基于IPv6組播技術(shù)校園網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)設(shè)計(jì)

許滸

摘要：基于IPv6組播技術(shù)的優(yōu)勢(shì)性，結(jié)合IPv6數(shù)字化校園高清視頻流媒體服務(wù)需求，對(duì)IPv6數(shù)字化校園高清視頻流媒體的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了詳細(xì)的分析和研究，并通過模擬仿真的方式進(jìn)行測(cè)試，為下一步實(shí)施提供理論與實(shí)踐基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：IPv6；組播；數(shù)字化校園網(wǎng)；視頻

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2016）25-0037-02

云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、翻轉(zhuǎn)課堂等等一系列新的前沿科技和教學(xué)方式的出現(xiàn)，促進(jìn)現(xiàn)代教學(xué)模式的進(jìn)步和改變?；ヂ?lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展同時(shí)促進(jìn)了網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源平臺(tái)的建設(shè)潮流。在大數(shù)據(jù)時(shí)代，互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展成為了數(shù)據(jù)（音視頻等）信息的通信支持平臺(tái)，如今在數(shù)字化校園網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)中建立了種類繁多的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)帶寬提出了更高的要求，對(duì)網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)提出了更高的要求。

目前盛行的MOOCS教學(xué)對(duì)于常規(guī)的教學(xué)模式有很大的改革沖擊力，其核心高清的視頻點(diǎn)播/直播/互動(dòng)，該核心業(yè)務(wù)在IPv4網(wǎng)絡(luò)中大規(guī)模實(shí)施是幾乎沒有辦法實(shí)現(xiàn)。IPv6下一代互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議不僅能夠解決IPv4網(wǎng)絡(luò)中IP地址短缺現(xiàn)實(shí)矛盾問題，同時(shí)還具有地址空間編址管理、分組處理效率高、在移動(dòng)性、安全性以及QOS等方面支持有諸多明顯優(yōu)勢(shì)，其中的IPv6組播技術(shù)為高清視頻的應(yīng)用服務(wù)提供扎實(shí)的實(shí)施基礎(chǔ)條件。

1 IPv6數(shù)字校園網(wǎng)組播技術(shù)的重要性分析

目前IPv6技術(shù)在高校中逐漸升級(jí)有普及的發(fā)展趨勢(shì)，IPv6的相關(guān)研究及應(yīng)用也逐步開展。分析基于IPv6組播的高清視頻播放系統(tǒng)應(yīng)用所面臨著各種問題，針對(duì)這些問題設(shè)計(jì)可行的解決方案，對(duì)于提高下一代互聯(lián)網(wǎng)對(duì)高清流媒體業(yè)務(wù)的支持能力，對(duì)于數(shù)字化校園開展網(wǎng)絡(luò)視頻教學(xué)活動(dòng)具有重要意義。

1.1校園網(wǎng)視頻服務(wù)的特點(diǎn)

（1）數(shù)字校園網(wǎng)教學(xué)資源平臺(tái)上有大量的課程教學(xué)資源庫，資源庫中包含了各種教學(xué)音視頻（微課、動(dòng)畫）等課程資源信息，服務(wù)于老師正常教學(xué)，服務(wù)于學(xué)生課堂課后學(xué)習(xí)。服務(wù)于全校課程教學(xué)資源數(shù)據(jù)量大，所以對(duì)于校園視頻服務(wù)要求一定安全穩(wěn)定可靠。

（2）數(shù)字校園網(wǎng)中高清視頻媒體服務(wù)面向全校所有老師和學(xué)生，師生數(shù)量大，而且信息中包含大量多媒體信息。所以大容量、高速率的數(shù)據(jù)傳輸是數(shù)字校園網(wǎng)絡(luò)的一項(xiàng)重要要求。

（3）移動(dòng)終端產(chǎn)品普及率高，師生校內(nèi)外移動(dòng)辦公學(xué)習(xí)要求高。

（4）教學(xué)互動(dòng)是教學(xué)重要環(huán)節(jié)，數(shù)字校園視頻服務(wù)對(duì)于數(shù)據(jù)交互的實(shí)時(shí)性提出更高的要求。

1.2 IPv6組播技術(shù)的重要性

（1）地址范圍變大，提高教學(xué)覆蓋范圍：采用IPv6組播技術(shù)，可以分更多組（任何人都能擁有自己獨(dú)立的屬于某個(gè)組播組的IP地址），也可以每組中可以有更多IP地址可用，滿足移動(dòng)學(xué)習(xí)需求。

（2）網(wǎng)絡(luò)帶寬資源利用更充分：IPv6增加了增強(qiáng)的組播（Multicast）支持以及對(duì)流的支持（Flow Control），在IPv6組播網(wǎng)絡(luò)中， 大大提高了數(shù)據(jù)傳輸效率，降低了主干網(wǎng)擁塞概率，提高了網(wǎng)絡(luò)效率。

（3）安全更可靠：IPV6的關(guān)鍵特性就是身份認(rèn)證和隱私權(quán)，通過嚴(yán)密的安全機(jī)制和嚴(yán)格的身份認(rèn)證機(jī)制，保證了網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)的安全性和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的安全性，能夠更好地服務(wù)于具有高安全性和私密性的音視頻服務(wù)，為遠(yuǎn)程教育服務(wù)提供更大的空間。

