《電子技術(shù)應(yīng)用》
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基于IPv6的Web建模的研究與探討

2009-07-10
作者：張 珊，陳建勛，王新剛

　　摘? 要： IPv4作為當(dāng)前Internet上使用最廣泛的第三層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，在取得巨大成功的同時(shí)，將面臨著IPv4地址嚴(yán)重匱乏的危機(jī)，而IPv6技術(shù)的應(yīng)運(yùn)而生使地址空間以及其他諸多優(yōu)點(diǎn)得到廣泛研究與應(yīng)用。目前，IPv6相關(guān)的基本協(xié)議已經(jīng)基本成熟，但在IPv6技術(shù)下，對(duì)于Web建模來(lái)說(shuō)，仍需要做深入的研究，以此推進(jìn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的良好發(fā)展。
??? 關(guān)鍵詞： IPv4；IPv6；Web建模

?

?? 目前，在互聯(lián)網(wǎng)上的相關(guān)應(yīng)用絕大多是構(gòu)建在IPv4之上的，隨著互聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展，全球IPv4地址將會(huì)使用完畢，IPv6的應(yīng)運(yùn)而生，使得地址空間有了較大增加。IPv4和IPv6在諸多方面的差異，如：地址結(jié)構(gòu)、地址配置、報(bào)文結(jié)構(gòu)、報(bào)文字段意義以及安全協(xié)議等使得原有Web建模方式需要進(jìn)行調(diào)整或改變。本文就當(dāng)前IPv6技術(shù)[1，2]的發(fā)展與IPv4技術(shù)進(jìn)行比較，以此探討和研究Web建模。
1?IPv6簡(jiǎn)介
??? 當(dāng)前，互聯(lián)網(wǎng)中所用的IP協(xié)議是IPv4版本的，該版本是在1981年由RFC791標(biāo)準(zhǔn)化的。而IPv6是“Internet Protocol Version 6”的縮寫(xiě)，被稱(chēng)作下一代互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，它是由IETF設(shè)計(jì)的用來(lái)替代現(xiàn)行的IPv4協(xié)議的一種新的IP協(xié)議，標(biāo)準(zhǔn)化工作始于1991年，主要部分在1996年完成，它的地址長(zhǎng)度為128位，其地址空間容量理論上是原IPv4的4倍。
　　IPv6是針對(duì)現(xiàn)有IPv4所存在的一些問(wèn)題和不足而提出的，同時(shí)在其他諸多方面也做了改進(jìn)，例如路由方面、自動(dòng)配置方面。此外，簡(jiǎn)化的報(bào)頭和靈活的擴(kuò)展，層次化的地址結(jié)構(gòu)，即插即用的連網(wǎng)方式，網(wǎng)絡(luò)層的認(rèn)證與加密，服務(wù)質(zhì)量的滿(mǎn)足，對(duì)移動(dòng)通訊更好的支持等特點(diǎn)成為IPv6的優(yōu)點(diǎn)。一個(gè)完整的IPv6的實(shí)現(xiàn)主要應(yīng)當(dāng)包括以下7個(gè)擴(kuò)展報(bào)頭的實(shí)現(xiàn)：逐個(gè)路程段選項(xiàng)報(bào)頭、目的選項(xiàng)報(bào)頭、路由報(bào)頭、分段報(bào)頭、身份認(rèn)證報(bào)頭、有效載荷安全封裝報(bào)頭、最終目的報(bào)頭。
　　因?yàn)橛辛酥T多的改進(jìn)，IPv6協(xié)議相對(duì)于現(xiàn)有的IPv4協(xié)議是不兼容的，由此，現(xiàn)存互聯(lián)網(wǎng)中的軟件和硬件設(shè)備以及各種應(yīng)用都有可能不能直接地運(yùn)行在IPv6之上。因此，從IPv4網(wǎng)絡(luò)過(guò)渡到IPv6網(wǎng)絡(luò)的漸進(jìn)過(guò)程中，就需要設(shè)計(jì)和研發(fā)特殊的過(guò)渡和共存機(jī)制或者部署特殊的IPv4/IPv6轉(zhuǎn)換設(shè)備，以便能較好地實(shí)現(xiàn)從IPv4網(wǎng)絡(luò)到IPv6網(wǎng)絡(luò)的平滑過(guò)渡和演變，這也使得Web建模過(guò)程中需要考慮的因素相應(yīng)增多。
