IPv6 在水利部門戶網(wǎng)站群中的應(yīng)用

楊 非，花基堯，劉慶濤，姚 葳，楊 柳，胡亞麗，魏永靜，李珊珊，王昊源，陳國(guó)旭

（1. 水利部水文局（水利信息中心），北京 100053；2. 北京金水信息技術(shù)發(fā)展有限公司，北京 100053；3. 北京北科博研科技有限公司，北京 100053）

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IPv6 在水利部門戶網(wǎng)站群中的應(yīng)用

楊 非1，花基堯1，劉慶濤1，姚 葳2，楊 柳2，胡亞麗2，魏永靜2，李珊珊2，王昊源2，陳國(guó)旭3

（1. 水利部水文局（水利信息中心），北京 100053；2. 北京金水信息技術(shù)發(fā)展有限公司，北京 100053；3. 北京北科博研科技有限公司，北京 100053）

摘 要：隨著互聯(lián)網(wǎng)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，IPv4 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議自身問題正逐漸凸顯，地址空間日趨不足。系統(tǒng)介紹 IPv6 在水利部門戶網(wǎng)站群中的應(yīng)用，重點(diǎn)解決由 IPv4 向 IPv6 轉(zhuǎn)化遷移中的技術(shù)問題，有效應(yīng)對(duì) IPv6 與 IPv4在一段時(shí)間內(nèi)相互共存的困擾。其對(duì)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、應(yīng)用系統(tǒng)的升級(jí)改造，對(duì)類似項(xiàng)目建設(shè)具有重要借鑒意義。

關(guān)鍵詞：IPv4；IPv6；協(xié)議；路由

0 引言

互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議是互聯(lián)網(wǎng)在設(shè)備之間發(fā)送信息時(shí)使用的標(biāo)識(shí)系統(tǒng)，目前全球使用的 IP 地址主要基于1977 年創(chuàng)建的互聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議 IPv4。無論是電腦，手機(jī)或是任何數(shù)碼設(shè)備只要想上網(wǎng)就必須有 IP地址。IPv4 地址為 32 比特，采用 xxx.xxx.xxx.xxx形式，x 在 0～255 中取值，所允許的 IP 地址約為43 億個(gè)[1]。IPv4 的創(chuàng)建者，當(dāng)時(shí)認(rèn)為 43 億個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址肯定是能夠滿足一切可能的需求。但現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展速度已經(jīng)超乎人類想象，這股互聯(lián)網(wǎng)大潮把一切東西都打上了網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)簽。原有的 IPv4 協(xié)議面臨著一些難以解決的問題，比如地址空間耗盡，路由表爆炸等，同時(shí) IP 應(yīng)用的擴(kuò)展對(duì) IP 本身也提出了新的要求，例如因特網(wǎng)上多媒體信息傳播，移動(dòng)用戶的網(wǎng)絡(luò)接入等，都為 IP 的研究開辟了新的空間。新開發(fā)出來的 IPv6 協(xié)議，不但解決了舊版本的問題，而且還給 IP 帶來了一些新的特性，使 IP 協(xié)議在地址管理、移動(dòng)性、安全及多媒體支持方面都有巨大的靈活性。

2013 年水利部網(wǎng)絡(luò)環(huán)境啟動(dòng)了 IPv6 升級(jí)工作[2]，一方面要對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境升級(jí)，另一方面需要對(duì)水利部門戶網(wǎng)站群現(xiàn)有網(wǎng)站應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)，包括對(duì)操作系統(tǒng)、網(wǎng)站發(fā)布服務(wù)器軟件、網(wǎng)站應(yīng)用服務(wù)器軟件、網(wǎng)站發(fā)布模板、定制開發(fā)應(yīng)用程序、應(yīng)用開發(fā)接口等的升級(jí)和測(cè)試等工作，從而確保網(wǎng)絡(luò)環(huán)境升級(jí)后與現(xiàn)有應(yīng)用的兼容和正常運(yùn)行。

