IPv6技术在网络教学中的应用分析

来源:用户上传      作者: 周振东

　　2011年2月，互联网域名管理机构在美国迈阿密宣布IPv4地址已经告罄，新增的网络将不能获得IPv4地址。早在1998年IETF就制定了下一代网络地址的标准IPv6来提供海量的地址空间。十几年后，当人们面临着日益严重的地址耗尽问题时，从IPv4升级到IPv6已经成为大家的共识。
　　一、IPv4的“瓶颈”与IPv6的优势
　　近几年以来，基于IPv4协议的互联网技术得到了蓬勃发展。无论是网络覆盖的范围与网络容量，还是网民的数量与业务类型，都在飞速增长。计算机网络、电信网络和有线电视网三网正不断融合，走向基于IP技术的下一代网络(NGN)。在IPv4技术得到业界青睐和追捧的同时，也必须清醒地认识到IPv4技术本身还存在不完善的地方。网络安全性、服务质量(QoS)以及地址短缺等问题是IPv4网络目前所面临的一些关键问题。这些“致命”的缺点正在阻碍着IP技术和业务的进一步普及和应用。
　　IPv6除了地址数量巨大以外，还将范围扩展到了移动互联网和物联网，实现任意节点之间的会话。它不仅可以实现人与人之间的沟通，还将服务于众多硬件设备，如家用电器、传感器、远程照相机、汽车等，IPv6将会在不远的将来无处不在地深入社会每个角落，实现真正的物联网时代。当然，IPv6并非十全十美，也不可能解决所有问题。虽然从长远看IPv6有利于互联网的持续和长久发展，但最大的问题是与IPv4的兼容问题。
　　二、IPv6在教育网中的发展与应用
　　1．教育网IPv6的发展
　　近年来，教育网在IPv6研究和部署上一直走在了行业的前列，业界主流厂商都已经支持IPv6，思科、华为、H3C、Junper等公司都推出了IPv6商业化路由器。IPv6技术将直接产生或衍生出巨大的网络设备产品市场。随着IPv6的大规模商用，IPv6新经济浪潮即将到来。
　　目前，深圳教育城域网建成后，盐田区教育网进行了IPv6试点。该区通过采用同时支持IPv6与IPv4的网络设备进行组网建设，并通过双栈技术和IPv6隧道方式，使得校园网平台同时支持两种业务流的承载和互通，现已完成IPv6核心网与各校园网的覆盖。大运会期间，该区校园网用户将可以通过IPv6访问大运会相关网站，并进行视频点播。
　　IPv6对于网络设备制造商带来的市场机会不仅仅是多卖几台路由器交换机和几块网卡那么简单，由运营商和设备制造商搭建的网络基础设施成型后，应用服务提供商和用户自然就会快速跟上。目前，国家发改委发布了下一代互联网IPv6规划方案，整个IPv6产业链发展迅速，教育行业的网络升级从IPv4协议向IPv6协议升级，这在技术方面已基本没有太大问题。现在的问题在于技术产业化和上层IPv6的应用上，而将IPv6产业化是一项关系到国家前途和企业命运的事业，如果不把国内掌握的核心技术推向产业化，仅靠某个研究机构去推动是远远不够的，它需要互联网产业链上的各方共同努力才能尽早完成它的产业化进程。
　　2．IPv6在远程教育中的优势
　　从以上IPv6的简要介绍中，我们可以看出，IPv6提供了许多IPv4中没有的功能，主要表现在以下几个方面：
　　（1）方便地连接到网络，高带宽，高速度。由于IPv6提供了128位的地址长度，能使录音机、mp3、投影仪、电视机、电脑、手机等所有电器都有一个IP地址。学生能够利用各种工具连接到互联网浏览自己需要的内容。
　　利用IPv6的组播技术，允许路由器一次性将数据包复制给多个数据通道，实现一点对多点或多点对多点的数据传输，从而大大节省了带宽。因为无论多少个目标地址，在整个网络的任何一条链路上只需要传输一个数据包，从而大大减轻了网络负载，分配给每一个网络节点的带宽相应增加。
　　（2）拥有丰富的网络资源。今天的网络教学资源，由于网络带宽和网络速度的原因，大多数是一些静止的图片或文字。IPv4迁移到IPv6后，许多网络教学资源提供者将提供更加丰富多彩的教学资源，如音频、视频、动画等。同时由于IP地址的增加，提供教学资源的网站相应增加，获得知识的途径也将相应增加。
　　（3）具备更好的交互性。IPv6更好地支持实时视音频信息的传输,同时加强了组播功能和对信息流的支持功能。将组播技术应用在远程教育的学习支持服务系统中是解决远程交互问题的关键，以视频会议系统为主的实时在线远程教育和以学生为主的自主式远程教育两种方式可以有机地组合起来，视频会议系统能够在分布于不同地区的多个教室之间实时地传送教学现场的图像和声音，使远程教育的教育质量得到提高。
　　（4）保障教学资源的安全。对于教学资源的提供者来说，教学资源的安全性是一个十分重要的课题，IPv6通过身份验证头(AH)和封装安全性净荷(ESP)头来实现身份验证和安全性，包括安全密码传输、加密和数据包的数字签名。
　　（5）为远程考试提供了条件。随着IPv6互联网的建立，远程监控系统得以实现，考试就可以采取多方位网络视频监控的方式进行，教师通过网络直接和学生进行网上“面对面”的对话，教师能看到学生的一举一动，保证了考试的真实有效。这和目前的教师实地监考几乎没有区别。
　　（6）提高了远程教学的覆盖率。由于IPv6组播地址范围巨大，世界上任何一个人都能拥有一个独立的属于某个组播组的IP地址，这就确保了每位学员都能连接到Internet进行学习。
　　3．Ipv6在远程教学模式中的作用
　　（1）实现网络实时教学。由于IPv6改变了原有的数据传输和报文分割方式，使得在相同的网络带宽上可以运行更多的数据，从而使得视频、音频流媒体能够在普通网络中传输。这就使网络教育有望从单向交流转向双向互动。另外，学习者还可以通过视频点播、虚拟教室等，实现真正意义上的个性化教学和远程沉浸式教学，这无疑将有助于提高远程教育的质量。由于组播的优势和技术的成熟，将其应用于现代远程教育是完全可行的。
　　（2）实现实时同步教学。教师在电子教室进行现场讲授或报告，经过摄像系统和调制系统处理成数字信号后，被送至组播源服务器，由IGMP（互联网组管理协议）来建立和维护源服务器和组播成员的关系，将数据信号传输到组播成员，远程学习者利用PC机可以实现实时听讲。由于组播使用了IPv6的报文格式，其传播速率较快，信号延迟较小，教学效果会更加理想。
　　（3）实现异步教学。远程教育中心制作的学习资源(视频、音频、图像、动画和文本等内容)也可以通过教学服务器传到组播服务器，以组播方式发给各成员，远程学习者可以下载到本地硬盘进行学习。
　　将IPv6应用到远程教学中，会给远程教育带来巨大的推动作用，但任何技术都有其局限性和不尽如人意的地方，IPv6组播也一样存在着需要提高和完善之处，比如对不可靠信息包的复制不仅会浪费一定的网络带宽，还会影响系统的安全性。毋庸置疑的是，随着Internet的发展，组播技术必将促进现代远程教育的新发展。
　　（作者单位：广东深圳市盐田区教育局）

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