《電子技術應用》
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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作為當前Internet上使用最廣泛的第三層網絡協(xié)議,在取得巨大成功的同時,將面臨著IPv4地址嚴重匱乏的危機,而IPv6技術的應運而生使地址空間以及其他諸多優(yōu)點得到廣泛研究與應用。目前,IPv6相關的基本協(xié)議已經基本成熟,但在IPv6技術下,對于Web建模來說,仍需要做深入的研究,以此推進網絡技術的良好發(fā)展。
??? 關鍵詞: IPv4;IPv6;Web建模

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?? 目前,在互聯網上的相關應用絕大多是構建在IPv4之上的,隨著互聯網的不斷發(fā)展,全球IPv4地址將會使用完畢,IPv6的應運而生,使得地址空間有了較大增加。IPv4和IPv6在諸多方面的差異,如:地址結構、地址配置、報文結構、報文字段意義以及安全協(xié)議等使得原有Web建模方式需要進行調整或改變。本文就當前IPv6技術[1,2]的發(fā)展與IPv4技術進行比較,以此探討和研究Web建模。
1?IPv6簡介
??? 當前,互聯網中所用的IP協(xié)議是IPv4版本的,該版本是在1981年由RFC791標準化的。而IPv6是“Internet Protocol Version 6”的縮寫,被稱作下一代互聯網協(xié)議,它是由IETF設計的用來替代現行的IPv4協(xié)議的一種新的IP協(xié)議,標準化工作始于1991年,主要部分在1996年完成,它的地址長度為128位,其地址空間容量理論上是原IPv4的4倍。
  IPv6是針對現有IPv4所存在的一些問題和不足而提出的,同時在其他諸多方面也做了改進,例如路由方面、自動配置方面。此外,簡化的報頭和靈活的擴展,層次化的地址結構,即插即用的連網方式,網絡層的認證與加密,服務質量的滿足,對移動通訊更好的支持等特點成為IPv6的優(yōu)點。一個完整的IPv6的實現主要應當包括以下7個擴展報頭的實現:逐個路程段選項報頭、目的選項報頭、路由報頭、分段報頭、身份認證報頭、有效載荷安全封裝報頭、最終目的報頭。
  因為有了諸多的改進,IPv6協(xié)議相對于現有的IPv4協(xié)議是不兼容的,由此,現存互聯網中的軟件和硬件設備以及各種應用都有可能不能直接地運行在IPv6之上。因此,從IPv4網絡過渡到IPv6網絡的漸進過程中,就需要設計和研發(fā)特殊的過渡和共存機制或者部署特殊的IPv4/IPv6轉換設備,以便能較好地實現從IPv4網絡到IPv6網絡的平滑過渡和演變,這也使得Web建模過程中需要考慮的因素相應增多。
2?Web建模概述[3]
??? 在軟件系統(tǒng)開發(fā)中,實用的Web系統(tǒng)一般都較為復雜,但其系統(tǒng)模型通??梢杂枚鄠€方式表示。通常情況下,對于一個Web應用起重要作用的有:頁、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?頁建模
  頁是Web應用的基礎和主要產物,用戶所看到的信息都是以頁的形式通過瀏覽器展現出來的。在頁建模時,可以提供兩個單獨的類別模板類:服務器頁和客戶頁。在既有服務器功能又有客戶功能的Web應用中,任何頁都能表示為兩個單獨的類,即使它們是在同一文件/組件中實現的。在這種情況下,頁的服務器方法和頁作用域的變量都包含在類別模板類中,該類的方法是頁的服務器端腳本的子過程和函數。在腳本中聲明的頁作用域的變量是類的屬性。客戶端腳本或用戶界面格式不在服務器頁的作用域中,服務器腳本還可以與服務器中存在的組件相關聯??蛻繇撏瑯佑妙悇e模板類表示,客戶頁的屬性是頁作用域的變量,其方法是在客戶端瀏覽器執(zhí)行的函數,客戶頁可以與在客戶端執(zhí)行的組件關聯[3]
2.2?組件建模
  在Web應用體系結構中,組件有服務器組件和客戶端組件兩類。而在Web建模方法中, Web應用中對象可利用組件建模進行建模,如DLL、ActiveX控件以或一些可執(zhí)行文件,這些組件有時被擴展為相應的類別模板,在設計模型中,類別模板可以應用到類中,以此標記可以使用的組件,利用設計的類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格式的頁中是客戶頁的一部分,與用戶輸入有關,表單包括其他的屬性,該屬性可能不適用于整個客戶頁,在一個客戶頁中可以有多個表單,每個關聯不同作用的頁。為了表示表單,可以創(chuàng)建新的類別模板類

