清華紫光IPv6與教育行業網絡發展

清華紫光比威網絡技術有限公司副總裁\u00A0畢軍 一、IPv6技術的發展情況 (一)IPv6技術在國外的發展狀況\u00A0\u00A0 經過調查研究，大量的事實表明：在國外，IPv6活動的溫床是在歐洲和亞洲，而不是在美國。這是因為，地址空間的匱乏是該技術產生的最主要推動力。而IPv4在全球地址分配的不平衡必然導致有的國家和地區(如美國)因為地址充裕而不必急于引入新的標準；而另一些國家和地區地址資源卻相當匱乏，因此，它們對新標準的態度比較積極。 1、美國 美國是因特網的發源地，美國擁有全世界約70%的IP地址(大約為每人10個IP地址)，他們幾乎感覺不到地址空間少帶來的壓力，因此，在IPv6推出之后的幾年中，他們對新標準的態度是漫不經心的。 在IPv6的RFC文件發表6年之后，美國人對IPv6的態度開始發生變化。2001年7月10日，思科宣布與微軟、IBM、惠普、SUN和摩托羅拉結成伙伴關系，共同推進IPv6硬件和軟件的開發，這標志著美國對待新標準的態度有所轉變。這是因為： (1)美國新經濟發展受阻，高科技公司需要尋找新的商業機會和技術熱點。 (2)北美對IPv6服務有大量的潛在需求，這種需求是由需要IP地址的移動裝置的劇增引發的。 (3)即使目前的美國市場可能不需要IPv6的產品，但新產品可以推向國際市場。 然而，美國對IPv6的態度是審慎的、有保留的，公司對IPv6的接納完全是出于商業利益的考慮，如美國某些公司的產品采用軟件的方式傳遞IPv6分組而采用硬件的方式傳遞IPv4分組，以減少IPv6研發的投入。 2、歐洲 在歐洲，政府和各大公司對IPv6的態度都比較積極，原因分析如下： (1)\u00A0歐洲的上網人數逐年上升，而IPv4地址空間比較匱乏。 (2)\u00A0歐洲移動通信事業相當發達，而在IPv4的網絡經濟中落后于美國，因此，它們希望在移動通信領域中掌握先機，并通過3G的部署來實現在未來的網絡經濟中與美國并駕齊驅的愿望。 (3)專家認為歐洲的3G移動通信技術將在2～3年內步入實際應用階段，為了抓住這一發展的契機，歐洲的各大廠商和運營商都對IPv6寄予厚望，并竭盡全力對它進行推廣和研究，如諾基亞、愛立信、英國電信等公司一直都是IPv6研究方向的主要引導者。諾基亞在清華、北郵、華南理工等大學都建有互聯網聯合實驗室，重點研究基于IPv6的下一代互聯網技術。1999年，諾基亞和CERNET簽訂Internet6合作項目。 當然發展3G的目標是與因特網全面融合，因此IPv6最終的成功標志應該是移動網、固定網和因特網建立在同一個IPv6的核心網絡之上，這意味著，向IPv6的過渡將會牽涉到這三個產業領域的協同發展，美國公司對IPv6的接納將會促進歐洲IPv6的部署，同時也會加大IPv6技術和產品的競爭。 3、亞太地區 大多數分析家認為，采用IPv6標準的國家將是那些IP地址極度匱乏的國家，如中國、印度等。這是由于國際上地址分配不公平造成的。對于這些國家來說，IPv6是一個新的機遇，他們可以作出以下選擇：使用NAT技術用很少的地址連接到美國占主導地位的IPv4世界中；或者投資IPv6獲得他們需要的眾多地址，同時與其它的IPv6用戶相連接，創建一個更大的IPv6因特網。在時機成熟之時，它們將會選擇后者。 目前亞洲國家中，對IPv6最有熱情的是日本，日本政府制定了“e-Japan”的戰略；1999年～2000年開始分配IPv6的地址，2001年～2005年開始全日本的IPv6商用化服務。這是因為： (1)日本的經濟持續低迷，高科技企業在全球新經濟的快速膨脹階段收益甚微，IPv6的使用推廣這一契機能使日本相關企業重振雄風，從而帶動日本經濟的發展。所以日本政府對IPv6投入了大量的精力和財力。 (2)日本IPv4的地址也很匱乏，而日本的移動通信領域卻相當發達，發展IPv6技術可以引領日本的移動通信步入更大的發展空間，并走在新技術開發的前列。 (3)亞洲將是IPv6產品和業務巨大的潛在市場，如果日本聯合亞洲的其它國家大力推廣IPv6標準，就可使日本相關公司具備與歐美公司抗衡的能力，并且在亞洲市場的開發中搶占先機。 目前全世界只有日本的設備廠商提供IPv6的硬件支持，如NEC、日立、富士通，而且日本已經有10多家ISP提供IPv6業務，如WIDE的NSPIXP6等。 從以上分析可以看出，日本的IPv6研發和應用走在了亞太各國的前列，同時亞太地區一些經濟較發達的國家和地區如韓國、新加坡等也對新技術比較關注。 (二)\u00A0IPv6技術在國內的發展狀況 如果要在地理區域上為IPv6的全面應用尋找一塊試驗田，那么中國互聯網市場是最理想的選擇。