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摘要：网络远程教育的迅速发展，IPv4网络协议在远程传输中暴露出来的诸多问题，为新一代网络IPv6的发展带来新的研究方向，本文对IPv4与IPv6在网络远程教育信息传输方面的特点进行了比较，阐述了IPv6在远程教育中的优势，并对基于IPv6的网络远程教育进行了展望。
关键词：IPv6；网络远程教育；优势
1 引言
1.1 IPv6基本概述
随着Internet在全球范围的迅速发展与应用，现有的IPv4已远远不能满足网络市场对地址空间、端到端的IP连接、服务质量、网络安全和移动性能的要求。为了弥补IPv4的不足，也为了升级全球Internet网络环境，世界各国的相关技术型企业与事业单位，共同努力和推出了新一代网络环境IPv6。
与IPv4相比，新一代的网络IPv6协议具有庞大而丰富的地址资源，能够明显提高路由的效率，实现包选路的高效转发，同时在安全性、保密性和即插即用方面，也有了很大的改进和提高。
1.2 网络远程教育的现状及存在的问题
网络基础建设是远程教育发展的基础。我国约有70万所中小学，在校的中小学生近2亿人，而配备的计算机数量相当有限，网络基础设施建设远远不够。在我国的高等院校开始步入远程教育领域时，美国等发达国家已将计算机多媒体网络教育普及到了幼儿教育阶段，而目前我国的中小学以及成人的远程教育仅处于教育信息化的起步阶段。
目前的网络教育大多采用网上网下相结合的方式，难以做到真正的实时、互动。远程教育更多只是一种远程广播，学生只能被动地接受灌输，几乎不能同教师和其他学习者进行沟通，这使得远程教育不尽如人意。多数高校远程服务站点仅仅推出了基于万维网（WWW）方式的课件教学的服务，即使有部分多媒体资源,但受限于现行IPv4网络带宽，多媒体信息也无法快速地传递和下载，学习者多通过文本加图片甚至纯文本的方式学习，使学习变得枯燥无味。师生之间、学生之间的交互不够是目前国内外实施远程教育最大的问题之一。
1.3 IPv6的应用研究现状及问题
随着实时业务的不断涌现，网络远程教育的瓶颈问题已转移到对网络大流量数据传输的网络服务质量的控制策略（即QoS）上。对网络服务质量的研究主要集中在两方面，其一是如何解决随用户数量和业务数据量猛增而造成的网络资源不足、服务质量下降等问题；二是随着多媒体和分布式多媒体的应用，新型实时多媒体业务的引入对网络的传输、管理，提出了新的质量要求。为了在Internet上获得良好QoS保证的方法，多方组织和团体都提出了自己的解决方案，其中最为著名的是由因特网工程任务组（IETF）的IntServ 小组和DiffServ小组提出的IntServ/RSVP机制和DiffServ机制。而多种机制的结合成为现今 QoS实现和研究的重点。
目前世界各国正积极搭建IPv6骨干网用于研究IPv6和IPv4之间的过渡问题，而真正的IPv6网络还没有实现普及推广。
2 基于IPv6的网络远程教育
2.1 网络远程教育的体系划分
网络远程教育，即交互式网络视频服务,是利用宽带网基础设施,以家用电视机(或计算机)作为显示设备,集互联网、多媒体、通信等多种技术于一体,通过互联网络协议(IP)向家庭用户提供基于网络数字视频的远程传输的新技术。
网络远程教育属于多媒体信息点播业务的一种,也可以归纳为多媒体信息检索业务, 它融合了视频点播(VOD) 、准视频点播NVOD以及交互式电视ITV这3种信息点播方式,把要播放的节目分为预定节目和点播节目。预定节目是组播类的节目,可在指定时间里播放,用户不能控制节目的进度。点播节目是单播类的节目,它更具实时交互和个性化的特点。
从网络远程教育系统的结构上来看,可以将其分为4个基本部分: 网络远程前端、IP骨干网、宽带接入网以及用户终端。
网络远程前端主要负责数字电视节目的采集与存储,以及VOD视频点播等服务。
IP骨干网和相应的宽带接入网主要负责节目的传送,完成音视频流节目的路由交换以及视频点播的控制信令的传送等。IP骨干网都是基于TCP/IP的协议簇，用户可以通过以ADSL为主的xDSL系列、Cable Modem等多种方式实现宽带接入。
用户终端用于接收、存储和播放音视频流节目,是用户进行业务请求、视频/音频数据接收以及网络服务的硬件设备。在网络远程系统中,以计算机或IP机顶盒+家用电视机的形式作为终端设备。