IPv6 在水利部門戶網(wǎng)站群的應(yīng)用，首先按照從底層到上層的順序分階段完成應(yīng)用的改造，即先從操作系統(tǒng)到應(yīng)用服務(wù)器再到應(yīng)用軟件逐個(gè)完成改造，其次對(duì)外網(wǎng)網(wǎng)站服務(wù)和內(nèi)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)改造。再次對(duì)水利部門戶網(wǎng)站主站和子站的靜態(tài)發(fā)布、交互應(yīng)用、后臺(tái)網(wǎng)站 CMS 管理系統(tǒng)改造[3]。應(yīng)用改造的優(yōu)先級(jí)為先從服務(wù)類到管理類再到安全保障及通訊類應(yīng)用，即根據(jù)應(yīng)用的重要性，從網(wǎng)站內(nèi)容發(fā)布及網(wǎng)站互動(dòng)應(yīng)用服務(wù)開始，再逐步完成后臺(tái)網(wǎng)站內(nèi)容管理及防篡改等安全系統(tǒng)的改造。

1 網(wǎng)站群系統(tǒng)架構(gòu)

IPv6 的應(yīng)用系統(tǒng)升級(jí)改造工作包括操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、服務(wù)器、外部服務(wù)等，具體如下：

1）操作系統(tǒng) IPv6 支持改造。包括對(duì) Windows 2000，Windows 2003 及 HP Unix 操作系統(tǒng)的 IPv6 支持改造。

2）數(shù)據(jù)庫服務(wù)器支持改造。包括對(duì) SQL Server，TRS Server 及 My SQL 的 IPv6 支持改造。

3）應(yīng)用服務(wù)器支持改造。包括對(duì) Apache 及Tomcat 應(yīng)用服務(wù)器的 IPv6 支持改造。

4）網(wǎng)站對(duì)外服務(wù)及管理應(yīng)用支持改造。包括對(duì)TRS WCM，TRS Server，圖片庫及網(wǎng)站防篡改應(yīng)用系統(tǒng)的 IPv6 支持改造。

水利部門戶網(wǎng)站群應(yīng)用系統(tǒng)架構(gòu)如圖 1 所示。

圖 1 水利部門戶網(wǎng)站群應(yīng)用系統(tǒng)架構(gòu)圖

根據(jù)對(duì)目前水利部門戶網(wǎng)站群應(yīng)用服務(wù)現(xiàn)狀分析[4]，水利部門戶網(wǎng)站群應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)從系統(tǒng)架構(gòu)的角度自下到上依次可以劃分為：操作系統(tǒng)層、數(shù)據(jù)庫層、應(yīng)用服務(wù)層、應(yīng)用系統(tǒng)層，應(yīng)用系統(tǒng)層面按功能可以劃分為網(wǎng)站服務(wù)類應(yīng)用、網(wǎng)站管理類應(yīng)用、安全保障類應(yīng)用及通訊類應(yīng)用。水利部門戶網(wǎng)站群應(yīng)用服務(wù)配置如表 1 所示。

表 1 水利部門戶網(wǎng)站群應(yīng)用服務(wù)配置如表

2 應(yīng)用系統(tǒng)改造

為實(shí)現(xiàn)水利部門戶網(wǎng)站群應(yīng)用系統(tǒng)對(duì) IPv4/IPv6協(xié)議的雙棧支持[5]，需對(duì)系統(tǒng)由上而下逐層改造，每一層均要采用技術(shù)論證、搭建模擬環(huán)境、實(shí)驗(yàn)測(cè)試、生產(chǎn)環(huán)境數(shù)據(jù)備份、生產(chǎn)環(huán)境改造、測(cè)試驗(yàn)證、正式切換等，最終實(shí)現(xiàn)在不影響生產(chǎn)環(huán)境的目標(biāo)下實(shí)現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì) IPv6 的支持。

1）搭建模擬環(huán)境。模擬生產(chǎn)環(huán)境搭建測(cè)試機(jī)，包括生產(chǎn)環(huán)境的應(yīng)用軟件和一部分測(cè)試數(shù)據(jù)。

