基于ipv6的中小型企业网的设计和实现

毕 业 设 计 （ 论 文 ）题 目： 基于 ipv6的中小型企业网的设计和实现 专 业： 学生姓名： 班级学号： 指导教师： 指导单位： 日期：2016 年 03 月 18 日至 2016 年 06 月 07 日摘 要2011 年宣布 IPv4 地址空间的耗尽后，现有的网络面临许多问题，网络规模越来越庞大，管理维护越来越复杂，网络设备的配置越来越多。这些问题与挑战对企业而言是个巨大的负担，也正是因此企业迫切需要一个新的网络协议来从根本上解决这些目前存在的问题。所以 IPv6 协议诞生了，IPv6 是继 IPv4 以后的下一代互联网协议。 对于中小型企业而言，IPv6 的部署既是挑战也是机遇，对于 IPv6 网络的需求也十分强烈。本文首先对 IPv6 协议进行了深入的研究，简要分析了 IPv6 协议的主要功能，并且将 IPv6 协议和 IPv4 协议进行比较，分析他们的不同之处，找出 IPv6 协议的优缺点。并且根据 3 种典型方案对 IPv4 和 IPv6 过渡阶段的兼容性进行了分析。在此基础上构建了一个中小型企业网的 IPv6 网络架构解决IPv6 与 IPv4 兼容性，并通过 GNS 3 软件进行仿真模拟。在模拟实验中完成预期目标，用 ICMP 协议测试网络连通性。关键词：IPv6；企业网；网络规划；IPv6 与 IPv4兼容性AbstractAfter the 2011 IPv4 address space is exhausted, the existing network faces many problems, the network scale becomes larger and larger, the management and maintenance becomes more and more complex, and the network equipment configuration is more and more. These problems and challenges are a huge burden to the enterprise, and it is also the urgent need for a new network protocol to solve these problems. So the IPv6 protocol was born, IPv6 is the next generation Internet protocol after IPv4.For small and medium enterprises, the deployment of IPv6 is both a challenge and an opportunity, the demand for IPv6 network is also very strong. Firstly the IPv6 protocol were in-depth study, briefly analyses the main function of IPv6 protocol, and compare IPv4 and IPv6 protocol, analysis of the differences between them, find out the advantages and disadvantages of IPv6 protocol. And the compatibility of IPv4 and IPv6 in the transition phase is analyzed according to the 3 typical schemes. On the basis of this, the IPv6 network architecture of a small and medium-sized enterprise network is constructed to solve the compatibility between IPv6 and IPv4, and the simulation is carried out by GNS 3 software. In the simulation experiment, the expected goal is