隧道技术实现IPv6协议下网络监控

论文摘要

作为一名中国普通网民,你是否正感受到IP地址短缺所带来的压力?十几台甚至更多计算机共用一个公网IP地址利用NAT(网络地址翻译)技术共享上网,为了启用FTP服务器需要端口映射;为了提高下载速度,需要启用VNN(虚拟本地网);为了ⅡS服务需要进行地址映射等等。诸多的网络弊端都将随着互联网协议的升级而消失,IPv6正是网络升级的新网络协议版本,并且IPv6还将带来更多的优势。 随着PDA(掌上电脑)、无线设备、3G电话、智能汽车、智能家电的数量激增,对这些设备的控制和相互通信都会要求一个独立的IP地址,并且这个地址最好能自动配置的。对这些网络要求目前的IPv4网络根本无能为力,只有把网络升级为IPv6版本,利用ND(Neighbor Discovery)(邻居发现机制)技术才可方便地解决移动节点的IP配置问题。 但新协议IPv6与IPv4并不完全兼容,IPv4与IPv6的共存将是未来互联网的特点。因此如何升级也将是今后互联网改造需要重点考虑的因素,本文阐述并比较了网络协议升级过程中各种升级换代技术的优劣。目前IPv6网络才刚刚起步,IPv6硬件设备稀缺,抛弃旧的硬件设备而大量推广IPv6网络是不明智的,但是构建IPv6实验网络条件十分复杂和昂贵,不利于IPv6网络的普及探索。本文利用路由网络Server来实现IPv6隧道转发,实现IPv6网络节点与IPv4网络主机的隧道通信。监控部分利用摄像头来实现网络视频图像的采集,利用DirectX SDK 9.0的DirectShow来捕获和显示视频图像信号,通过创建新的视频类实现视频的各个操作,利用Socket来提供网络IP组播传送。为了保证控制信息能准确无误的发送出去,控制通道采用可靠性高的TCP协议,而数据包通道用于视频图像的通信,IP组播数据包使用的是基于无连接的UDP协议。 本文首创利用软路由Server实现IPv6隧道机制转发数据包,并在普通实验条件下实现对下一代互联网的探索,成功地在网络监控应用系统中实现隧道模式下IP协议升级过渡实验,利用微软的SDK Direct Show来开发应用程序,具有较强的通用性。这为即将到来的IPv6网络作了一次极好的尝试,也为以后对数量众多的智能IP家电,移动网络手机,各种小型电器的网络开发和远程控制提供了一次理论和实践的探索,并具有较好的指导意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 IPv6网络协议产生的背景
• 1.2 IPv4协议所面临的主要问题
• 1.2.1 IP地址严重短缺
• 1.2.2 安全性
• 1.2.3 QoS（服务质量）
• 1.3 IPv6的发展历程
• 1.4 VPN简介
• 1.5 监控系统发展历程
• 1.6 国内外研究概况、水平及发展趋势
• 1.7 课题的研究意义和内容
• 1.7.1 课题意义
• 1.7.2 课题内容
• 第二章 从IPv4升级到IPv6
• 2.1 IPv6相对于IPv4的优点
• 2.1.1 新的报文格式
• 2.1.2 巨大的地址空间
• 2.1.3 对服务质量（QoS）的更好支持
• 2.1.4 全新的地址配置方式
• 2.1.5 内置安全性
• 2.1.6 邻居探索协议（Neighbor Discovery）
• 2.1.7 可扩展性
• 2.1.8 内置的移动性
• 2.2 IPv6基础
• 2.2.1 IPv6报文结构
• 2.2.1.1 IPv6基本报头
• 2.2.1.2 IPv6扩展报头
• 2.2.1.3 路由报头
• 2.2.2 IPv6上层协议相关问题
• 2.2.3 ICMPv6
• 2.2.3.1 ICMPv6差错报文
• 2.2.3.2 ICMPv6信息报文
• 2.2.4 多播侦听器探索MLD
• 2.2.5 Neighbor Discovery邻居发现机制
• 2.3 IPv6地址概述
• 2.3.1 IPv6地址表达方式
• 2.3.2 IPv6前缀
• 2.3.3 IPv6地址分配
• 2.3.4 地址类型
• 2.3.4.1 Unicast单播地址
• 2.3.4.2 Multicast组播地址
• 2.3.4.3 Anycast任播地址
• 2.4 IPv6的发展现状及其未来方向
• 2.4.1 从IPv4升级到IPv6的障碍——兼容性
• 2.4.2 IPv4升级到IPv6所还来的经济效益
• 2.4.3 何时IPv6占据网络主导
• 第三章 升级的各种方法介绍
• 3.1 IPv6发展阶段
• 3.2 IPv4过渡到IPv6的基本策略
• 3.2.1 隧道方式Tunnel
• 3.2.2 双协议栈方式（Dual Stack）
• 3.2.3 NAT-PT
• 3.3 IPv4网络与IPv6网络的通信
• 3.3.1 双协议栈模式
• 3.3.2 SIIT（Stateless IP/ICMP Translation）
• 3.3.2.1 SIIT的工作原理
• 3.3.3 NAT-PT
• 3.3.3.1 静态NAT-PT
• 3.3.3.2 动态NAT-PT
• 3.3.4 DSTM
• 3.3.5 SOCKs64
• 3.3.6 传输层中继
• 3.3.7 BIS
• 3.3.8 BIA
• 3.4 IPv6（跨IPv4）网络之间的通信
• 3.4.1 GRE隧道
• 3.4.2 手动隧道
• 3.4.3 IPv4兼容IPv6自动隧道
• 3.4.4 6t04隧道
• 3.4.4.1 6to4隧道的配置
• 3.4.4.2 6to4隧道工作原理分析
• 3.4.4.3 自动遂道特点
• 3.4.4.4 6t04中继
• 3.4.5 ISATAP隧道
• 3.4.6 6PE
• 3.4.7 6over4
• 3.4.8 Teredo
• 3.4.9 隧道代理
• 3.5 IPv6升级过渡技术总结
• 第四章 路由与VPN服务
• 4.1 VPN
• 4.2 路由与远程访问服务
• 4.3 VPN与路由服务实验
• 4.3.1 VPN路由实验网络拓扑结构
• 4.3.2 VPN计算机设置
• 4.4 IPv6路由功能的实现
• 4.4.1 IPv6路由
• 4.4.2 IPv6路由器
• 4.4.3 路由表
• 4.4.4 IPv6路由实验
• 第五章 Tunnel与VPN路由实验IPv6的孤岛通信
• 5.1 ISATAP
• 5.2 ISATAP隧道实验
• 5.3 双栈主机PC1和IPv6主机PC2的设置
• 5.4 软路由器的设置
• 5.5 软路由隧道的工作过程
• 第六章 视频监控系统实现
• 6.1 IPv6在VC下的编程
• 6.1.1 地址表示
• 6.1.2 IPV4/IPV6专用函数
• 6.1.3 VC在IPv6下编程的关键代码
• 6.2 视频监控系统
• 6.2.1 视频监控数据流流程
• 6.2.2 视频数据采集流程图
• 6.2.3 图像显示和播放
• 6.2.4 数据发送和接收
• 6.2.5 监控系统界面
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表论文
• 独创性声明
• 致谢