2）實(shí)驗(yàn)測(cè)試。對(duì)改造對(duì)象進(jìn)行軟件升級(jí)及參數(shù)配置，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行 IPv6 訪問互通性驗(yàn)證。

3）生產(chǎn)環(huán)境數(shù)據(jù)備份。生產(chǎn)環(huán)境改造前對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行完全備份。

4）生產(chǎn)環(huán)境改造。在業(yè)務(wù)空閑時(shí)段，在不中斷生產(chǎn)的前提條件下按照實(shí)驗(yàn)成功的操作步驟進(jìn)行生產(chǎn)環(huán)境相關(guān)軟件的升級(jí)改造。

5）測(cè)試驗(yàn)證。對(duì)改造后的應(yīng)用軟件進(jìn)行 IPv6支持的正確性驗(yàn)證測(cè)試。

6）正式切換。測(cè)試完成后根據(jù)條件將改造的軟件服務(wù)切換到生產(chǎn)環(huán)境。

2.1 操作系統(tǒng)

水利部門戶網(wǎng)站群應(yīng)用運(yùn)行的操作系統(tǒng)為Windows 2000/2003 Server，全文檢索服務(wù)器運(yùn)行的操作系統(tǒng)為 HP Unix Server。Windows 2000 Server 通過相應(yīng) IPv6 協(xié)議棧配置實(shí)現(xiàn)對(duì) IPv6 的網(wǎng)絡(luò)支持，Windows 2003 Server 系統(tǒng)支持 IPv6 協(xié)議，因此可以直接進(jìn)行相關(guān)配置。HP Unix 則根據(jù)版本下載相應(yīng)的IPv6 安裝包進(jìn)行安裝配置。

2.2 應(yīng)用服務(wù)器軟件

水利部門戶網(wǎng)站群應(yīng)用大部分為 B/S 架構(gòu)，少量應(yīng)用為 C/S 架構(gòu)。對(duì)于 B/S 架構(gòu)的應(yīng)用軟件需要對(duì)應(yīng)用服務(wù)器進(jìn)行升級(jí)改造，使其能夠支持 IPv6 地址解析。目前水利部門戶網(wǎng)站群使用的應(yīng)用服務(wù)器包括：IIS，Apache 及 Tomcat[6]。

1）IIS 發(fā)布服務(wù)器。水利部門戶網(wǎng)站群有少數(shù)部分信息采用 IIS 進(jìn)行發(fā)布，IIS 發(fā)布服務(wù)器作為 Windows 2000/2003 Server 的一項(xiàng)服務(wù)，可隨Windows 的升級(jí)同時(shí)完成對(duì) IPv6 的支撐，不需進(jìn)行額外的配置工作。

2）Apache 發(fā)布服務(wù)器。水利部門戶網(wǎng)站群絕大部分信息采用 Apache 服務(wù)器進(jìn)行靜態(tài)頁信息發(fā)布，目前版本不支持 IPv6 協(xié)議，因此對(duì)客戶端請(qǐng)求的 IPv6 地址請(qǐng)求不能解析，需要對(duì) Apache 軟件進(jìn)行升級(jí)，同時(shí)在 Apache 配置中完成 Web 服務(wù)器的 IPv6地址監(jiān)聽設(shè)置。

3）Tomcat 應(yīng)用服務(wù)器。水利部門戶網(wǎng)站群應(yīng)用大部分都采用 J2EE 平臺(tái)開發(fā)，Web 應(yīng)用服務(wù)器使用的是 Tomcat，需要配置更新支持 IPv6 協(xié)議的Tomcat，啟動(dòng) Tomcat 軟件 IPv6 支持功能，配置更新應(yīng)用程序使用的數(shù)據(jù)庫驅(qū)動(dòng)包支持 IPv6 協(xié)議，配置更新數(shù)據(jù)庫鏈接字符串 URL 的寫法。