2?Web建模概述[3]
??? 在軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中，實(shí)用的Web系統(tǒng)一般都較為復(fù)雜，但其系統(tǒng)模型通?？梢杂枚鄠€(gè)方式表示。通常情況下，對(duì)于一個(gè)Web應(yīng)用起重要作用的有：頁(yè)、腳本、組件、框架和表單，而在Web建模中，常用到以下建模方式。
2.1?頁(yè)建模
　　頁(yè)是Web應(yīng)用的基礎(chǔ)和主要產(chǎn)物，用戶(hù)所看到的信息都是以頁(yè)的形式通過(guò)瀏覽器展現(xiàn)出來(lái)的。在頁(yè)建模時(shí)，可以提供兩個(gè)單獨(dú)的類(lèi)別模板類(lèi)：服務(wù)器頁(yè)和客戶(hù)頁(yè)。在既有服務(wù)器功能又有客戶(hù)功能的Web應(yīng)用中，任何頁(yè)都能表示為兩個(gè)單獨(dú)的類(lèi)，即使它們是在同一文件/組件中實(shí)現(xiàn)的。在這種情況下，頁(yè)的服務(wù)器方法和頁(yè)作用域的變量都包含在類(lèi)別模板類(lèi)中，該類(lèi)的方法是頁(yè)的服務(wù)器端腳本的子過(guò)程和函數(shù)。在腳本中聲明的頁(yè)作用域的變量是類(lèi)的屬性。客戶(hù)端腳本或用戶(hù)界面格式不在服務(wù)器頁(yè)的作用域中，服務(wù)器腳本還可以與服務(wù)器中存在的組件相關(guān)聯(lián)?？蛻?hù)頁(yè)同樣用類(lèi)別模板類(lèi)表示，客戶(hù)頁(yè)的屬性是頁(yè)作用域的變量，其方法是在客戶(hù)端瀏覽器執(zhí)行的函數(shù)，客戶(hù)頁(yè)可以與在客戶(hù)端執(zhí)行的組件關(guān)聯(lián)[3]。
2.2?組件建模
　　在Web應(yīng)用體系結(jié)構(gòu)中，組件有服務(wù)器組件和客戶(hù)端組件兩類(lèi)。而在Web建模方法中， Web應(yīng)用中對(duì)象可利用組件建模進(jìn)行建模，如DLL、ActiveX控件以或一些可執(zhí)行文件，這些組件有時(shí)被擴(kuò)展為相應(yīng)的類(lèi)別模板，在設(shè)計(jì)模型中，類(lèi)別模板和可以應(yīng)用到類(lèi)中，以此標(biāo)記可以使用的組件，利用設(shè)計(jì)的類(lèi)別模板可以提高組件的使用效率[3]。
2.3?表單建模
　　表單在HTML格式的頁(yè)中是客戶(hù)頁(yè)的一部分，與用戶(hù)輸入有關(guān)，表單包括其他的屬性，該屬性可能不適用于整個(gè)客戶(hù)頁(yè)，在一個(gè)客戶(hù)頁(yè)中可以有多個(gè)表單，每個(gè)關(guān)聯(lián)不同作用的頁(yè)。為了表示表單，可以創(chuàng)建新的類(lèi)別模板類(lèi)

來(lái)建模。
　　表單類(lèi)的屬性是域元素，但表單沒(méi)有方法。由于方法在單個(gè)表單范圍內(nèi)定義了動(dòng)態(tài)行為，因此，客戶(hù)頁(yè)的方法可以訪問(wèn)表單的所有屬性。在客戶(hù)頁(yè)和表單間，固有的關(guān)系是容器關(guān)系。客戶(hù)頁(yè)包含表單。
??? 表單標(biāo)識(shí)了一個(gè)特定的Web頁(yè)(通常是服務(wù)器頁(yè))，用來(lái)訪問(wèn)和處理表單提交的數(shù)據(jù)。關(guān)聯(lián)類(lèi)別模板表示了表單和處理它的Web頁(yè)之間的關(guān)系，該關(guān)聯(lián)是單向的，因?yàn)樘幚淼捻?yè)可以訪問(wèn)表單的屬性[3]。
2.4? 框架建模
　　在Web應(yīng)用中，可以利用的用戶(hù)界面是框架，如果在應(yīng)用中使用框架，它表示多個(gè)Web頁(yè)可以同時(shí)出現(xiàn)，通常，這些同時(shí)出現(xiàn)的頁(yè)與一個(gè)用戶(hù)界面相關(guān)聯(lián)。
