一个融合IPv4和IPv6协议的校园网的设计开题报告

 2022-10-27 22:39:58

1. 研究目的与意义

随着网络技术的快速发展,作为Internet基石的TCP/IP协议族正进行着一场前所未有的变革。这场变革的起因是IPv4协议在面对Internet发展时出现越来越多的不足,人们为解决这些不足提出用IPv6协议取代IPv4协议。IPv6具有诸如海量地址、组播、邻居发现、自动配置等许多新特性。然而,怎样实现IPv4向IPv6的平滑过渡,以及怎样在现有IPv4网络上进行IPv6组网仍然是目前IPv4/IPv6混合组网的主要的问题。 通过毕业设计了解IPv6和Ipv4共存所使用的技术手段,基于原有IPv4网络架构的校园网进行改造和升级,设计并实现IPv4和IPv6共同存在,易于通讯和管理的下一代校园网。基于设计的下一代校园网进行IPv4和IPv6访问的策略控制。基于所设计的校园网进行网络的仿真和实现。

2. 课题关键问题和重难点

IPv6技术与IPv4相比,IPv6IPv6具有诸如海量地址、组播、邻居发现、自动配置等许多新特性,因此,IPv6的普及已经变为大势所趋。然而,由于全世界大范围使用IPv4,使得如果要普及IPv6,就需要面临很多难题。 1.资金 就校园网而言,由于校园网属于一个小型局域网,所以没有太多设备,但是,要更换设备以便让IPv6成功架设,这就需要一笔资金的投入,使得设备得以支持IPv6。由于设备的先进,还需要定期对其进行维护,因此资金是一个难点。 2.技术 由于IPv6的取代IPv6,在网络应用层方面,将会有一大堆的程序需要重新编辑,这需要网络工程师熟悉IPv6技术,在一段时间内将IPv6的程序输入各项网络设备,让架设成功的校园网得以运行IPv6技术。 3.人才 IPv6已经提出相当长的时间,然而这方面的人才还不是那么多,这需要我们的网络工程师要多去学习更多的IPv6知识,使得校园网可以得到更好的维护。

3. 国内外研究现状(文献综述)

1. 校园网校园网是为学校师生提供教学、科研和综合信息服务的宽带多媒体网络。首先,校园网应为学校教学、科研提供先进的信息化教学环境。这就要求:校园网是一个宽带 、具有交互功能和专业性很强的局域网络。多媒体教学软件开发平台、多媒体演示教室、教师备课系统、电子阅览室以及教学、考试资料库等,都可以在该网络上运行。如果一所学校包括多个专业学科(或多个系),也可以形成多个局域网络,并通过有线或无线方式连接起来。其次,校园网应具有教务、行政和总务管理功能。 2. IPv6的特点 2.1.先进性:先进的设计思想、网络结构、开发工具,采用市场覆盖率高、标准化和技术成熟的软硬件产品。2.2.实用性:建网时应考虑利用和保护现有的资源、充分发挥设备效益。 2.3.开放性:遵从国际标准,系统设计应采用开放技术、开放结构、开放系统组建和开放用户接口,以利于网络的维护、扩展升级及与外界信息的沟通。 2.4.灵活性:采用积木式模块组合和结构化设计,使系统配置灵活,满足学校逐步到位的建网原则,使网络具有强大的可增长性。 2.5.可靠性:具有容错功能,管理、维护方便。对网络的设计、选型、安装、调试等各环节进行统一规划和分析。 2.6.强性价比:不要一味追求最新,还要考虑当前实际需要,选择合理的设备搭配,使达到良好的性能价格比。2.7.安全性:包括两个方面,1、网络用户级的安全性;2、数据传输级的安全性。网络用户级的安全性应在网络的操作系统中予考虑,而数据传输的安全性则必须在网络传输时解决。一方面是地址资源数量的限制,另一方面是随着电子技术及网络技术的发展,计算机网络将进入人们的日常生活,可能身边的每一样东西都需要连入全球因特网。在这样的环境下,IPv6应运而生。单从数量级上来说,IPv6所拥有的地址容量是IPv4的约810^28倍,达到2^128(算上全零的)个。这不但解决了网络地址资源数量的问题,同时也为除电脑外的设备连入互联网在数量限制上扫清了障碍。 3 IPV6与IPV4相比的优势 3.1.IPv6具有更大的地址空间。IPv4中规定IP地址长度为32,最大地址个数为2^32;而IPv6中IP地址的长度为128,即最大地址个数为2^128。与32位地址空间相比,其地址空间增加了2^128-2^32个。 3.2. IPv6使用更小的路由表。IPv6的地址分配一开始就遵循聚类(Aggregation)的原则,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。 3.3. IPv6增加了增强的组播(Multicast)支持以及对流的控制(Flow Control),这使得网络上的多媒体应用有了长足发展的机会,为服务质量(QoS,Quality of Service)控制提供了良好的网络平台。 3.4. IPv6加入了对自动配置(Auto Configuration)的支持。这是对DHCP协议的改进和扩展,使得网络(尤其是局域网)的管理更加方便和快捷。 3.5. IPv6具有更高的安全性。在使用IPv6网络中用户可以对网络层的数据进行加密并对IP报文进行校验,在IPV6中的加密与鉴别选项提供了分组的保密性与完整性。极大的增强了网络的安全性。 3.6.允许扩充。如果新的技术或应用需要时,IPV6允许协议进行扩充。七:更好的头部格式。IPV6使用新的头部格式,其选项与基本头部分开,如果需要,可将选项插入到基本头部与上层数据之间。这就简化和加速了路由选择过程,因为大多数的选项不需要由路由选择。八:新的选项。IPV6有一些新的选项来实现附加的功能。 4. IPv4到IPv6的过渡技术IPv4到IPv6的过渡技术主要包括:双栈策略;隧道技术;TB(Tunnel Broker,隧道代理;双栈转换机制(DSTM);协议转换技术;SOCKS64;传输层中继(Transport Relay);应用层代理网关(ALG)。因此,双栈、隧道是主流 ,所有的过渡技术都是基于双栈实现的,不同的过渡策略各有优劣、应用环境不同 ,网络的演进过程中将是多种过渡技术的综合,根据运营商具体的网络情况进行分析,由不同的组织或个人提出的IPV4向IPV6平滑过渡策略技术很多,它们都各有自己的优势和缺陷。因此,最好的解决方案是综合其中的几种过渡技术,取长补短,同时,兼顾各运营商具体的网络设施情况,并考虑成本的因素,为运营商设计一套适合于他自己发展的平滑过渡解决方案。