2.3 數(shù)據(jù)庫服務(wù)器

水利部門戶網(wǎng)站群應(yīng)用系統(tǒng)使用的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫包括 MS SQL Server，MY SQL 及 Oracle。MS SQL Server 2005 已經(jīng)開始支持 IPv6 協(xié)議，目前水利部使用的是 SQL Server 2000，因此需要升級(jí)至 SQL Server 2005 及以上版本。MY SQL 需要配置 IPv6 的軟件包實(shí)現(xiàn)對(duì) IPv6 的支持[7]。

TRS Server 作為網(wǎng)站內(nèi)容全文檢索數(shù)據(jù)庫，目前 TRS Server 還無法實(shí)現(xiàn)對(duì) IPv6 協(xié)議棧的支持，需要修改數(shù)據(jù)庫開發(fā)接口和客戶端檢索日志 2 個(gè)部分模塊，實(shí)現(xiàn)全文檢索應(yīng)用與網(wǎng)關(guān)應(yīng)用調(diào)用接口連接全文數(shù)據(jù)庫，同時(shí)記錄有 IP 地址信息的客戶端檢索請(qǐng)求。

2.4 服務(wù)類應(yīng)用

水利部門戶網(wǎng)站群對(duì)互聯(lián)網(wǎng)用戶提供信息、辦事、互動(dòng)等綜合網(wǎng)站服務(wù)，支撐相關(guān)服務(wù)的應(yīng)用包括網(wǎng)站群信息發(fā)布、圖片庫、視頻、檢索、訪談及問卷等互動(dòng)應(yīng)用。服務(wù)類應(yīng)用采用 J2EE 技術(shù)構(gòu)架，該部分需要對(duì)應(yīng)用底層代碼進(jìn)行改造，使其能夠支持 IPv6 地址解析及記錄[8]。

1）網(wǎng)站發(fā)布。水利部門戶網(wǎng)站群主站及子站采用靜態(tài)頁面的形式發(fā)布信息，因此需要對(duì)內(nèi)容管理平臺(tái)（TRS WCM）中的頁面模板逐個(gè)檢查，確保不出現(xiàn) IPv4 地址鏈接及 Javascript 中不出現(xiàn)基于 IPv4地址格式的判斷，統(tǒng)一將其修改成域名或兼容 IPv4 及 IPv6 處理形式。

2）圖片庫。水利部門戶網(wǎng)站群的圖片是基于.net 平臺(tái)開發(fā)的動(dòng)態(tài)應(yīng)用，數(shù)據(jù)庫基于 SQL Server。需要對(duì)對(duì)數(shù)據(jù)庫驅(qū)動(dòng)升級(jí)、修改應(yīng)用程序中數(shù)據(jù)庫配置。

3）視頻點(diǎn)播。水利部主站視頻點(diǎn)播采用 Java 開發(fā)，數(shù)據(jù)庫基于 SQL Server 的產(chǎn)品。目前視頻點(diǎn)播系統(tǒng)基于 IPv4 協(xié)議開發(fā)，采用單播的技術(shù)實(shí)現(xiàn)。應(yīng)用 IPv6 后網(wǎng)絡(luò)能更好地支持各種端到端及多媒體業(yè)務(wù)，對(duì)于 VOD 視頻點(diǎn)播應(yīng)用，通過采用 IPv6 的組播技術(shù)，提供更優(yōu)的視頻質(zhì)量和更快的瀏覽速度。

4）WAS 檢索。水利部門戶網(wǎng)站群檢索采用TRS WAS 實(shí)現(xiàn)，數(shù)據(jù)通過 TRS 網(wǎng)關(guān)接口從 Oracle 同步到 TRS 全文檢索數(shù)據(jù)庫中。此部分需要針對(duì) IPv6 對(duì) TRS WAS 開發(fā)接口、應(yīng)用程序、地址配置、發(fā)布模塊等做相應(yīng)協(xié)議支持升級(jí)改造工作。

5）網(wǎng)站問卷調(diào)查。水利部門戶網(wǎng)站群?jiǎn)柧碚{(diào)查應(yīng)用的配置參數(shù)部分需修改其連接 WCM 地址格式部分，使其支持 IPv6 格式，問卷調(diào)查應(yīng)用部分對(duì)于客戶端的 IP 地址記錄也需要修改為支持 IPv6 地址格式。

