基于IPv6組播技術校園網絡視頻服務設計

許滸

摘要：基于IPv6組播技術的優勢性，結合IPv6數字化校園高清視頻流媒體服務需求，對IPv6數字化校園高清視頻流媒體的實現進行了詳細的分析和研究，并通過模擬仿真的方式進行測試，為下一步實施提供理論與實踐基礎。

關鍵詞：IPv6；組播；數字化校園網；視頻

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）25-0037-02

云計算、大數據、翻轉課堂等等一系列新的前沿科技和教學方式的出現，促進現代教學模式的進步和改變?；ヂ摼W技術的發展同時促進了網絡教學資源平臺的建設潮流。在大數據時代，互聯網發展成為了數據（音視頻等）信息的通信支持平臺，如今在數字化校園網絡平臺中建立了種類繁多的網絡應用服務，對于網絡帶寬提出了更高的要求，對網絡互動提出了更高的要求。

目前盛行的MOOCS教學對于常規的教學模式有很大的改革沖擊力，其核心高清的視頻點播/直播/互動，該核心業務在IPv4網絡中大規模實施是幾乎沒有辦法實現。IPv6下一代互聯網協議不僅能夠解決IPv4網絡中IP地址短缺現實矛盾問題，同時還具有地址空間編址管理、分組處理效率高、在移動性、安全性以及QOS等方面支持有諸多明顯優勢，其中的IPv6組播技術為高清視頻的應用服務提供扎實的實施基礎條件。

1 IPv6數字校園網組播技術的重要性分析

目前IPv6技術在高校中逐漸升級有普及的發展趨勢，IPv6的相關研究及應用也逐步開展。分析基于IPv6組播的高清視頻播放系統應用所面臨著各種問題，針對這些問題設計可行的解決方案，對于提高下一代互聯網對高清流媒體業務的支持能力，對于數字化校園開展網絡視頻教學活動具有重要意義。

1.1校園網視頻服務的特點

（1）數字校園網教學資源平臺上有大量的課程教學資源庫，資源庫中包含了各種教學音視頻（微課、動畫）等課程資源信息，服務于老師正常教學，服務于學生課堂課后學習。服務于全校課程教學資源數據量大，所以對于校園視頻服務要求一定安全穩定可靠。

（2）數字校園網中高清視頻媒體服務面向全校所有老師和學生，師生數量大，而且信息中包含大量多媒體信息。所以大容量、高速率的數據傳輸是數字校園網絡的一項重要要求。

（3）移動終端產品普及率高，師生校內外移動辦公學習要求高。

（4）教學互動是教學重要環節，數字校園視頻服務對于數據交互的實時性提出更高的要求。

1.2 IPv6組播技術的重要性

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

（2）網絡帶寬資源利用更充分：IPv6增加了增強的組播（Multicast）支持以及對流的支持（Flow Control），在IPv6組播網絡中， 大大提高了數據傳輸效率，降低了主干網擁塞概率，提高了網絡效率。

（3）安全更可靠：IPV6的關鍵特性就是身份認證和隱私權，通過嚴密的安全機制和嚴格的身份認證機制，保證了網絡傳輸數據的安全性和網絡服務器的安全性，能夠更好地服務于具有高安全性和私密性的音視頻服務，為遠程教育服務提供更大的空間。

（4）網絡實時性高：IPv6改變了原有的數據傳輸和報文分割方式，在充分利用網絡帶寬過程中傳輸更多的數據，滿足了網絡雙向互動需求。

2 基于IPv6組播技術的校園流媒體的實現

2.1 IPv6網絡建設

進行扁平化改造，增加高性能雙核心設備，支持IPV6、組播等新技術應用，滿足數字校園及視頻教學應用，關鍵設備雙機熱備，關鍵應用雙機熱備，建立數據容災中心，保證數據安全。

2.1.1 扁平化改造，配置高可靠雙核心交換，IPV6等新技術支持

2臺高性能數據中心核心交換機，支持數據中心應用；采用“大二層”扁平化設計，利用VSU構建二層網絡，將多臺交換機虛擬成一臺交換機，組網拓撲結構，簡化管理；支持IPv6、組播及基于QinQ/VLAN的全網專網等技術應用。大規模的組播部署，采用PIM-SM的部署方式，用戶根據網絡結構、用戶分布的情況，選擇RP節點。

2.1.2 網絡拓撲結構如下：

2.2 教學資源組播系統設計

2.2.1 教學資源組播系統結構設計

組播服務融入Moodle開源網絡教學資源平臺搭建在IPv6網絡環境中，主要涉及DNS服務配置、WEB服務配置、數據庫服務配置、Moodle平臺構建、網絡組播服務配置等相關配置工作。

2.2.2 教學資源組播系統仿真實現

模擬測試網絡環境搭建說明：在GNS3仿真環境中用三臺路由器R1/R2/R3模擬IPV6組播網絡（OSPF路由協議實現網絡互通）；CLOUD1模擬組播服務器；CLOUD2模擬組播客戶端。

IPV6組播網絡配置要點：啟用組播功能、網絡接口配置PIM-DM組播協議、客戶端接口配置PIM SILENT及MLD，數據鏈路層交換設備配置MLD Snooping（組播偵聽者發現協議窺探）。

組播服務器配置要點：在LINUX平臺上部署VCL組播服務器提供組播媒體源。

組播客戶端配置要點：IPv6地址配置，windows系統中VCL訪問流媒體組播服務器。

3 結束語

IPv6技術逐漸普及及形成了典型的規模應用，對現行的IPv4網絡升級性擴展，除了解決了地址容量缺乏的問題，同時強化了IPv6組播功能重要性。IPv6組播應用技術，提高了數據傳輸的質量，對于大量高質量媒體（特別是高清音視頻）應用質量有很大提高。在IPv6數字智慧校園網環境中對于大規模的教學現場直播、流媒體視頻課件、課程視頻點播、教學文件（作業）上傳下載等應用就能比較完美實現。同時IPv6的QoS以及流標簽等諸多優點可以提高傳輸質量，減小傳輸延時和抖動，為校園網用戶提供了穩定、可控、可管、可擴展的大規模組播服務。

參考文獻：

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