论文题目：CERNET环境下IPv6网络测量与分析
摘要：随着Internet技术的飞速发展、移动互联网和智能设备的普及,全球互联网用户数剧增,这使得IPv4地址资源短缺的问题变得日益严重。作为替代IPv4的下一代互联网协议IPv6在地址空间、安全性、转发效率、移动性、可扩展性等方面相比IPv4都有很大的优势,能够为用户提供更高效、更安全、更可靠的网络服务。因此,从IPv4升级到IPv6是必要且迫切的。CERNET是我国发展IPv6的先驱,各大高校官网的IPv6服务目前都依托于CERNET环境建立。本文对各大高校官网的IPv6支持情况进行了测量和数据聚合,深入研究IPv6在全国高校范围内的部署进度。同时,对比CERNET环境下IPv6服务相对于IPv4服务的性能和稳定性差异,以反应现阶段IPv6 Web服务的发展质量。本文使用Node.js和Socket编程方法进行了高并发网络测量,使用多种测量方式对全国2688所普通高等院校官网的IPv6服务状况进行了探测,对比了其中支持双栈访问节点的IPv6和IPv4性能及稳定性差异,通过分析多个关键指标,如HTP平均时延、HTTP时延方差、ICMP时延、ICMP丢包率、TCP握手速度、DNS响应速度等,得出当前CERNET环境下全国高校官网的Web服务在IPv6协议下的性能和稳定性整体表现上不如IPv4的结论。为了更直观的展示实验过程和测量结果,本文基于Nuxt.js框架搭建了“全国高校官网IPv6部署进度可视化平台”,该平台包含了数据爬虫、网络测量、数据分析、数据可视化等功能,使用图表、GIS可视化、南丁格尔玫瑰图等多种方式对全国高校官网IPv6的网络质量、普及率和覆盖率等信息进行聚合与可视化。作为CERNET下一代互联网技术创新项目,该平台将依托于CERNET网络中心提供的C6IaaS云服务平台长期运行,为关心CERNET环境下IPv6普及现状及IPv6 Web服务发展质量的相关人员提供及时准确的数据参考。
关键词：CERNET;IPv6;网络测量;高并发;数据可视化
学科专业：计算机科学与技术
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究的背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.3 课题来源及研究内容
1.4 本文组织结构
第二章 IPv6与网络测量技术
2.1 IPv6协议分析
2.1.1 IPv6的诞生背景
2.1.2 IPv6的格式和结构
2.1.3 IPv6的地址类型
2.1.4 IPv6与IPv4的异同
2.1.5 ICMPv6协议
2.1.6 IPv6过渡技术
2.1.7 IPv6的重要意义
2.2 网络侧量的基本概念
2.3 网络侧量的分类
2.4 基准网络侧量指标
2.4.1 时延
2.4.2 HTTP/HTTPS响应时间
2.4.3 可达性
2.4.4 丢包率
2.5 本章总结
第三章 网络测量方法的研究与实现
3.1 实验工其及环境
3.1.1 Nodejs特性与架构
3.1.2 Socket编程
3.1.3 MongoDB数据库存储
3.1.4 测量系统环境
3.2 全国高校基本信息爬虫
3.3 网络测量方式的研究
3.3.1 DNS测量方式
3.3.2 ICMPv6/v4测量方式
3.3.3 HTTP/HTTPS测量方式
3.4 测量系统的实现
3.4.1 测量系统的架构
3.4.2 网络测量过程
3.4.3 Nodejs实现高并发测量
3.4.4 时间戳打点与精度
3.5 实验数据存储
3.6 本章总结
第四章 IPv6网络测量结果分析
4.1 评价标准
4.1.1 DNS测量的评价标准
4.1.2 ICMP测量的评价标准
4.1.3 HTTP/HTTPS测量的评价标准
4.1.4 IPv6与IPv4对比评价标准
4.2 实验数据选取
4.3 DNS测量结果
4.4 ICMP测量结果
4.5 HTTP/HTTPS测量结果
4.6 CERNET环境下IPv6/IPv4性能和稳定性对比分析
4.7 本章总结
第五章 数据可视化方法与实现
5.1 数据可视化简介
5.2 数据可视化平台架构
5.3 IPv6测量结果数据可视化
5.3.1 各省市自治区高校IPv6普及详情
5.3.2 各省市自治区高校IPv6普及率南丁格尔玫瑰图
5.3.3 全国高校IPv6覆盖率地图
5.3.4 数据可视化平台其它功能
5.4 本章总结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
作者和导师简介
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