ipv6校园网毕业论文
1.2 研究内容
随着校园网规模的扩大，业务负载的不断增加，保持网络高利用率，防止关键业务受到拥塞影响以及各种网络应用和资源的管理安全性变得越来越重要。因此，在校园网的进一步建设中应该充分考虑如何更好的利用IPv6的技术。
本文主要工作就是研究IPv6网络协议特性，IPv6校园网方案的设计，IPv6网络和IPv4网络相互通信的技术。在没有IPv6硬件路由设备的条件下，设法通过设置软件路由来创建学校的IPv6实验平台，在实验平台上展开关于IPv6的基础实验以及部署实验。并且实现校园网IPv6实验网络和现有IPv4校园网络及外部IPv6网络的互通，能够对校内用户提供IPv6接入服务。
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2 IPv6协议研究
2.2 IPV6协议简介
IPv6是“Internet Protocol Version 6”的缩写，它是IETF(Internet Engineering Task Force，因特网工程工作小组)设计的用于替代现行版本IP协议(IPV4)的下一代IP协议。IPv6能满足下一代语音、数据、视频融合的通信网络对网络的安全、质量和移动性的要求。同时，IPv6应用使每个人、每个终端都成为内容提供者，人们不但能获取信息，也能提供信息。并且，IPv6能达到永远在线，使网民之间实现真正的交互．这将改变现在的运营模式，打造更新的商业模式。
IPv6设计了一种具有分级结构的地址，这种地址被称为可聚合全局单点广播地址(aggregatable global unicast address)，这使得路由器能在路由表中用一条记录(Entry)表示一片子网，大大减小了路由器中路由表的长度，提高了路由器转发数据包的速度。
IPv6同时改进提高了IP包的基本报头格式。这种简化的包结构是对IPv4的一个主要改进之处，它有助于弥补IPv6长地址占用的带宽。IPv6的16字节地址长度是IPv4的4字节地址长度的4倍，但IPv6报头的总长度只有IPv4报头总长度的2倍。IPv6报头所含字段少，而且报头长度固定。这些特点使路由器的硬件实现更加简单。
当主机IP地址需要经常改动的时候，手工配置和管理静态IP地址是一件非常烦琐和困难的工作。在IPv4中，DHCP协议可以实现主机IP地址的自动设置。IPv6继承了IPv4的这种自动配置服务，并将其称为全状态自动配置(stateful auto configuration)。除了全状态自动配置，IPv6还采用了一种被称为无状态自动配置(stateless auto configuration)的自动配置服务。在无状态自动配置过程中，主机首先通过将它的网卡MAC地址附加在链接本地地址前缀之后，产生一个链接本地单点广播地址(IEEE已经将网卡MAC地址由48位改为了64位,如果主机采用的网卡的MAC地址依然是48位，那么IPv6网卡驱动程序会根据IEEE的一个公式将48位MAC地址转换为64位MAC地址)。使用无状态自动配置，无需手动干预就能够改变网络中所有主机的IP地址。
2.2 IPV6协议的特点和优势
2.2.1 IPV6的结构
IPv6的地址格式与IPv4不同。一个IPv6的IP地址由8个地址节组成，每节包含16个地址位，以4个十六进制数书写，节与节之间用冒号分隔，除了128位的地址空间，IPv6还为点对点通信设计了一种具有分级结构的地址，这种地址被称为可聚合全局单点广播地
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址（aggregatable global unicast address），其分级结构划分如图所示。开头3个地址位是地址类型前缀，用于区别其它地址类型。其后的13位TLA ID、32位 NLA ID、16位SLA ID和64位主机接口ID，分别用于标识分级结构中自顶向底排列的TLA（Top Level Aggregator，顶级聚合体）、NLA（Next Level Aggre gator，下级聚合体）、SLA（Site Level Aggregator，位置级聚合体）和主机接口。TLA是与长途服务供应商和电话公司相互连接的公共网络接入点，它从国际Internet注册机构如IANA处获得地址。NLA通常是大型ISP，它从TLA处申请获得地址，并为SLA分配地址。SLA也可称为订户（sub scriber），它可以是一个机构或一个小型 ISP。SLA负责为属于它的订户分配地址。SLA通常为其订户分配由连续地址组成的地址块，以便这些机构可以建立自己的地址分级结构以识别不同的子网。分级结构的最底级是网络主机。
Ipv6地址实例：1080:0000:0000:0000:0008: 0800:200C:4156。为了使地址变得简洁，冗余的“0”可用双冒号“::”表示，使得表达式变得更简单，但是一个IPv6地址中只允许出现一个“::”，这样前面的地址可简化为：1080:: 8:800:200C:4156。对于路由器来说，由于只关心地址的前面部分，为了地址表达式变得更简单，可以采用斜杠线“/”来省略地址的后面部分，则地址：FEDC: BA98: 1234: 5678: 9ABC: DEF0: 1234: 5678可表示成FEDC: BA98: 1200/40，其中“/40”表示地址的前40位为有效的地址，它的作用像IPv4的网络掩码。