2.2 IPv6在网络远程教育中的优势
(1)IPv6满足了计算机对IP地址的需求
IPv6与IPv4相比的优势首先是极大地扩展了网络地址空间。IPv6可以有2128 个IP地址，它几乎可以让世界上的每一粒沙子都有属于自己的IP地址。而我国在做好网络基础建设的同时，正积极主动参与IPv6的研究，争取在IPv6的研究中处于领先地位，为我国申请到足够多的IP地址。
(2)IPv6可以解决多媒体资源在网上传输的问题
在多媒体远程教学系统中。视音频实时通信主要采用的是流媒体技术，其表现形式是流式传输，它把音频、视频、动画等信息由服务器向用户机连续、实时传送。在采用流式传输的系统中，用户不必等到整个文件全部下载完毕。而只需经过几秒或数十秒的启动延时即可进行学习。当音频、视频等媒体文件在用户机上播放时，文件的剩余部分将在后台服务器继续下载，由于目前的网络带宽过低，质量服务控制（QoS）没有保证，视音频播放过程中经常出现时断时续的现象。下一代互联网的网络层协议由IPv4转到IPv6后。将从根本上解决流媒体业务需要高效传输的问题：
第一，有效提高数据传输速度IPv6的地址分配遵循聚类的原则，改进了IP包的基本报头格式，只有6个域和2个地址空间。这种简化的报头不仅所含字段少，而且报头长度固定，使得路由器的硬件实现更加简单，并且在路由分析中，IPv6不对数据进行分割，大大减小了路由器中路由表的长度，提高了路由器转发数据包的速度。这样在下一代互联网中，网络带宽可以达到数G，大容量无损压缩的视音频数据可以高速实时传输，数据传输启动延时也成十倍、百倍地缩短，而且不需要很大的带宽预留和缓存容量，彻底解决流媒体播放时时断时续的现象，保证了数据的实时和高效传输。
第二，有效地提高数据传输的服务质量IPv4尽最大努力来传送信息包，它不能保证提供给上层的服务是可靠的，缺乏QoS的概念和机制，因此这个问题是IPv4的致命弱点。而IPv6与IPv4相比，一个显著区别和改进就是在IPv6数据报头新增加20bit的流标签，用于标记某个业务数据流的IP包序列，以便路由器能够提供QoS或实时服务。一般来说，在所选择的链路上，可以根据开销、带宽、延时或其他特性对数据包进行特殊的处理。IPv6对8bit的服务类型(Type of Service)进行调整，优先级字段由3bit改为4bit即优先级范围从8种扩大到16种。允许发送业务流的源节点和转发业务流的路由器在数据包上加上标记进行不同处理。优化的IPv6和实时传输协议RTP、资源预留协议RSVP、实时传输控制协议RTCP及实时流协议RTSP相结合以提供端到端的传输质量服务，在远程教育中就能有效解决流媒体传输中的质量服务问题，获得较高的实时视音频播放效果，而避免了用IPv4时引起的延时抖动等不利因素。
第三，有效提高数据传输过程中的安全性随着人们的知识版权意识进一步增强，人们对网络信息资源的安全要求越来越高。IPv6要求强制实施因特网安全协议IPSec，还将其标准化，为用户提供端到端安全。IPSec支持验证头协议、封装安全性载荷协议和密钥交换IKE协议，这3种协议将是未来Internet的安全标准，其主要功能是在网络层对上层协议数据分组提供加密和鉴别等安全服务，它提供认证和加密两种安全机制。认证机制使IP通信的数据接收方能够确认数据发送方的真实身份，以及数据在传输过程中是否遭到改动。加密机制是通过对数据进行加密来保证数据的机密性，以防数据在传输过程中被他人截获而失密。这就为远程教育中具有高安全性和私密性的视音频服务提供了安全保障。
(3)IPv6可以帮助解决远程教育的交互问题
远程教育的交互性可及时反馈学生的学习情况，实现师生互动的学术交流，帮助教师改善教学方法，全方位地提高教学质量。然而，传统的IPv4网络由于带宽、服务质量等原因无法满足实时视频通信的要求，使得目前远程教育中的交互大多数是利用留言板、BBS、电子邮件等，视频会议系统作为一种重要的交互方式在远程教育中的应用还比较少，而IPv6可以更好地支持实时视音频信息的传输。 同时IPv6加强了组播功能和对信息流的支持功能，组播允许路由器一次性将数据包复制给多个数据通道，实现一点对多点或多点对多点的数据传输。IPv6组播大大节省了网络带宽，因为无论有多少个目标地址，在整个网络的任何一条链路上只需传送一个数据包，从而大大减轻了网络负载，实现了基于组播、具有网络性能保障的大规模视频会议的应用，这使得网络上的多媒体应用有了长足发展的机会，为服务质量控制提供了良好的网络平台。因此，将IP组播技术应用在远程教育的学习支持服务系统中是解决远程交互问题的关键，以视频会议系统为主的实时在线远程教育和以WWW为主的自主式远程教育的有机结合，通过网上虚拟教室平台，师生的交流基本上是“面对面”的交流，有身临其境的感觉。另外，IPv6还支持移动学习的开展、为有效监控远程考试提供条件等，这些优势都使得远程网络教育在下一代网络协议中将发挥更加强大的作用。
