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基于IPv6的Web建模的研究与探讨

2009-07-10
作者:张 珊,陈建勋,王新刚

摘 要:IPv4作为当前Internet上使用最广泛的第三层网络协议,在取得巨大成功的同时,将面临着IPv4地址严重匮乏的危机,而IPv6技术的应运而生使地址空间以及其他诸多优点得到广泛研究与应用。目前,IPv6相关的基本协议已经基本成熟,但在IPv6技术下,对于Web建模来说,仍需要做深入的研究,以此推进网络技术的良好发展。
关键词:IPv4;IPv6;Web建模

目前,在互联网上的相关应用绝大多是构建在IPv4之上的,随着互联网的不断发展,全球IPv4地址将会使用完毕,IPv6的应运而生,使得地址空间有了较大增加。IPv4和IPv6在诸多方面的差异,如:地址结构、地址配置、报文结构、报文字段意义以及安全协议等使得原有Web建模方式需要进行调整或改变。本文就当前IPv6技术[1,2]的发展与IPv4技术进行比较,以此探讨和研究Web建模。
1 IPv6简介
当前,互联网中所用的IP协议是IPv4版本的,该版本是在1981年由RFC791标准化的。而IPv6是“Internet Protocol Version 6”的缩写,被称作下一代互联网协议,它是由IETF设计的用来替代现行的IPv4协议的一种新的IP协议,标准化工作始于1991年,主要部分在1996年完成,它的地址长度为128位,其地址空间容量理论上是原IPv4的4倍。
  IPv6是针对现有IPv4所存在的一些问题和不足而提出的,同时在其他诸多方面也做了改进,例如路由方面、自动配置方面。此外,简化的报头和灵活的扩展,层次化的地址结构,即插即用的连网方式,网络层的认证与加密,服务质量的满足,对移动通讯更好的支持等特点成为IPv6的优点。一个完整的IPv6的实现主要应当包括以下7个扩展报头的实现:逐个路程段选项报头、目的选项报头、路由报头、分段报头、身份认证报头、有效载荷安全封装报头、最终目的报头。
  因为有了诸多的改进,IPv6协议相对于现有的IPv4协议是不兼容的,由此,现存互联网中的软件和硬件设备以及各种应用都有可能不能直接地运行在IPv6之上。因此,从IPv4网络过渡到IPv6网络的渐进过程中,就需要设计和研发特殊的过渡和共存机制或者部署特殊的IPv4/IPv6转换设备,以便能较好地实现从IPv4网络到IPv6网络的平滑过渡和演变,这也使得Web建模过程中需要考虑的因素相应增多。
2 Web建模概述[3]
在软件系统开发中,实用的Web系统一般都较为复杂,但其系统模型通常可以用多个方式表示。通常情况下,对于一个Web应用起重要作用的有:页、脚本、组件、框架和表单,而在Web建模中,常用到以下建模方式。
2.1 页建模
  页是Web应用的基础和主要产物,用户所看到的信息都是以页的形式通过浏览器展现出来的。在页建模时,可以提供两个单独的类别模板类:服务器页和客户页。在既有服务器功能又有客户功能的Web应用中,任何页都能表示为两个单独的类,即使它们是在同一文件/组件中实现的。在这种情况下,页的服务器方法和页作用域的变量都包含在类别模板类 中,该类的方法是页的服务器端脚本的子过程和函数。在脚本中声明的页作用域的变量是类的属性。 客户端脚本或用户界面格式不在服务器页的作用域中,服务器脚本还可以与服务器中存在的组件相关联。客户页同样用类别模板类 表示,客户页的属性是页作用域的变量,其方法是在客户端浏览器执行的函数,客户页可以与在客户端执行的组件关联 [3]
2.2 组件建模
  在Web应用体系结构中,组件有服务器组件和客户端组件两类。而在Web建模方法中, Web应用中对象可利用组件建模进行建模,如DLL、ActiveX控件以或一些可执行文件,这些组件有时被扩展为相应的类别模板,在设计模型中,类别模板 可以应用到类中,以此标记可以使用的组件,利用设计的类别模板可以提高组件的使用效率 [3]
2.3 表单建模
  表单在HTML格式的页中是客户页的一部分,与用户输入有关,表单包括其他的属性,该属性可能不适用于整个客户页,在一个客户页中可以有多个表单,每个关联不同作用的页。为了表示表单,可以创建新的类别模板类