2.2.2 IPV6的寻址
在IPv6中有3中可以使用的寻址类型。 1、单播
一台主机传输到网络上的另一台主机。Cisco设备支持5类单播地址： ·全局单播地址
类似与IPv4的全局单播地址。也就是说，它是一个具有全局单播前缀的IPv6地址。全局单播地址向上穿越组织的网络，然后到达ISP。全局单播地址包括一个全局路由选择前缀、一个子网ID和一个接口ID。除了以000开始的地址这种例外情况之外，所有的全局单播地址都具有64为的ID。当前，全局单播地址的分配使用从数值001开始的地址范围。全局单播地址使用了八分之一的全部IPv6地址控件，因此构成最大的一块已分配地址。
·本地站点的单播地址
这些地址类似与IPv4中的似有地址。 ·本地链路的单播地址
他们用户领站发现和自动配置。 ·映射IPv4的IPv6
它们用来将IPv4节点的地址表示成IPv6地址。 ·兼容IPv4的IPv6地址
当IPv6在现有的IPv4网络基础上使用时，使用他们作为过度形式。 2、任意播
一台主机传输到最近的目的主机。设计任意播的目的是使用一个主机为一组主机启动路由选择表格的更新过程。IPv6能够确定最近的网关主机，并单独地给该主机发送数据包。该主机依次向该组内的另一台主机以相同的寻址方式发送数据包，该过程将一直持续到所有路由选择报个都被更新为止。任意播的地址是分配给属于不同节点的一组接口的全局单播地址。
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3、多播 一台主机传输到多个网络上的主机。多播地址模式使用前缀为FF00::/8的地址。真个多播地址范围使用了1/256的全部IPv6地址控件。跟随该前缀的第二个八位组确定多播地址的声明周期和作用域。永久的多播地址将生命周期参数设置成0；临时地址的这个参数被设置成1。后4为用来确定该地址的作用域。
2.2.3 IPV6的路由
IPv6寻址继承了IPv4中无类域间路由(CIDR)的概念和方法。但它们有二个不同之处：第一，IPv4使用屏蔽码确定32位地址的哪些位为子网号，而IPv6则使用地址前辍(Address Prefix)来确定128位中前面多少位为子网号。第二，IPv4的地址结构本身不反映域间路由的特点，域间路由是靠IP地址分配策略决定的，即将—块连续的C类地址分配给一个大部门的网络或ISP，以方便路由策略的实现。
IPv6没有IPv4中的地址类别的概念。出于路由目的，IPv6地址可以积累起来，理论上有很大潜力可以显著地减少非默认路由表的大小。和IPv4一样，lPv6的路由也分为静态路由和动态路出。静态路由是由手工配置的路由，它在两个网络设备之间定义了明确的路径，如果网络拓扑发生改变，需手动修改；动态路由是动态路由协议计算出来的，按照一定的路由算法，根据网络拓扑结构的变化进行路由的计算和路由表的更新。表1-1所示为静态路由的优缺点比较。
表1-1 IPv6静态路由的优缺点 IPv6静态路由优点 IPv6静态路由缺点 简单、高效、可靠 不适合在大型网络中使用 减小路由器的日常开销 在网络拓扑发生变化时不能自动调节 可以控制路由选择的更新 无法预防配置中可能存在的错误 比动态路由协议需要更少的带宽 一般来说在小型网络中可以充分利用静态路由的优点，而在大型网络中，在某些特殊情况下，也会配置少量的静态路由(比如在骨干网中配置默认路由)。
IPv6地址的配置方法：
ipv6 address {ipv6-prefix/prefix-length[eui-64]} 如：ipv6 address 2001:0dbb:: 1/64
开启IPv6路由功能方法：ipv6 unicast-routing 静态路由的配置方法为：
ipv6 route[ipv6-prefix/prefix-length] {ipv6-address|interface-type interface-number}
如：ipv6 route 2001:0dbb::/32 s0/0或ipv6 route 2001:0dbb::/32 2002:2002::l IPv6路由协议实质上可以分为距离矢量协议和链路状态协议两类。典型的距离矢量路由协议有RIPng，链路状态协议有OSPFv3和IS-ISv6。
RIPng是矢量距离协议，该协议很简单，但它要求网络中的每个路由器都要周期性地向网络中所有其他路由器广播自己的路由信息，网络收敛时间不稳定，故有一定的局限性。其次RIPng定义限制它只能支持不超过16跳的互联网络。针对矢量距离方法的缺陷，开
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放最短路径优先(OSPFv3)协议之类的链路状态协议得以引入。路由器只在连接改变或其他路由器询问时才触发通告。这样会减少与选路相关的嗓声，因而OSPFv3能够支持较大型网络。但是OSPFv3比RIPng要复杂得多。对多层次和基于服务类型选路的支持也是OSPFv3重要特性。
动态路由OSPFv3配置方法：
Ipv6 router ospf [process-id] Router-id [router-id address]
在端口启动动态路由OSPFv3配置方法：
Ipv6 ospf [process-id] area [area-id]
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