3 结束语
毫无疑问，快速增长中的网络即将耗尽有限的IP地址资源，IPv6取代IPv4成为一种必然趋势，同时，由于IPv6数据传输速度成数倍的增长、安全性进一步提高，组播功能的进一步加强等，使远程教育中端到端的视频应用有了更好的技术支持，保证了网络监控系统更好的实现。未来的远程教育必将为学习者提供更丰富的学习资源、更好的交互方式、更优越的学习环境、更多样的学习模式，远程教育也必将加快发展步伐，质量也必将得到显著提高。
参考文献
[1]刘茂昆．IPv6与网络视频[J]．计算机与现代化，2005 (3)：63-64．
[2]陈雪涛，刘辉．网络教育的机遇和挑战[C]．全国高等院校计算机基础教育研究会2006年学术论文集．北京：清华大学出版社，2006：595-599．
[3]刘丽娜，曾兴雯，熊韬．Internet实时业务的QoS机制．中国数据通信，2004（10）.
[4]乔健．远程网络教学的理论研究[J]．中国地质大学学报(社会科学版)，2003，3(5)；77-80．
[5]IPv6网络技术发展现状与策略[DB/OU]．http://www.mc21st.com/techsubject/subjects/mobile-IP/art/2003/ip1021-03.htm.
[6]赵立影，顾容．基于下一代网络技术的远程教育远景[J]．现代远程教育研究，2005，(3)：45-48．
关键词：IPv6；网络远程教育；优势
1 引言
1.1 IPv6基本概述
随着Internet在全球范围的迅速发展与应用，现有的IPv4已远远不能满足网络市场对地址空间、端到端的IP连接、服务质量、网络安全和移动性能的要求。为了弥补IPv4的不足，也为了升级全球Internet网络环境，世界各国的相关技术型企业与事业单位，共同努力和推出了新一代网络环境IPv6。
与IPv4相比，新一代的网络IPv6协议具有庞大而丰富的地址资源，能够明显提高路由的效率，实现包选路的高效转发，同时在安全性、保密性和即插即用方面，也有了很大的改进和提高。
1.2 网络远程教育的现状及存在的问题
网络基础建设是远程教育发展的基础。我国约有70万所中小学，在校的中小学生近2亿人，而配备的计算机数量相当有限，网络基础设施建设远远不够。在我国的高等院校开始步入远程教育领域时，美国等发达国家已将计算机多媒体网络教育普及到了幼儿教育阶段，而目前我国的中小学以及成人的远程教育仅处于教育信息化的起步阶段。
目前的网络教育大多采用网上网下相结合的方式，难以做到真正的实时、互动。远程教育更多只是一种远程广播，学生只能被动地接受灌输，几乎不能同教师和其他学习者进行沟通，这使得远程教育不尽如人意。多数高校远程服务站点仅仅推出了基于万维网（WWW）方式的课件教学的服务，即使有部分多媒体资源,但受限于现行IPv4网络带宽，多媒体信息也无法快速地传递和下载，学习者多通过文本加图片甚至纯文本的方式学习，使学习变得枯燥无味。师生之间、学生之间的交互不够是目前国内外实施远程教育最大的问题之一。
1.3 IPv6的应用研究现状及问题
随着实时业务的不断涌现，网络远程教育的瓶颈问题已转移到对网络大流量数据传输的网络服务质量的控制策略（即QoS）上。对网络服务质量的研究主要集中在两方面，其一是如何解决随用户数量和业务数据量猛增而造成的网络资源不足、服务质量下降等问题；二是随着多媒体和分布式多媒体的应用，新型实时多媒体业务的引入对网络的传输、管理，提出了新的质量要求。为了在Internet上获得良好QoS保证的方法，多方组织和团体都提出了自己的解决方案，其中最为著名的是由因特网工程任务组（IETF）的IntServ 小组和DiffServ小组提出的IntServ/RSVP机制和DiffServ机制。而多种机制的结合成为现今 QoS实现和研究的重点。