来建模。
  表单类的属性是域元素,但表单没有方法。由于方法在单个表单范围内定义了动态行为,因此,客户页的方法可以访问表单的所有属性。在客户页和表单间,固有的关系是容器关系。客户页包含表单。
表单标识了一个特定的Web页(通常是服务器页),用来访问和处理表单提交的数据。关联类别模板 表示了表单和处理它的Web页之间的关系,该关联是单向的,因为处理的页可以访问表单的属性 [3]
2.4 框架建模
  在Web应用中,可以利用的用户界面是框架,如果在应用中使用框架,它表示多个Web页可以同时出现,通常,这些同时出现的页与一个用户界面相关联。
  框架通常包含多个客户页,任何客户页都可包含在框架中,由于框架只能用于客户页,它也可以包含在另外的框架中,类似于框架嵌套包含。
  框架中页之间的协调活动要求引用框架内的页。目标是当客户页引用其他活动的Web页或框架时所使用的术语。由于目标与Frameset元素差别很大,并且Web页也能引用其他浏览器的目标,因此,需要定义类别模板 。目标没有属性,只能引用客户页的容器,Frameset类可以包含目标,目标能独立地存在。
  把目标单独作为类别模板的主要优点是它能被许多客户页共享及引用。但是,由于它没有实际意义的属性或方法,因此,它的语义不同于普通的类 [3]
3 Web建模问题探讨
  在过去的几十年里,连接到Internet的网络数量成倍增长,根据在上文中介绍的IPv6的相关知识,IPv6的普及和推广成为必然。而作为一个完整的IPv6应能实现以下7个扩展报头的功能:逐个路程段选项报头、目的选项报头、路由报头、分段报头、身份认证报头、有效载荷安全封装报头、最终目的报头。而对于Web建模来说,在过去的IPv4技术基础上的建模方式和策略都从不同程度上受到了影响。
  IPV6作为第三层网络协议的一部分,其诸多改进优点不断得到推广。在IPv4向IPv6 过渡时期,采取的主要过渡技术:双栈技术和 隧道技术,成为过渡时期的主要应用技术,随之而来的Web建模问题,则需要考虑更多影响因素。
3.1 基于双栈技术的Web建模问题
双栈技术是最直接的由IPv4向IPv6转变的过渡机制。在主机和路由器(网元)的IP层,该机制能同时实现IPv4和IPv6两种协议。即:网元能较灵活地通过IPv4协议与现存的IPv4网络通信,同时,通过IPv6协议与新建的IPv6网络通信。
  由此以来,原有Web建模常用的建模方法(页建模、框架建模、表单建模、组件建模等)在使用过程中会受到影响。例如,框架建模,由于在Web应用中,用户界面通常是框架,而一个框架通常包含多个客户页,任何客户页都可包含在框架中,此外,一个框架也可以包含在另外的框架中,形成框架嵌套,通常,这些同时出现的页与一个用户界面相关联。由此,在IPv6环境下,在进行建模时,对于路程段选项报头、目的选项报头、路由报头、分段报头、身份认证报头、有效载荷安全封装报头等扩展报头的功能实现,需要进行详细考虑和设计,而这些环节更是影响Web建模的主要环节。
3.2 基于隧道技术的Web建模问题
IPv4向IPv6过渡时期,在过渡机制中,隧道技术是在IPv6网络和IPv4网络邻接的双栈路由器上,利用IPv4报文封装IPv6报文,然后完全按照IPv4的路由策略将该报文穿越IPv4网络,发送到接收端网络中,报文所指的IPv6网络邻接的另外一个双栈路由器,由该路由器将封装在IPv4报文中的IPv6报文进行解封装,然后利用IPv6的路由策略完成IPv6报文的最终转发和处理的过程技术。通常情况下,隧道技术要求连接IPv4网络和IPv6网络处的节点是双栈节点,按其实现方法的不同,隧道机制现存有两种:自动隧道和配置隧道 [1]
通常情况下,配置隧道包括:手工配置隧道和GRE隧道,而自动隧道包括:6to4隧道、ISATAP隧道、隧道代理、Teredo隧道[1]。此外,除了隧道机制,还存在协议转换机制,因此,在Web应用中,特别是在建设骨干网的网络中,隧道技术对Web建模的影响相对较大,应给以周密考虑。
3.3 基于IPv6技术的Web建模的安全问题
随着IPv6技术的进一步研究和应用,相关的安全机制得到更好的完善和改进。IPSec作为网络层安全协议,实现了IP包级安全,能为上层协议提供透明的覆盖式安全保护,它的开发性与灵活性使它得到了广泛应用,IPSec是下一代IP协议——IPv6的基本组成部分,是IPv6必须支持的功能 [4]
  IPv6对IPSec的支持使得网络安全得到增强,IPSec中可能考虑的安全性服务有:访问控制、无连接的完整性、数据源身份验证、对包重放攻击的预防、加密等。而实现IPSec的方法通常有:将IPSec作为IPv4或IPv6栈的一部分来实现、将IPSec作为“栈中的一块”来实现、将IPSec作为“线路的一块”来实现三种方法。
  IPSec安全性服务完全通过AH和封装安全性净荷(ESP)头相结合的机制来提供。正如前文所述,一个完整的IPv6的实现主要应当包括7个扩展报头的实现。为此,随着IPv6的推广和使用,在进行Web建模时,充分考虑在IPv6环境下的安全问题是Web建模不可忽视的问题。减少因Web建模缺乏对安全问题考虑而产生安全漏洞和不必要的损失。
  随着计算机网络技术的迅速发展,IPv6技术将会逐渐得到大范围的应用和普及,在IPv4和IPv6共存的过渡阶段,进行Web建模应考虑IPv6环境下的诸多因素,是进行Web建模和开发Web应用首要考虑的问题。
  将IPv6在IPv4基础上所做的诸多改进优点应用到Web建模的过程中,充分应用先进技术,使Web建模的应用性和时效性得到可靠保障。从而,在提高Web建模效率、减少Web应用的开发成本和维护成本上具有较高的研究价值和意义。

参考文献
[1] 齐晓莉.IPv4/IPv6过渡技术分析与应用.中国通信学会信息网络技术委员会2005年年会论文集[C],2005.
[2] China.bub.com.IPv6详解.
[3] 邓勇,丁峰,沈钧毅.基于UML的WEB应用系统建模方法的研究[J].计算机工程与应用,2000(6).
[4] 冯登国.计算机通信网络安全[M].北京:清华大学出版社,2001.

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