北京师范大学：利用IPv6发展IPTV

校园网结构状况

　　北京师范大学校园网覆盖教学办公区、学生宿舍区和部分家属区，基本架构为双万兆核心环网、千兆到楼宇、百兆到桌面、IPv4/IPv6双协议上网，公网出口带宽300兆、教育网出口带宽1000兆，用户达30000余人。无线网覆盖教学科研区、学生宿舍区及室外空场，其建设规模及利用率位居全国高校前列。2005年北京师范大学以独立光纤1Gbps速率采用纯IPv6协议接入上联CNGI-CERNET2核心节点，接入CNGI-CERNET2 IPv6骨干网，拥有48位长度网络掩码的IPv6地址(2001:DA8:207::/48)。

　　校园网教学区核心节点交换机为Cisco6509和H3C 9508，分别位于主楼、科技楼和教学楼，通过双万兆环网互联，同时千兆链路作为备份。学生区划分为两大区域，分别采用H3C 8505和H3C 7502E作为汇聚，通过双千兆上联到校园网出口设备。

技术升级自上而下

　　本次校园网IPv6技术升级主要涉及的硬件设备为核心设备1台，汇聚设备20台，接入设备529台。在2009年6月设备选型结束后，确定了核心设备为H3C 9508V，汇聚设备为H3C S5500-28C-EI，接入设备H3C E126A。在2009年11月硬件设备全部到货，并开始了该项目的实施。

　　IPv6升级过程北师大采用自下而上的原则，从接入到汇聚再到核心，尽可能地缩短了网络中断时间，最小程度影响师生的教学、科研、生活对网络的需求。529台接入设备放置在北师大的学生宿舍区，替换了原有的H3C E026系列，实施过程中结合近几年网络运行的实际情况，着重考虑了防止ARP欺骗，屏蔽非法DHCP服务器，启用环路检测。同时接入层交换机配置了真实的IPv6地址，实现了IPv6的可网管。汇聚层和核心层设备在设计和实施IPv6网络时，考虑到需要承载校园网的IPv6、网络安全、无线等多种业务，尤其对视频、会议等应用的支撑，设计时注重了组播、真实IPv6地址、QoS等方面的规划，注重了路由的优化。

IPv6过渡策略

　　校园网IPv6技术升级完成后，网络的过渡策略为：

　　1.有线网络通过IPv4/IPv6双协议栈技术实现，广大师生安装了IPv6双协议后，可以与IPv4节点通信，也可与IPv6节点通信。双协议栈主机通过对域名DNS的查询可获知目的地址采用哪一种地址，如返回IPv6地址，则源主机使用IPv6地址，否则就使用IPv4地址；

　　2.无线网络则通过在核心交换机上配置自动隧道中的ISATAP隧道实现，ISATAP隧道使用特殊的地址格式，将IPv4地址嵌入IPv6地址中，使得双栈主机同IPv6网络的主机通讯时，可自动抽取IPv4地址建立隧道；

　　3.实验网络则运行在单一的IPv6协议栈上，以提供给学校师生IPv6技术的研究使用的实验平台。

应用支撑

　　组播协议在IPTV的深入应用

　　在IPv6技术升级过程中，网络上实现的视频点播(VOD)、可视电话、视频会议等视音频业务和一般业务相比，有着数据量大、时延敏感性强、持续时间长等特点，考虑到北师大IPTV的视音频业务，因此在汇聚层设备中将根据IPTV的服务属性部署PIM-SM或PIM-SSM协议，作为校园网内服务于IPv4/IPv6的动态组播路由协议，这时将组播源所在的汇聚交换机设置为RP，接入交换机向用户组播组加入的相应VLAN 及二层交换机启用相应的组播协议即可，即IPv4环境下启用IGMPv2或IGMPv3协议，在IPv6环境下启用MLD或MLDv2协议。

　　为了接收网络节点发出的组播组加入、离开请求，在终端的网关交换机上相应的VLAN接口配置了IGMP和MLD协议，分别用于IPv4环境和IPv6环境下的二层组播协议，同时在接入交换机上全局配置IGMP SNOOPING属性。

　　通过IGMP/MLD协议对组播组成员关系的管理，执行组播的路由器可以清楚地知道组播数据流接收者的具体分布，从而将组播数据发送到需要接受数据的节点所在的VLAN接口。而对于不存在接受节点的网络分支，组播协议将通过削减机制将相应枝干削减，不向其发送组播数据流。

　　组播数据报文的传输路径与单播报文的传输路径相反，因此通过对校园网内OSPF、OSPFv3路由协议相关参数的设置，确保单播报文的传输路径可控，从而保证组播报文传输路径的可控。

　　北师大IPTV建设一期包括6台服务器，3台视频分配器。每台服务器插有2张Osprey视频采集卡，每张视频采集卡输出4路模拟电视节目（12张采集卡中，有一张较好的Osprey530采集卡只出一路电视），一共输出45路电视节目。IPTV一期包含了所有央视频道，北京电视台各频道以及所有省市卫视频道。IPTV二期项目包括4台服务器和一台数字电视机顶盒，每台服务器接2张视频采集卡，每张视频采集卡出2路数字电视节目。其中10个是数字收费节目，其他6个是卫星电视节目，每台服务器配有双千兆网卡。

　　提供基于IPv6的校园视频会议系统

　　IPv6及其组播技术为视频会议系统提供了一个新的发展途径，从JMF原理入手，结合Java 2平台，架构了一套基于IPv6的B/S视频会议系统。

　　此外，北师大积极开展IPv6环境下的应用系统和资源的建设和共享，还完成了计费网关系统，WWW主页服务、DNS服务、校内BT及其他一些系统的IPv6升级，更大范围地服务于师生的学习、生活和科研。

　　（作者单位为北京师范大学信息网络中心）


文章来源：《中国教育网络》杂志2010年8月刊