　　框架通常包含多個(gè)客戶(hù)頁(yè)，任何客戶(hù)頁(yè)都可包含在框架中，由于框架只能用于客戶(hù)頁(yè)，它也可以包含在另外的框架中，類(lèi)似于框架嵌套包含。
　　框架中頁(yè)之間的協(xié)調(diào)活動(dòng)要求引用框架內(nèi)的頁(yè)。目標(biāo)是當(dāng)客戶(hù)頁(yè)引用其他活動(dòng)的Web頁(yè)或框架時(shí)所使用的術(shù)語(yǔ)。由于目標(biāo)與Frameset元素差別很大，并且Web頁(yè)也能引用其他瀏覽器的目標(biāo)，因此，需要定義類(lèi)別模板。目標(biāo)沒(méi)有屬性，只能引用客戶(hù)頁(yè)的容器，F(xiàn)rameset類(lèi)可以包含目標(biāo)，目標(biāo)能獨(dú)立地存在。
　　把目標(biāo)單獨(dú)作為類(lèi)別模板的主要優(yōu)點(diǎn)是它能被許多客戶(hù)頁(yè)共享及引用。但是，由于它沒(méi)有實(shí)際意義的屬性或方法，因此，它的語(yǔ)義不同于普通的類(lèi)[3]。
3? Web建模問(wèn)題探討
　　在過(guò)去的幾十年里，連接到Internet的網(wǎng)絡(luò)數(shù)量成倍增長(zhǎng)，根據(jù)在上文中介紹的IPv6的相關(guān)知識(shí)，IPv6的普及和推廣成為必然。而作為一個(gè)完整的IPv6應(yīng)能實(shí)現(xiàn)以下7個(gè)擴(kuò)展報(bào)頭的功能：逐個(gè)路程段選項(xiàng)報(bào)頭、目的選項(xiàng)報(bào)頭、路由報(bào)頭、分段報(bào)頭、身份認(rèn)證報(bào)頭、有效載荷安全封裝報(bào)頭、最終目的報(bào)頭。而對(duì)于Web建模來(lái)說(shuō)，在過(guò)去的IPv4技術(shù)基礎(chǔ)上的建模方式和策略都從不同程度上受到了影響。
　　IPV6作為第三層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的一部分，其諸多改進(jìn)優(yōu)點(diǎn)不斷得到推廣。在IPv4向IPv6過(guò)渡時(shí)期，采取的主要過(guò)渡技術(shù)：雙棧技術(shù)和隧道技術(shù)，成為過(guò)渡時(shí)期的主要應(yīng)用技術(shù)，隨之而來(lái)的Web建模問(wèn)題，則需要考慮更多影響因素。
3.1?基于雙棧技術(shù)的Web建模問(wèn)題
??? 雙棧技術(shù)是最直接的由IPv4向IPv6轉(zhuǎn)變的過(guò)渡機(jī)制。在主機(jī)和路由器(網(wǎng)元)的IP層，該機(jī)制能同時(shí)實(shí)現(xiàn)IPv4和IPv6兩種協(xié)議。即：網(wǎng)元能較靈活地通過(guò)IPv4協(xié)議與現(xiàn)存的IPv4網(wǎng)絡(luò)通信，同時(shí)，通過(guò)IPv6協(xié)議與新建的IPv6網(wǎng)絡(luò)通信。
　　由此以來(lái)，原有Web建模常用的建模方法(頁(yè)建模、框架建模、表單建模、組件建模等)在使用過(guò)程中會(huì)受到影響。例如，框架建模，由于在Web應(yīng)用中，用戶(hù)界面通常是框架，而一個(gè)框架通常包含多個(gè)客戶(hù)頁(yè)，任何客戶(hù)頁(yè)都可包含在框架中，此外，一個(gè)框架也可以包含在另外的框架中，形成框架嵌套，通常，這些同時(shí)出現(xiàn)的頁(yè)與一個(gè)用戶(hù)界面相關(guān)聯(lián)。由此，在IPv6環(huán)境下，在進(jìn)行建模時(shí)，對(duì)于路程段選項(xiàng)報(bào)頭、目的選項(xiàng)報(bào)頭、路由報(bào)頭、分段報(bào)頭、身份認(rèn)證報(bào)頭、有效載荷安全封裝報(bào)頭等擴(kuò)展報(bào)頭的功能實(shí)現(xiàn)，需要進(jìn)行詳細(xì)考慮和設(shè)計(jì)，而這些環(huán)節(jié)更是影響Web建模的主要環(huán)節(jié)。
3.2? 基于隧道技術(shù)的Web建模問(wèn)題
