青岛大学 IPv6 网络设计以及部署的一点经验

最近青岛大学在部分教学楼中部署了 IPv6 实验网 （学生宿舍区以及 WLAN 暂时未覆盖）。 IPv6 的部署有一些独特的挑战，从老旧设备无法支持到 IPv6 动态路由协议需要单独配置以及地址规划与 IPv4 的方式迥异，一切都带来了较大的挑战。

好消息是，这是一个有零技术债的平台，至少可以从零开始，把 IPv4 部署中的教训吸取并采用。

最根本的挑战，是 IPv6 的地址规划方法。 CERNET 分配了一个 /48 的地址空间，因此实际的分配必须要进行精细化——为了使用 SLAC 功能，每个交换机上最小为 /64，因此只有 2^16 个 /64 可以分配。为了考虑今后的扩展性，规定每个楼宇/楼宇交换机独占一个 /60，以备在接下来三十年中的地址需求。

关于每个楼的地址需求，可以简单的进行估算。考虑到今后的传感器、物联网设备需求，每个楼层可能会有上百到上千个此类设备。在楼层满载时，每个教室大约可容纳 80 人，每个楼的容量在万人以内。假设每人携带十部联网设备，每个楼的地址需求量为十万到几十万级别。当然，一个 /64 现在看起来依然足够，但是为了避免犯“预测未来”的愚蠢错误，多分配一些又何妨?

分配 IPv6 地址的核心考虑便是如何最大程度确保地址利用率以及可扩展性。这里，考虑到青岛大学的实际情况，首先分配成几个大的区域——核心网、西院、东院、师范学院、东校区、中心宿舍区、东校区宿舍区。

在 IPv6 地址分配中，另一个考虑点便是为了容易阅读以及管理，地址应对其到单个字母。因此，从 /48 开始，分配对齐到字母时， prefix 长度应为 52, 56, 60, 64；分别对应第 9、10、11、12 位地址。

为了更好的扩展性，分配地址时，先把地址均等分为 4 或 8 或 16 份，粗略的将每个功能对应的地址数量需求进行整理，并进行分配。结合青岛大学的实际情况，将地址分为八扇区、每扇区为两个 /52 时，可以得到较好的利用。这八个扇区分别为核心网、西院、东院、师范学院、东校区、其他小型园区、宿舍区、互联区。

这种规划方式的好处是，即使当前情况下该功能区域不会用到这么多地址，在之后需要更多地址时，此区块拥有接下来的一部分连续未分配预留地址，也会更方便路由的 summarization. 接下来的楼宇分配也类似。下图为西院的分配表。

为了帮助追踪以及计算，使用电子表格是个不错的主意。这里，我使用了 =CONCAT(CONCAT('总分配'!$C$19, CONCAT(A6, "::")), CONCAT("/", C6))公式用于计算地址，你可以以它为基础构建你的电子表格。

在部署方面，首先的挑战是 IPv6 本身的支持。这对于我校使用的核心层设备并无任何挑战，华三也类似。

下一个挑战，其实来自于接入层。青岛大学拥有上百台接入层设备，大部分接入层设备的 IOS 版本老旧，因此作为前提条件，自动化升级变成了必要的。解决这个问题的方法有很多，常见的是使用网管软件，但由于没有购买带有这类高级功能的网管软件，因此使用 expect 来进行升级变成了次优解。

由于青岛大学也没有一份权威的接入层交换机列表，因此使用了 snmp 先扫描获取得到了所有的接入层设备列表。

下面的脚本展示了如何登陆交换机并执行命令：

#!/usr/bin/expect

set timeout 5
set hostname [lindex $argv 0]

set username "username"
set password "yourpassword"
set enablepassword "yourenablepassword"

spawn telnet $hostname

expect "Password:" {
  send "$password\n"

  expect ">" {
    send "en\n"
    expect "Password:"
    send "$enablepassword\n"
  }
}

expect "#" {
  send "show version\n"
  send "q\n"
}
interact

可以使用 for host in `cat hosts`; do ./upgrade $host; done 的方式进行处理。

除此之外，遇到的问题还包括互联地址的划分问题。这里的解，目前是使用地址中编码进去 VLAN ID 的。例如 Vlan 1234 = 0x4d2，因此 Vlan 1234 对应 2001:250:5823:04d2，由于 Vlan ID 最大为 4096，因此三位十六进制数正好足够编码 Vlan ID。

目前，运行了一段时间的 IPv6 网络情况正常。