accomplished, and the network connectivity is tested by the ICMP .KEYWORDS: IPv6；Enterprise Network；Network Planning；Compatibility between IPv6 and IPv4南京邮电大学通达学院 2016 届本科生毕业设计（论文）目 录第一章 绪论 .11.1 研究背景及意义 .11.2 国内外研究部署现状 .21.3 研究内容 .21.4 论文整体结构 .3第二章 IPv6 协议研究 .42.1 IPv6 协议的简介 .42.2 IPv6 协议的优缺点 .42.3 IPv6 和 IPv4 协议兼容性 .62.3.1 IPv6/IPv4 双协议栈技术： .62.3.2 隧道技术 .72.3.3 NAT-PT.10第三章 方案总体设计 .143.1 方案架构及需求 .143.1.1 总体需求 .143.1.2 拓扑架构及描述 .143.2 网络设计 .173.2.1 整体环境介绍 .173.2.2 GNS 3 软件介绍 .173.2.3 总体方案设计 .18南京邮电大学通达学院 2016 届本科生毕业设计（论文）3.2.4 设计中可能存在的问题 .243.2.5 解决方案 .26第四章 测试 .304.1 需求测试 .304.2 性能测试 .34总结和展望 .37致 谢 .39参考文献 .40南京邮电大学通达学院 2016 届本科生毕业设计（论文）1第一章 绪论本章节主要介绍了研究背景及意义，说明 IPv6 在国内外部署的现状。阐述本次研究的内容，并将论文的总体结构进行说明。1.1研究背景及意义在 2015 年，我国互联网产业规模平稳增长、行业应用持续深化和不断创新、对国民经济的影响逐步加强。预计 2016 年，中国互联网将更加迅速发展。不但电子政务云平台实施效果将会进一步体现，公共服务信息平台和城市管理信息化将会在新型城市建设中承担更重要的职责。而且在人们日常生活衣食住行等方方面面都有网络的介入，例如网上购物平台，网络视频，微博，网络游戏等。因此在互联网领域中，中小型企业的发展成为产业重心。也正是因为互联网的急速发展，网络规模也越来越大。IPv4 网络中的缺陷问题日益凸显，制约了当前网络发展的道路。目前主要是存在以下几个问题：1.IPv4 地址资源的限制。截止于 2015 年 12 月，我国 IP 地址数量为 3.37 亿个，远远小于中国网民 6.68 亿的需求。IP 地址的匮乏严重影响我国互联网的发展。2.骨干路由表过于庞大。有相关机构统计，仅在 2000 年就大约有 120,000条路由存放在路由器中，而且还保持着 60%100%的增长率。这使得网络设备由于处理速度的限制，经常性未到使用年限就遭到淘汰。所以建设 IPv6 网络的需求迫切。主要是因为 IPv6 网络能够解决目前 IPv4网络所存在的两大基本问题。也就是能解决 IP 地址匮乏和减小骨干路由表大小。IPv6 协议使用 128 位的地址替代 32 位的 IPv4 地址，这样大约可以产生3.41038 个可用地址。在可预见的未来，这个地址数目将可以满足人们生产生活中的需求，而且也为将来的纳米机器人联网提供了基础。IPv6 的地址分配一开始就遵循聚类(Aggregation)的原则,使得 IPv6 能够用一条路由表示一整片子网，从而减小了路由表的长度。企业对于网络升级的需求增大，而针对于中小型企业的升级换代并没有十分完美的设计方案。根据调查，为企业进行网络升级的网络公司，大部分只为大型企业提供网络升级服务。目前在中小型企业网络升级上存在盲区。基本是南京邮电大学通达学院 2016 届本科生毕业设计（论文）2在为大型网络公司的设计方案上更改，没有实际考虑中小型企业网络构架和企业承载能力。本文所要研究的就是在中小型企业网络构架的基础上，考虑实际生产、投资、环境等因素，设计构建出一个在骨干网络仍为 IPV4 时，企业网平滑过渡为 IPv6 的升级规划方案。1.2国内外研究部署现状在国外 IPv6 业务已经进入到了实际部署阶段。从 IPv6 渗透率来看，部分国家已超过 15%，比如比利时为 32%，德国 14%，卢森堡 12%，瑞士 10%，而中国仍不到 1%。从 Google 公司的访问统计来年，目前通过 IPv6 来访问谷歌的流量超过了 4%，基本上是每半年翻一番，照此速度发展下去，到 2017 年，将有 50%的用户是通过 IPv6 来访问 Google 的。