[1](美)特南鲍姆,(美)韦瑟罗尔 计算机网络(第5版)2012.03[2](美)奥本海默,自顶向下网络设计(第3版).2011.08[3](美)多伊尔,(美)卡罗尔TCP/IP路由技术(第1卷)(第2版)2007.01 [4](美)霍格,(美)维恩克IPv6安全2011.05[5](美)ShannonMcFarland IPv6在企业网络中的部署2012.01[6](美)史蒂文斯(W.Richard Stevens)TCP/IP 详解(卷1:协议)[7](美)莱特(Wright,G.R.)(美)史蒂文斯(Stevens,W.R.)TCP/IP详解 (卷2:实现)[8][美]Joe Casad 著 TCP/IP入门经典(第5版)[9](美)科默(Comer,D.E.) 用TCP/IP进行网际互连(第一卷):原理、协议与结构(第五版) [10](中)王相林IPv6核心技术2009.01

4. 研究方案

校园网现在使用的技术是IPv4,由于校园相对于整个世界型网络而言是一个小小的局域网,需要更新换代的设备也不是太多,因为,校园网设备的更换不是问题。 接下来就是IPv6的技术。在现有IPv4 网络下分散着若干IPv6/IPv4 双栈主机,为使这些主机接入到IPv6 网络当中且对现网的原有应用的影响最小,可首先将校园网核心设备(核心交换机)升级为双栈,网络的其他部分保持不变。随着IPv6 网络规模的扩大,需要建设全新的IPv6 网络。可以采用H3C 的全系列IPv6 产品建设IPv6/IPv4 双栈园区网。 等技术成熟,师生习惯IPv6应用于生活后,可以让IPv6彻底取代IPv4,使得IPv6融入整个校园网,达到IPV6校园网的设计要求。

5. 工作计划

2022年2月20日-2022年3月19日:理解毕业设计任务书,包括课题背景、工作内容等要求,搜查相关资料素材,参考文献完成开题报告和外文翻译;

2022年3月20日-2022年3月26日:进行网络需求分析、功能模块设计,完成题目要求,对论文的研究目标,意义和国内外研究现状及发展趋势进行撰写;

2022年3月27日-2022年4月2日:进行中期检查,请教老师对自己的不足进行评点指正,并对其优缺点、性能等行进分析比较,对论文整体布局进行合理整理;

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