文档介绍：The Study of work Going Up
and Performance Measurement Based on
IPv6
A Thesis Submitted to Chongqing University
in Partial Fulfillment of the Requirement for the
Doctor’s Degree of Engineering
By
Qiu Quanjie
Supervised By Prof. Wu Zhonghu
Specialty: Computer System Architecture
College puter Science
Chongqing University,Chongqing, China
May 2012
摘要
以 IPv4 协议为基础的互联网已经走过了四十余年的发展历程,逐步暴露出诸
如地址短缺、网络安全性等突出问题。而 IPv6 与 IPv4 相比,以其更大、更快、更
安全、更及时等诸多优势,成为世界各国构建下一代互联网的核心协议。中国则
作为推进世界 IPv6 发展的“引擎”,已经建成目前世界上规模最大的纯 IPv6 实验
骨干网即第二代中国教育和科研计算机网 2,实现了全国 100 多所重点高
校和科研机构的 IPv6 高速接入,IPv6 用户数已超过 100 万。
高校校园网是高校不可缺少的重要信息化基础设施。可以比喻 IPv4 是“生产
网”,承载着为广大师生提供教学、科研等信息服务;IPv6 是“研究网”,担负
着为网络新技术试用的科学研究任务。本论文从研究国内外 IPv6 发展现状出发,
就 IPv4 向 IPv6 演进过程中所涉及的进程和策略等进行比较深入的分析,系统性地
归纳总结并阐明校园网升级为全面支持 IPv6 所需要解决的核心关键问题、策略和
可行的技术路线。并以重庆大学万兆 IPv4/IPv6 双栈网为例,其 IPv6 流量已经超
过 IPv4,核心骨干网采用双链路双归接入技术策略,以实现设备和链路级冗余,
确保了网络的稳定性。双栈骨干网路由采用 OSPF 路由协议,核心层节点之间直接
启用 OSPF 路由协议,分成多个区域以保证路由的收敛速度。IPv6 地址规划依据
地理位置进行大地址聚合,便于故障位置的追朔和快速定位。升级网络管理、安
全监控和认证计费等运行支撑系统,保证升级后的校园网可管、可控和安全。建
设一个高速的纯 IPv6 专网,用于高性能和云计算机、科学研究和 IPv6 实验研究等。
通过设置 IPv4/IPv6 双栈 DNS 域名解析系统,利用域名配置的 BIND 机制,保证
用户实现“IPv6 访问优先”。
对于 IPv4/IPv6 双栈网络,如何科学评估 2 个同时运行的网络的稳定性和可靠
性,需要正确测量反映网络运行和性能的延迟、丢包率和带宽等数据。作者收集
了重庆大学校园网近 2 年来 IPv4/IPv6 双栈网接入、汇聚和骨干网的延迟、丢包率
等实际运行数据。同时结合 IPv6 报文的新特点,利用扩展报头和未定义的扩展字
段,提出并设计一个 IPv6 网络延迟和丢包率的混合测量模型,并研发出原型系统,
在 IPv4/IPv6 网中进行了适当范围内的部署。通过数据对比分析,该模型利用 IPv6
报文的特点所设计的模型是科学合理的,对于提高 IPv6 网络延迟、丢包率测量的
精确度有较好帮助。
网络带宽是衡量网络使用情况的一个重要指标。论文较为深入地理解和分析
网络带宽测量基本原理,对比了带宽测量典型模型及算法和方法。系统分析和研
究 IPv6 协议的新特点,结合带宽测量的基本原理,在包对带宽测量算法的基础上,
I
提出基于 IPv6 网络的单程不等长包对减法带宽测量算法,并对 IPv4 网络向 IPv6
网络演进的过程中,普遍存在的隧道和互联互通机制,作了算法的处理。该算法
减少了发送探测分组的数目;降低了数据包排队带来的影响;避免回程引起的路
由对称性。在深入剖析 IPv6 协议的基础上,设计出基于 IPv6 的算法实现方案,创
新性地提出利用 IPv6 报头的流标签来实现测量报文序列的严格路径控制方法;利
用专门的网络模拟软件 来实现算法的仿真和验证,以证明改进后算法的科
学和合理性。
关键词:IPv6,性能测量,网络延迟,丢包率,带宽测量
II
ABSTRACT
After the birth of the base