在国内 IPv6 尚未开始大规模商业化部署，IPv6 资源十分稀少大部分集中于科研教育机构。目前，至少我国有 100 所大学的校园网基础设施、门户网站和主要信息系统已经完成业务转化，能够允许 IPv6 协议运行。根据网络建设的 “十二五”计划，现在我国东部地区的政府机构已经能够支持 IPv6 业务访问，并且中西部地区的政府网络升级改造计划也在稳步实施，预计在 2016 年中期将完成改造。然而排除科研机构和政府机关，我国的 IPv6 资源十分匮乏。仅有排位前 100 的部分商业网站完成了 IPv6 的升级，能够支持 IPv6 地址访问。但是工信部于 2014年曾发布过我国将于 2016 年全面推行 IPv6 建设的意见。并且我国的三大电信运营商也在积极推进 IPv6 进程，已经完成了 IPv6 商业化部署的前期准备，IPv6 的大规模商业化部署正在稳步建设。1.3研究内容随着 IPv6 网络的普及，以及企业网络规模扩大，业务负载的不断增加。IPv6 的商业化进程开始不断的加快。为了提高网络利用率，防止关键业务受阻，作为互联网领域中的发展亮点，IPv6 协议越来越被企业所重视。正是因为业务的拓展和网络整体的升级，企业需要进行 IPv4 网络向 IPv6 网络的升级换代。本文主要研究内容为了解什么是 IPv6 协议，IPv6 协议的功能。并且通过和IPv4 协议进行对比，分析出 IPv6 协议的优缺点。在通过文献资料了解当下解决IPv6 和 IPv4 协议兼容性问题的解决方案。通过案例分析出各类解决方案优缺点。在上述理论知识为基础的条件下，为中小型企业设计一个基于 IPv6 的网络南京邮电大学通达学院 2016 届本科生毕业设计（论文）3构架，并针对于 IPv4 协议和 IPv6 协议的兼容性问题作出解决方案。通过 GNS3 软件搭建实验平台，模拟真实企业网的构架，用来开展基础实验和验证基于 IPv6 的中小型企业网的规划方案。能够实现在运营商是 IPv4 网络时，IPv6 企业网不但能够和 IPv4 用户进行正常业务，而且能够和异地子公司进行数据交流。除此之外，IPv6 企业网还能够正常访问 IPv6 公网数据，处理IPv6 网络业务。最后进行试验测试，用来测试此网络构架能否达到预期目的。1.4论文整体结构本文正文部分分为四个章节，各部分内容如下：第一章绪论主要描述本文研究的背景，说明研究的意义。简要的叙述出国内外 IPv6 部署的现状。然后概述了本文的具体内容和文章的整体结构。第二章 IPv6 协议的研究主要描述 IPv6 协议的特征，并与原有的 IPv4 协议相比较，分析 IPv6 协议的优缺点。并简要分析现有的三种能够解决 IPv6 与IPv4 协议兼容性问题的解决方案，他们分别为 IPv6/IPv4 双协议栈技术，隧道技术，NAT-PT 技术。通过用同一个例子进行对比，总结出各自方案的优劣性。第三章方案的总体设计主要是说明本文中设计的基于 IPv6 的中小型企业网的整体构架。首先提出了这个方案的总体需求，然后根据总体需求进行网络规划，设计二层和三层网络拓扑。在搭建实验环境，在仿真软件上进行模拟实验。针对试验中的关键点和可能出现的问题，提出解决方案。第四章测试主要内容为两项。第一项是需求测试，按照方案的总体需求来进行网络功能测试。第二项是性能测试，利用 ICMP 协议中的 PING 命令发送多个数据包，通过发送的成功率计算丢包率，从而判断网络通信性能。南京邮电大学通达学院 2016 届本科生毕业设计（论文）4第二章 IPv6协议研究本章节主要是研究 IPv6 协议特性，分析 IPv6 协议的优缺点。通过研究三种解决 IPv6 和 IPv4 兼容性问题的解决方案，总结出各自优缺点。2.1 IPv6协议的简介IPv6 是 Internet Protocol Version 6 的缩写，其中 Internet Protocol 译为“ 互联网协议”。IPv6 是 IETF（互联网工程任务组， Internet Engineering Task Force）设计的用于替代现行版本 IP 协议（IPv4）的下一代 IP 协议。目前使用最为广泛 IP 协议的版本号是 4 号（简称为 IPv4），下一个版本就是 IPv6。IPv6 协议能够使每个人、每个终端都成为内容提供者，也就是说人们不但能获取信息，也能提供