IPv6节点地址的分配模式研究与管理实现

摘要

随着互联网规模的持续发展与壮大,全球互联网IP地址管理机构IANA拥有的IPv4地址资源于2011年2月分配完毕,IPv4地址总库已经枯竭。而现有IPv4入网主机、入网用户还在爆炸式增长,PDA、智能手机、智能传感器等移动联网更是未来互联网的热点应用之一,这些都对IP地址提出了需求,互联网未来发展将系于在全球范围内普及下一代互联网通信协议。作为下一代互联网的IPv6通信协议以其巨大的地址空间优势正在国内外迅速普及。
　　 目前,绝大部分IPv6网络采用了无状态或有状态地址自动配置方式来给节点分发地址,这种地址配置模式虽有即插即用、网络迁移方便等优点,但是对用户缺乏管理性,不能对IPv6用户的分布、变化趋势和流量进行统计,更不用说实现IPv6用户身份的识别、故障定位与诊断等功能。针对IPv6节点地址的分配管理问题,本文深入了研究IPv6节点的地址分配模式与特点,进而在管理上加以实现,将能够有效地提高IPv6网络的安全、可控和可管。
　　 本文首先深入研究了IPv6节点地址的有状态和无状态自动分配模式,以及IPv6节点地址的生成、更新和老化的特点,剖析了利用邻居发现协议控制报文的侦听,从而建立IPv6节点真实源地址绑定表项的工作机制；其次,从校园网络设备的既有条件出发,结合IPv6接入交换机、汇聚交换机与核心路由交换机三级层次化网络模型,在北京交通大学IPv4/IPv6校园网络的基础上,设计了采集服务器、管理服务器和WEB服务器等关键组件,实现对IPv6节点地址的分配管理；再次,提出了IPv6节点地址自动配置的管理框架,通过对校园网络上存在的接入交换机实时嗅探的IPv6地址及其相关信息表项的采集,获得活动用户的IPv6地址、MAC地址、VLAN、端口号等关联信息；最后,结合校园管理信息系统用户注册信息,实现对基于真实IPv6源地址的用户身份识别,并统计出活动IPv6用户的在线时间(互补累计分布函数CCDF)分布,活动用户在线时间(PDF)分布,用户数量与变化趋势,楼宇活动IPv6用户TopN分布等,并指导IPv6地址的规划与分配,进而实现对IPv6节点用户的定位与故障诊断。