??? IPv4向IPv6過(guò)渡時(shí)期，在過(guò)渡機(jī)制中，隧道技術(shù)是在IPv6網(wǎng)絡(luò)和IPv4網(wǎng)絡(luò)鄰接的雙棧路由器上，利用IPv4報(bào)文封裝IPv6報(bào)文，然后完全按照IPv4的路由策略將該報(bào)文穿越IPv4網(wǎng)絡(luò)，發(fā)送到接收端網(wǎng)絡(luò)中，報(bào)文所指的IPv6網(wǎng)絡(luò)鄰接的另外一個(gè)雙棧路由器，由該路由器將封裝在IPv4報(bào)文中的IPv6報(bào)文進(jìn)行解封裝，然后利用IPv6的路由策略完成IPv6報(bào)文的最終轉(zhuǎn)發(fā)和處理的過(guò)程技術(shù)。通常情況下，隧道技術(shù)要求連接IPv4網(wǎng)絡(luò)和IPv6網(wǎng)絡(luò)處的節(jié)點(diǎn)是雙棧節(jié)點(diǎn)，按其實(shí)現(xiàn)方法的不同，隧道機(jī)制現(xiàn)存有兩種：自動(dòng)隧道和配置隧道[1]。
??? 通常情況下，配置隧道包括：手工配置隧道和GRE隧道，而自動(dòng)隧道包括：6to4隧道、ISATAP隧道、隧道代理、Teredo隧道[1]。此外，除了隧道機(jī)制，還存在協(xié)議轉(zhuǎn)換機(jī)制，因此，在Web應(yīng)用中，特別是在建設(shè)骨干網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)中，隧道技術(shù)對(duì)Web建模的影響相對(duì)較大，應(yīng)給以周密考慮。
3.3? 基于IPv6技術(shù)的Web建模的安全問(wèn)題
??? 隨著IPv6技術(shù)的進(jìn)一步研究和應(yīng)用，相關(guān)的安全機(jī)制得到更好的完善和改進(jìn)。IPSec作為網(wǎng)絡(luò)層安全協(xié)議，實(shí)現(xiàn)了IP包級(jí)安全，能為上層協(xié)議提供透明的覆蓋式安全保護(hù)，它的開(kāi)發(fā)性與靈活性使它得到了廣泛應(yīng)用，IPSec是下一代IP協(xié)議——IPv6的基本組成部分，是IPv6必須支持的功能[4]。
　　IPv6對(duì)IPSec的支持使得網(wǎng)絡(luò)安全得到增強(qiáng)，IPSec中可能考慮的安全性服務(wù)有：訪問(wèn)控制、無(wú)連接的完整性、數(shù)據(jù)源身份驗(yàn)證、對(duì)包重放攻擊的預(yù)防、加密等。而實(shí)現(xiàn)IPSec的方法通常有：將IPSec作為IPv4或IPv6棧的一部分來(lái)實(shí)現(xiàn)、將IPSec作為“棧中的一塊”來(lái)實(shí)現(xiàn)、將IPSec作為“線(xiàn)路的一塊”來(lái)實(shí)現(xiàn)三種方法。
　　IPSec安全性服務(wù)完全通過(guò)AH和封裝安全性?xún)艉?ESP)頭相結(jié)合的機(jī)制來(lái)提供。正如前文所述，一個(gè)完整的IPv6的實(shí)現(xiàn)主要應(yīng)當(dāng)包括7個(gè)擴(kuò)展報(bào)頭的實(shí)現(xiàn)。為此，隨著IPv6的推廣和使用，在進(jìn)行Web建模時(shí)，充分考慮在IPv6環(huán)境下的安全問(wèn)題是Web建模不可忽視的問(wèn)題。減少因Web建模缺乏對(duì)安全問(wèn)題考慮而產(chǎn)生安全漏洞和不必要的損失。
　　隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展，IPv6技術(shù)將會(huì)逐漸得到大范圍的應(yīng)用和普及，在IPv4和IPv6共存的過(guò)渡階段，進(jìn)行Web建模應(yīng)考慮IPv6環(huán)境下的諸多因素，是進(jìn)行Web建模和開(kāi)發(fā)Web應(yīng)用首要考慮的問(wèn)題。
　　將IPv6在IPv4基礎(chǔ)上所做的諸多改進(jìn)優(yōu)點(diǎn)應(yīng)用到Web建模的過(guò)程中，充分應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)，使Web建模的應(yīng)用性和時(shí)效性得到可靠保障。從而，在提高Web建模效率、減少Web應(yīng)用的開(kāi)發(fā)成本和維護(hù)成本上具有較高的研究?jī)r(jià)值和意義。

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