6）網(wǎng)站表單。水利部門戶網(wǎng)站群表單應(yīng)用的配置參數(shù)部分需修改其連接 WCM 地址格式部分，使其支持 IPv6 格式。

7）網(wǎng)站嘉賓訪談。水利部門戶網(wǎng)站群嘉賓訪談應(yīng)用的配置參數(shù)部分需修改其連接 WCM 地址格式部分，使其支持 IPv6 格式。對(duì)于后臺(tái)訪客客戶端地址的記錄部分也需要修改為支持 IPv6 地址格式。

8）網(wǎng)站郵件訂閱。水利部門戶網(wǎng)站群郵件訂閱應(yīng)用的配置參數(shù)部分需修改其連接 WCM 地址格式部分，使其支持 IPv6 格式。

2.5 管理類應(yīng)用

水利部門戶網(wǎng)站群通過網(wǎng)站內(nèi)容協(xié)作平臺(tái)及部分定制開發(fā)的應(yīng)用程序支撐水利部門戶網(wǎng)站群的信息更新和管理維護(hù)。管理類應(yīng)用采用 B/S 結(jié)構(gòu)和J2EE 技術(shù)構(gòu)架，該部分需要對(duì)應(yīng)用底層代碼進(jìn)行改造，使其能夠支持 IPv6 協(xié)議。

1）網(wǎng)站內(nèi)容協(xié)作平臺(tái)。水利部門戶網(wǎng)站群內(nèi)容管理平臺(tái)使用的是 TRS WCM 內(nèi)容協(xié)作平臺(tái)，在WCM 內(nèi)容協(xié)作平臺(tái)軟件中需要做以下配置使其兼容IPv6 地址格式：

a. 配置 WCM 部分參數(shù)。包括數(shù)據(jù)庫鏈接、CKM 服務(wù)器鏈接及同信息報(bào)送等軟件的接口地址。

b. 配置站點(diǎn)部分屬性。包括發(fā)布 FTP 地址，升級(jí)相應(yīng) FTP 軟件，支持 IPv6 地址。

c. 配置與 WCM 其他互動(dòng)選件的部分參數(shù)。

2）信息報(bào)送統(tǒng)計(jì)。信息報(bào)送應(yīng)用是實(shí)現(xiàn)外網(wǎng)投稿到網(wǎng)站群內(nèi)容管理平臺(tái)的應(yīng)用系統(tǒng)，是基于 WCM二次開發(fā)的應(yīng)用。要實(shí)現(xiàn)與 IPv6 的兼容，也應(yīng)當(dāng)完成其參數(shù)配置部分，包括數(shù)據(jù)庫鏈接、WCM 服務(wù)器軟件的接口地址等部分的改造。

3）定制開發(fā)的應(yīng)用程序及接口。對(duì)于水利部門戶網(wǎng)站群定制開發(fā)的應(yīng)用程序，如一些數(shù)據(jù)交換應(yīng)用需要進(jìn)行改造升級(jí)。應(yīng)用程序本身代碼中如有 IP處理及判斷的部分需要更改成支持 IPv4/IPv6 格式，與第三方應(yīng)用提供數(shù)據(jù)交換接口的需要將接口參數(shù)IP 部分修改為支持 IPv4/IPv6 協(xié)議。

2.6 安全保障類應(yīng)用

水利部門戶網(wǎng)站群使用網(wǎng)站防篡改軟件（Iguard）保護(hù)外部網(wǎng)站文件，防止非法篡改，針對(duì)IPv6 應(yīng)用，需要對(duì)其參數(shù)配置、文件監(jiān)控及傳輸部分涉及的程序進(jìn)行改造，包括服務(wù)器端和客戶端。