從主觀上講，中國對IPv6的需求更為急迫。中國網民數量已經連續數年以翻番的幅度增長，整個國家的互聯網產業正處于急劇膨脹當中。可是由于歷史的原因，中國的地址分配特別松散，舉個最簡單的例子：美國任意一所大學都擁有若干個A類地址，可是諾大一個中國，竟然連一個A類地址都沒有。在IPv4的架構下，中國互聯網乃至整個IT產業的發展必然受到限制。從客觀上說，中國互聯網起步不久，受教育公民的比例仍然很低，在基礎設施建設上也存在大片的空白，網絡發展的潛力很大，因此直接引入IPv6網絡從成本上考慮更加合算，遇到的阻力也會更小。 2001年在國家自然科學基金委的支持下，由CERNET牽頭，經過不到一年的努力，由清華大學、中科院計算機信息中心、北京大學、北京航空航天大學和北京郵電大學聯合建設的“中國高速互聯研究試驗網”(NSFCNET)，終于通過了專家驗收，鑒定委員會的專家對“中國高速互聯研究試驗網”評價極高：在國內首次建成了IPv6試驗網絡，并與國際IPv6試驗網成功連接，首次實現了我國與國際下一代互聯網的連接。NSFCNET技術先進，在200GB／s的密集波分多路復用光傳輸技術、高速互聯網互聯及網絡技術、高速網絡應用技術等方面取得了一批重大研究成果，項目的總體水平達到了國內領先、國際先進水平。其中，將10GbpsDWDM系統用于互聯網及光子層的自愈保護水平處于國際領先水平。NSFCNET為我國積極參與國際下一代互聯網絡研究計劃提供了必要手段和試驗環境，為未來國家信息基礎設施起到了示范作用，已經并將進一步推動我國高速互聯網絡關鍵技術實踐和基礎理論的研究。 2002年底中日政府間啟動了最大的IPv6高速實驗網CJ-IPv6項目，即以中國的北京、上海和廣州為核心節點，針對IPv6\u00A0網絡關鍵技術和相關應用進行試驗和研究，建立IPv6綜合實驗網，為大規模應用提供基礎。包括高等學校、研究所、設備制造公司等20余家單位參加了項目，目前該項目正在建設之中。 二、IPv6的應用情況 (一)6Bone 1996年8月由IETF組織創建。6bone并不是一個獨立于Internet的物理網絡，而是利用隧道(Tunnel)技術將各個國家和地區組織維護的IPv6網絡通過運行在IPv4上的Internet連接在一起，用于IPv6協議標準的測試和實現；研究IPv6在全球Internet上的傳輸、路由技術；積累IPv6的運行經驗。 (二)\u00A0CNGI一期網絡工程建設 網絡將覆蓋全國20個城市，建立39個核心節點，2個交換中心，2005年底將成為世界上最大規模的IPv6網絡基礎設施之一\u00A0。 (三)CNGI-CERNET\u00A02 我國學術性下一代互聯網CERNET2，其主干網是中國下一代互聯示范網絡CNGI的主干網之一，連接分布在20個主要城市核心節點，傳輸速率2.5~10Gbps，與北美、歐洲、亞太地區國際下一代互聯網實現45~155M高速互聯，全國一百余所211和具有重點學科的高校以1～10G高速接入CERNET2，同時高速連接其他領域的科研院所和研發機構，與其他CNGI主干網實現高速互聯，成為我國研究下一代互聯網技術，推動下一代互聯網產業發展的關鍵性基礎設施。\u00A0 (四)國內第一個IPv6\u00A0園區網 作為信息技術研究前沿的教育和學術機構，清華信息技術國家信息實驗室既有對IPv4網絡的高標準需求，也有對IPv6網絡全新應用的需求，因此清華信息技術國家實驗室的網絡建設面臨巨大挑戰：“如何能在IPv4網絡流量巨大、安全問題較多的情況下滿足應用，同時又要為IPv6的試驗性應用提供高彈性構架、高容量的網絡平臺，做到IPv4和IPv6網絡內部互通但不互相影響”。 2004年，清華信息技術國家信息實驗室網絡作為國內第一個IPv6園區網，部署了清華比威BE12000\u00A0高性能的IPv6路由器，其成功實施為IPv6普及、應用及中國特色的下一代園區網在全國范圍內高校落地開花奠定了良好的基礎。 三、IPv6在校園網的需求及解決方案 (一)校園網的現狀 隨著Cernet2的全面展開，校園網向IPv6轉換是必然的發展趨勢。不同規模的校園網，對IPv6有不同的需求。作為一個全新的網絡實踐，IPv6網絡發展的不同階段，都會對IPv6校園網的網絡結構設計和功能產生影響。目前校園網過渡到IPv6的應用需求可以歸納為三種類型： 1、IPv4校園網和CERNET2的互通 2、純IPv6校園網絡和CERNET2互通 3、雙棧IPv4/IPv6網絡，全面融合的校園網絡 (二)IPv4校園網和CERNET2的互通 校園網一般有規模較大的IPv4網絡，在IPv6發展的初期，\u00A0IPv6科研項目沒有產生和形成廣泛用戶群的情況下，希望在不中斷和影響目前IPv4網絡基礎架構正常運轉的情況下，實現以下目標：在現有IPv4網絡中，僅安裝IPv4協議的主機和安裝了IPv4/IPv6雙棧的主機能夠和IPv6的骨干網CERNET2實現互通。 