來建模。
  表單類的屬性是域元素,但表單沒有方法。由于方法在單個表單范圍內定義了動態(tài)行為,因此,客戶頁的方法可以訪問表單的所有屬性。在客戶頁和表單間,固有的關系是容器關系??蛻繇摪韱?。
??? 表單標識了一個特定的Web頁(通常是服務器頁),用來訪問和處理表單提交的數據。關聯類別模板表示了表單和處理它的Web頁之間的關系,該關聯是單向的,因為處理的頁可以訪問表單的屬性[3]。
2.4? 框架建模
  在Web應用中,可以利用的用戶界面是框架,如果在應用中使用框架,它表示多個Web頁可以同時出現,通常,這些同時出現的頁與一個用戶界面相關聯。
  框架通常包含多個客戶頁,任何客戶頁都可包含在框架中,由于框架只能用于客戶頁,它也可以包含在另外的框架中,類似于框架嵌套包含。
  框架中頁之間的協(xié)調活動要求引用框架內的頁。目標是當客戶頁引用其他活動的Web頁或框架時所使用的術語。由于目標與Frameset元素差別很大,并且Web頁也能引用其他瀏覽器的目標,因此,需要定義類別模板。目標沒有屬性,只能引用客戶頁的容器,Frameset類可以包含目標,目標能獨立地存在。
  把目標單獨作為類別模板的主要優(yōu)點是它能被許多客戶頁共享及引用。但是,由于它沒有實際意義的屬性或方法,因此,它的語義不同于普通的類[3]。
3? Web建模問題探討
  在過去的幾十年里,連接到Internet的網絡數量成倍增長,根據在上文中介紹的IPv6的相關知識,IPv6的普及和推廣成為必然。而作為一個完整的IPv6應能實現以下7個擴展報頭的功能:逐個路程段選項報頭、目的選項報頭、路由報頭、分段報頭、身份認證報頭、有效載荷安全封裝報頭、最終目的報頭。而對于Web建模來說,在過去的IPv4技術基礎上的建模方式和策略都從不同程度上受到了影響。
  IPV6作為第三層網絡協(xié)議的一部分,其諸多改進優(yōu)點不斷得到推廣。在IPv4向IPv6過渡時期,采取的主要過渡技術:雙棧技術和隧道技術,成為過渡時期的主要應用技術,隨之而來的Web建模問題,則需要考慮更多影響因素。
3.1?基于雙棧技術的Web建模問題
??? 雙棧技術是最直接的由IPv4向IPv6轉變的過渡機制。在主機和路由器(網元)的IP層,該機制能同時實現IPv4和IPv6兩種協(xié)議。即:網元能較靈活地通過IPv4協(xié)議與現存的IPv4網絡通信,同時,通過IPv6協(xié)議與新建的IPv6網絡通信。
  由此以來,原有Web建模常用的建模方法(頁建模、框架建模、表單建模、組件建模等)在使用過程中會受到影響。例如,框架建模,由于在Web應用中,用戶界面通常是框架,而一個框架通常包含多個客戶頁,任何客戶頁都可包含在框架中,此外,一個框架也可以包含在另外的框架中,形成框架嵌套,通常,這些同時出現的頁與一個用戶界面相關聯。由此,在IPv6環(huán)境下,在進行建模時,對于路程段選項報頭、目的選項報頭、路由報頭、分段報頭、身份認證報頭、有效載荷安全封裝報頭等擴展報頭的功能實現,需要進行詳細考慮和設計,而這些環(huán)節(jié)更是影響Web建模的主要環(huán)節(jié)。
3.2? 基于隧道技術的Web建模問題
??? IPv4向IPv6過渡時期,在過渡機制中,隧道技術是在IPv6網絡和IPv4網絡鄰接的雙棧路由器上,利用IPv4報文封裝IPv6報文,然后完全按照IPv4的路由策略將該報文穿越IPv4網絡,發(fā)送到接收端網絡中,報文所指的IPv6網絡鄰接的另外一個雙棧路由器,由該路由器將封裝在IPv4報文中的IPv6報文進行解封裝,然后利用IPv6的路由策略完成IPv6報文的最終轉發(fā)和處理的過程技術。通常情況下,隧道技術要求連接IPv4網絡和IPv6網絡處的節(jié)點是雙棧節(jié)點,按其實現方法的不同,隧道機制現存有兩種:自動隧道和配置隧道[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,除了隧道機制,還存在協(xié)議轉換機制,因此,在Web應用中,特別是在建設骨干網的網絡中,隧道技術對Web建模的影響相對較大,應給以周密考慮。
3.3? 基于IPv6技術的Web建模的安全問題
??? 隨著IPv6技術的進一步研究和應用,相關的安全機制得到更好的完善和改進。IPSec作為網絡層安全協(xié)議,實現了IP包級安全,能為上層協(xié)議提供透明的覆蓋式安全保護,它的開發(fā)性與靈活性使它得到了廣泛應用,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IPSec的支持使得網絡安全得到增強,IPSec中可能考慮的安全性服務有:訪問控制、無連接的完整性、數據源身份驗證、對包重放攻擊的預防、加密等。而實現IPSec的方法通常有:將IPSec作為IPv4或IPv6棧的一部分來實現、將IPSec作為“棧中的一塊”來實現、將IPSec作為“線路的一塊”來實現三種方法。
  IPSec安全性服務完全通過AH和封裝安全性凈荷(ESP)頭相結合的機制來提供。正如前文所述,一個完整的IPv6的實現主要應當包括7個擴展報頭的實現。為此,隨著IPv6的推廣和使用,在進行Web建模時,充分考慮在IPv6環(huán)境下的安全問題是Web建模不可忽視的問題。減少因Web建模缺乏對安全問題考慮而產生安全漏洞和不必要的損失。
  隨著計算機網絡技術的迅速發(fā)展,IPv6技術將會逐漸得到大范圍的應用和普及,在IPv4和IPv6共存的過渡階段,進行Web建模應考慮IPv6環(huán)境下的諸多因素,是進行Web建模和開發(fā)Web應用首要考慮的問題。
  將IPv6在IPv4基礎上所做的諸多改進優(yōu)點應用到Web建模的過程中,充分應用先進技術,使Web建模的應用性和時效性得到可靠保障。從而,在提高Web建模效率、減少Web應用的開發(fā)成本和維護成本上具有較高的研究價值和意義。

參考文獻
[1] 齊曉莉.IPv4/IPv6過渡技術分析與應用.中國通信學會信息網絡技術委員會2005年年會論文集[C],2005.
[2] China.bub.com.IPv6詳解.
[3] 鄧勇,丁峰,沈鈞毅.基于UML的WEB應用系統(tǒng)建模方法的研究[J].計算機工程與應用,2000(6).
[4] 馮登國.計算機通信網絡安全[M].北京:清華大學出版社,2001.

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