3 應(yīng)用測(cè)試

經(jīng)第三方測(cè)試，水利部網(wǎng)站群 IPv6 應(yīng)用改造完成后，接入任何運(yùn)營(yíng)商的 IPv6 網(wǎng)絡(luò)能夠正常訪問網(wǎng)站群并正常瀏覽網(wǎng)站的信息及使用各項(xiàng)服務(wù)，系統(tǒng)順利通過 7×24 h 穩(wěn)定性測(cè)試，中途未出現(xiàn)宕機(jī)、無法訪問等異常情況，以下僅選擇 HTTP 連接、鏈接資源與文件資源測(cè)試。

3.1 HTTP 連接測(cè)試

HTTP 連接測(cè)試檢查 HTTP 協(xié)議是否正常工作，通過測(cè)試儀向網(wǎng)頁服務(wù)器請(qǐng)求 HTTP 連接，測(cè)試結(jié)果如表 2 所示。

表 2 HTTP 連接測(cè)試表

3.2 鏈接資源測(cè)試

統(tǒng)計(jì)網(wǎng)站所有頁面域內(nèi)鏈接，域外鏈接及域內(nèi)IPv6 鏈接的比例。測(cè)試獲取所有頁面獲得所有鏈接的信息，統(tǒng)計(jì)域內(nèi)鏈接中支持 IPv6 訪問的鏈接占域內(nèi)連接的比例，測(cè)試結(jié)果如表 3 所示。

表 3 鏈接資源測(cè)試表

3.3 文件資源測(cè)試

統(tǒng)計(jì)網(wǎng)站服務(wù)器所有頁面域內(nèi)文件，域外文件及域內(nèi)文件支持 IPv6 的比例。測(cè)試獲取所有頁面文件的總數(shù)，測(cè)試下載首頁所有頁面文件的總數(shù)，并記錄文件下載的方式（IPv4 或 IPv6），統(tǒng)計(jì)所有頁面域內(nèi)文件支持 IPv6 下載的文件數(shù)量比例，測(cè)試結(jié)果如表 4 所示。

表 4 文件資源測(cè)試表

4 結(jié)語

IPv6 協(xié)議是互聯(lián)網(wǎng)的新一代通信協(xié)議，水利部網(wǎng)站群由 IPv4 向 IPv6 的過渡過程，涉及從網(wǎng)絡(luò)層到應(yīng)用層，從簡(jiǎn)單 Web 瀏覽到復(fù)雜 IPv4/IPv6 交互應(yīng)用的多層次改造工作。一定時(shí)期內(nèi) 2 個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間將會(huì)并存，而其中最關(guān)鍵的，是解決好兼容性問題，實(shí)現(xiàn)平滑過渡，最終實(shí)現(xiàn) IPv6 網(wǎng)絡(luò)的全面覆蓋，所以該技術(shù)的研究與應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

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Application of IPv6 Protocol in Web Portals of Ministry of Water Resources

YANG Fei1, HUA Jiyao1, LIU Qingtao1, YAO Wei2, YANG Liu2, HU Yali2, WEI Yongjing2, LI Shanshan2, WANG Haoyuan2, CHEN Guoxu3
(1. Water Information Center, the Ministry of Water Resources, Beijing 100053, China；2. Beijing Jinshui Information Technology Development Co., Ltd., Beijing 100053, China；3. Beijing BeikTech-Dr.Research Technology Co. Ltd., Beijing 100053, China)

Abstract:With the rapid development of Internet and computer technology, the problem of IPv4 network protocol is becoming more and more prominent. And the address space is becoming less and less. This paper describes the application of IPv6 in the water resources department portal group, focusing on solving the technical problems from the IPv4 to IPv6 transformation and migration, and effectively deals with the IPv4 and IPv6 in a period of mutual coexistence of the troubles. Its upgrade to the network environment and application systems has an important reference for the construction of similar projects.

Key words:IPv4; IPv6; protocol; routing

中圖分類號(hào)：TP393

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1674-9405(2016)02-0040-05

收稿日期：2015-10-30

作者簡(jiǎn)介：楊 非（1982-） 男，山東濰坊人，工程師，主要從事水利信息化及網(wǎng)站建設(shè)工作。