播地址(Anycast)

任播地址定义一组接口这些地址有相同的前缀。当连接到相同的物理网络的计算机此时共享相同的前缀地址,发送到任播地址的数据包必须交付给这个组成员中的一个,可以根据相关的协议选择最容易到达或最靠近的。 IPv任意播

地址存在下列限制:

①任意播地址不能指定给Pv主机,只能指定给IP6路由器。

②任意播地址不能用作源地址而只能作为目的地址;

(3组播地址Multicas  

传送到多播地址的数据包被传送给有相应标识的接口。开始地址为的标识地址是组播地址。

P6的组播地址正在逐渐的代替广播地址并且在IPv6中所有全“1”和全“0”的字段都是合法值,除了特殊声明被除在外的。特别是以“0”为终结或前缀包含“  ”值字段。一个单接口可以指定多个任何类型Pv6地址(任播、单播、组播或范围。

  2.  IPv6的路由

IP 的寻址方式借鉴了Pv中无类域间路由(IDR)的方法。但也有不同的地方:一是IPv4的地址结构并不反映域间路由的特点,哉间路由是靠IP地址分配算法计算的,即将一块连续的C类地址分配给一个大的SP,是为了方便路由算法的实现。二是IP 使用屏蔽码确定地址的了网号,而Pv是用地址前缀(Adre   rf  x确定的。

Pv6也没有 Iv中的地址类别的概念[5] 。I6地址可以不断的积累,理论上能很显著的减少路由表的长度。 IPv6也有和Pv4一样的动态路由和静态路由。动态路由是动态路由协议计算出来的,按照一定的算法进行路由表的更新。静态路由是用手工配置的,它在不同的网络设备间定义了确切的路径,若网络拓扑发生了变化,就需要手动修改。表2示为静态路由的优缺点比较。

表2- IPv6静态路由的优缺点

通常在小规模的网络中可以很好的运用静态路由的优点,而在大规模的网络中,一些特殊情形时,可能也选择配置少量的静态路由如在骨干网中配置默认路由) 。

P6地址的配置方法ip  addes  {ipv-refix/prefi-lengt[eui-64 }

如: pv adres  0 1 :0b : : 1 64

开启Pv6路由功能方法: ipv6 un ca t-routing

静态路由的配置方法为[] ipv6 ou  [ipv6-refixp     ng ] {ipvaddress  n erfa - pe int ra e-number}

如 ip6 oute 201 : dbb :/32 2 2:2002: :l或pv6 route

20 :0d  : :/2 0/0

IPv6路由协议可分为链路状态协议和距离矢量协议两类。典型的链路状态协议有IS-ISv和OSv3,距离矢量路由协议有RP 。

IPg是矢量距离协议,它要求同一个网络中的每一个路由器都要向网络中的其他的路由器周期性的广播自己的路由信息,并且网络收敛时间不稳定 因此有一定的局限性。而且RIPng的定义限制它只能支持小于6跳的路由数。为了克服矢量距离协议的缺陷,引入了开放式最短路径优先(OSPv 协议之类的链路状态协议。在这种协议下路由器只有在连接的拓扑发生变化或其他路由器询问时才触发通告。这样就在很大程度上减少了与选路相关的嗓声,从面OSFv3协议可能更好的支持较大型的网络。但是OSPFv3比RIng要复杂很。

动态路由OSPFv3配置方法:

Iv6 rote  os  p ce  i 

Rou e - d [ro  r-i add  s  ]

在端口启动动态路由OPFv3配置方法:

Ip6 osp [pro  ssid] area  ra-id]

.  Iv6的网络安全

安全问题一直是伴随着互联网发展的主要问题之一新一代IP协议IPv6的安全性能主要涵盖了下面的几个: (1) 地址解析放在ICMP(  n erne  Cntrl Messge Protoc  层中,这使得其与A(ddr  s esolt  onrtocl)相比与介质的偶合性更小,而且可以使用标难的I认证等安全机制。 ()将安全信息封装和报头认证作为IPv的扩展头置于lPv6基本协议之内为IPv网络实现加密封装和全网安全认证提供了相应的保证。 3除了Iv6和IPS 对安全所提供的安全保障外,其它的安全防护措施在IP6还是有效的。比如T-PT(t ddress ran l teProtoo  ran l te可以提供和 v4中的NT相同的保障服务;通过扩展的ACL(Ac  e  scot    List)在IPv6上可以实现PvA所提供的所有安全防护。 (针对协议中的存在安全隐患的操作, IPv协议都做了比较妥善的设计。像:由于