在此網絡情況下，重點考慮的是如何滿足以下兩種需求： 1、IPv4\u00A0only\u00A0網絡內的IPv4\u00A0only\u00A0主機\u00A0<---->\u00A0IPv6\u00A0only\u00A0網絡內的IPv6\u00A0only\u00A0主機\u00A0 2、IPv4\u00A0only\u00A0網絡內的IPv4/IPv6\u00A0主機\u00A0<---->\u00A0IPv6\u00A0only\u00A0網絡內的IPv6\u00A0only\u00A0主機 主要技術：IPv4\u00A0over\u00A0IPv6隧道，NAT-PT,\u00A0Tunnel\u00A0Broker\u00A0 對于IPv4校園網內，只支持IPv4的主機，需要通過NAT-PT這樣的轉換技術在IPv4和IPv6報文之間進行轉換，NAT-PT\u00A0采用和IPv4\u00A0NAT相類似的技術，由雙棧路由器維護IPv4-to-IPv6\u00A0和IPv6-to-IPv4的地址或端口轉換表。 對于IPv4校園網內，支持IPv4/IPv6的雙棧主機，可以通過Tunnel\u00A0Broker\u00A0Server/Agent在IPv4網絡上建立隧道鏈路將其連接到出口路由器，并通過出口路由器與CERNET2進行互聯。 (三)純IPv6校園網絡和CERNET2互通 為滿足高校重點實驗室的科研需要和部分院系的教學需要，高校可以新建有一定規模的IPv6校園網絡，把IPv6接入能力擴展到學校的部分網絡，使更廣泛的人群可以直接使用IPv6來學習、研究和體驗一些下一代網絡技術。 如新建IPv6校園網校區分布于不同的物理地點，形成多個IPv6網絡孤島，因此需要考慮多個IPv6網絡的之間互連。 網絡設計需解決以下問題 IPv4\u00A0only\u00A0網絡內的IPv4/IPv6\u00A0only\u00A0主機<---->\u00A0IPv6\u00A0only\u00A0網絡內的IPv6\u00A0only\u00A0主機。 IPv6孤島網絡之間通過IPv4鏈路互連。 主要技術:\u00A0配置Tunnel，\u00A06to4\u00A0Tunnel 對于主校區IPv4網絡可以采用如上所述NAT-PT,\u00A0Tunnel\u00A0Broker等技術接入CERNET2網絡。 對于分校區的新建IPv6網絡，在沒有全面升級為雙棧設備之前，可以采用隧道方式，把分校區和主校區的IPv6網絡連接起來，使分校區網絡通過隧道方式訪問CERNET2。具體的隧道技術，可以使用配置隧道，也可以使用6to4隧道技術。 (四)雙棧IPv4/IPv6網絡，全面融合的校園網絡 為全面部署IPv6網絡，并逐漸融合替代現有的IPv4網絡，必須構架覆蓋全校園范圍的雙棧網絡。可以采用不同的方法和步驟進行過渡，如逐層用雙棧路由器替換現有網絡設施，或新建雙棧網絡，將IPv4\u00A0網絡用戶逐漸遷移到新網。無論哪種方式，都要綜合考慮校園網的發展規劃和實際情況。 對于在校園網全面部署IPv6網絡需要關注如下問題： 1、IPv6的路由 由于高校網絡規模較大，子網眾多，建議采用IPv6動態路由協議進行路由分發。IGP協議建議采用OSPFv3，和其它IPv6路由協議相比，OSPFv3即具有適應大型網絡，收斂速度快的特點，也是商業化產品支持比較廣泛的協議。 2、IPv4\u00A0和IPv6的控制和數據平面的互相影響 雙棧設備同時運行IPv4和IPv6，理論上兩個協議棧的路由協議更新，數據轉發應該互不干擾，但在生產網實踐中，很難保證二者完全的隔離。因此在網絡的關鍵位置，需要慎重考慮雙棧設備中兩個協議的互相影響。可以采用IPv4和IPv6網關分離的方式或冗余設備方式減少其相互影響。 3、IPv6安全 要求基于雙棧的網絡設備支持IPv6\u00A0Filter。 4、IPv6無線 建議無線網絡的路由設備采用雙棧設備，未來可以支持Mobile\u00A0IPv6。 5、IPv6\u00A0管理 大多數園區網有基于SNMPv2的IPv4網管軟件，目前階段可以通過雙棧設備的IPv4地址進行管理，通過添加IPv6\u00A0MIB的方式，逐漸加強針對IPv6\u00A0網絡流量和設備的管理。

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