（4）網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)性高：IPv6改變了原有的數(shù)據(jù)傳輸和報(bào)文分割方式，在充分利用網(wǎng)絡(luò)帶寬過程中傳輸更多的數(shù)據(jù)，滿足了網(wǎng)絡(luò)雙向互動(dòng)需求。

2 基于IPv6組播技術(shù)的校園流媒體的實(shí)現(xiàn)

2.1 IPv6網(wǎng)絡(luò)建設(shè)

進(jìn)行扁平化改造，增加高性能雙核心設(shè)備，支持IPV6、組播等新技術(shù)應(yīng)用，滿足數(shù)字校園及視頻教學(xué)應(yīng)用，關(guān)鍵設(shè)備雙機(jī)熱備，關(guān)鍵應(yīng)用雙機(jī)熱備，建立數(shù)據(jù)容災(zāi)中心，保證數(shù)據(jù)安全。

2.1.1 扁平化改造，配置高可靠雙核心交換，IPV6等新技術(shù)支持

2臺(tái)高性能數(shù)據(jù)中心核心交換機(jī)，支持?jǐn)?shù)據(jù)中心應(yīng)用；采用“大二層”扁平化設(shè)計(jì)，利用VSU構(gòu)建二層網(wǎng)絡(luò)，將多臺(tái)交換機(jī)虛擬成一臺(tái)交換機(jī)，組網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)化管理；支持IPv6、組播及基于QinQ/VLAN的全網(wǎng)專網(wǎng)等技術(shù)應(yīng)用。大規(guī)模的組播部署，采用PIM-SM的部署方式，用戶根據(jù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、用戶分布的情況，選擇RP節(jié)點(diǎn)。

2.1.2 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下：

2.2 教學(xué)資源組播系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.2.1 教學(xué)資源組播系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

組播服務(wù)融入Moodle開源網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源平臺(tái)搭建在IPv6網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，主要涉及DNS服務(wù)配置、WEB服務(wù)配置、數(shù)據(jù)庫服務(wù)配置、Moodle平臺(tái)構(gòu)建、網(wǎng)絡(luò)組播服務(wù)配置等相關(guān)配置工作。

2.2.2 教學(xué)資源組播系統(tǒng)仿真實(shí)現(xiàn)

模擬測(cè)試網(wǎng)絡(luò)環(huán)境搭建說明：在GNS3仿真環(huán)境中用三臺(tái)路由器R1/R2/R3模擬IPV6組播網(wǎng)絡(luò)（OSPF路由協(xié)議實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互通）；CLOUD1模擬組播服務(wù)器；CLOUD2模擬組播客戶端。

IPV6組播網(wǎng)絡(luò)配置要點(diǎn)：?jiǎn)⒂媒M播功能、網(wǎng)絡(luò)接口配置PIM-DM組播協(xié)議、客戶端接口配置PIM SILENT及MLD，數(shù)據(jù)鏈路層交換設(shè)備配置MLD Snooping（組播偵聽者發(fā)現(xiàn)協(xié)議窺探）。

組播服務(wù)器配置要點(diǎn)：在LINUX平臺(tái)上部署VCL組播服務(wù)器提供組播媒體源。

組播客戶端配置要點(diǎn)：IPv6地址配置，windows系統(tǒng)中VCL訪問流媒體組播服務(wù)器。

3 結(jié)束語

IPv6技術(shù)逐漸普及及形成了典型的規(guī)模應(yīng)用，對(duì)現(xiàn)行的IPv4網(wǎng)絡(luò)升級(jí)性擴(kuò)展，除了解決了地址容量缺乏的問題，同時(shí)強(qiáng)化了IPv6組播功能重要性。IPv6組播應(yīng)用技術(shù)，提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量，對(duì)于大量高質(zhì)量媒體（特別是高清音視頻）應(yīng)用質(zhì)量有很大提高。在IPv6數(shù)字智慧校園網(wǎng)環(huán)境中對(duì)于大規(guī)模的教學(xué)現(xiàn)場(chǎng)直播、流媒體視頻課件、課程視頻點(diǎn)播、教學(xué)文件（作業(yè)）上傳下載等應(yīng)用就能比較完美實(shí)現(xiàn)。同時(shí)IPv6的QoS以及流標(biāo)簽等諸多優(yōu)點(diǎn)可以提高傳輸質(zhì)量，減小傳輸延時(shí)和抖動(dòng)，為校園網(wǎng)用戶提供了穩(wěn)定、可控、可管、可擴(kuò)展的大規(guī)模組播服務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 龍貴.IPV6在Moodle教學(xué)平臺(tái)中的應(yīng)用[J].昆明大學(xué)學(xué)報(bào)，2008.

[2] 張軒，趙慶國.基于的高清視頻系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與性能分析[J].大連理工大學(xué)學(xué)報(bào)，.2005.

[3] 吳東軍.IPv6 技術(shù)特點(diǎn)及其發(fā)展趨勢(shì)[M].山東通信技術(shù)，2003.

[4] 龍艷軍，歐陽建權(quán)，俞佳曦.基于 GNS3 和 VMware 的虛擬網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成實(shí)驗(yàn)室研究[J]. 實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2013，30（2）：90-93.