目前世界各国正积极搭建IPv6骨干网用于研究IPv6和IPv4之间的过渡问题，而真正的IPv6网络还没有实现普及推广。
2 基于IPv6的网络远程教育
2.1 网络远程教育的体系划分
网络远程教育，即交互式网络视频服务,是利用宽带网基础设施,以家用电视机(或计算机)作为显示设备,集互联网、多媒体、通信等多种技术于一体,通过互联网络协议(IP)向家庭用户提供基于网络数字视频的远程传输的新技术。
网络远程教育属于多媒体信息点播业务的一种,也可以归纳为多媒体信息检索业务, 它融合了视频点播(VOD) 、准视频点播NVOD以及交互式电视ITV这3种信息点播方式,把要播放的节目分为预定节目和点播节目。预定节目是组播类的节目,可在指定时间里播放,用户不能控制节目的进度。点播节目是单播类的节目,它更具实时交互和个性化的特点。
从网络远程教育系统的结构上来看,可以将其分为4个基本部分: 网络远程前端、IP骨干网、宽带接入网以及用户终端。
网络远程前端主要负责数字电视节目的采集与存储,以及VOD视频点播等服务。
IP骨干网和相应的宽带接入网主要负责节目的传送,完成音视频流节目的路由交换以及视频点播的控制信令的传送等。IP骨干网都是基于TCP/IP的协议簇，用户可以通过以ADSL为主的xDSL系列、Cable Modem等多种方式实现宽带接入。
用户终端用于接收、存储和播放音视频流节目,是用户进行业务请求、视频/音频数据接收以及网络服务的硬件设备。在网络远程系统中,以计算机或IP机顶盒+家用电视机的形式作为终端设备。
2.2 IPv6在网络远程教育中的优势
(1)IPv6满足了计算机对IP地址的需求
IPv6与IPv4相比的优势首先是极大地扩展了网络地址空间。IPv6可以有2128 个IP地址，它几乎可以让世界上的每一粒沙子都有属于自己的IP地址。而我国在做好网络基础建设的同时，正积极主动参与IPv6的研究，争取在IPv6的研究中处于领先地位，为我国申请到足够多的IP地址。
(2)IPv6可以解决多媒体资源在网上传输的问题
在多媒体远程教学系统中。视音频实时通信主要采用的是流媒体技术，其表现形式是流式传输，它把音频、视频、动画等信息由服务器向用户机连续、实时传送。在采用流式传输的系统中，用户不必等到整个文件全部下载完毕。而只需经过几秒或数十秒的启动延时即可进行学习。当音频、视频等媒体文件在用户机上播放时，文件的剩余部分将在后台服务器继续下载，由于目前的网络带宽过低，质量服务控制（QoS）没有保证，视音频播放过程中经常出现时断时续的现象。下一代互联网的网络层协议由IPv4转到IPv6后。将从根本上解决流媒体业务需要高效传输的问题：
第一，有效提高数据传输速度IPv6的地址分配遵循聚类的原则，改进了IP包的基本报头格式，只有6个域和2个地址空间。这种简化的报头不仅所含字段少，而且报头长度固定，使得路由器的硬件实现更加简单，并且在路由分析中，IPv6不对数据进行分割，大大减小了路由器中路由表的长度，提高了路由器转发数据包的速度。这样在下一代互联网中，网络带宽可以达到数G，大容量无损压缩的视音频数据可以高速实时传输，数据传输启动延时也成十倍、百倍地缩短，而且不需要很大的带宽预留和缓存容量，彻底解决流媒体播放时时断时续的现象，保证了数据的实时和高效传输。
第二，有效地提高数据传输的服务质量IPv4尽最大努力来传送信息包，它不能保证提供给上层的服务是可靠的，缺乏QoS的概念和机制，因此这个问题是IPv4的致命弱点。而IPv6与IPv4相比，一个显著区别和改进就是在IPv6数据报头新增加20bit的流标签，用于标记某个业务数据流的IP包序列，以便路由器能够提供QoS或实时服务。一般来说，在所选择的链路上，可以根据开销、带宽、延时或其他特性对数据包进行特殊的处理。IPv6对8bit的服务类型(Type of Service)进行调整，优先级字段由3bit改为4bit即优先级范围从8种扩大到16种。允许发送业务流的源节点和转发业务流的路由器在数据包上加上标记进行不同处理。优化的IPv6和实时传输协议RTP、资源预留协议RSVP、实时传输控制协议RTCP及实时流协议RTSP相结合以提供端到端的传输质量服务，在远程教育中就能有效解决流媒体传输中的质量服务问题，获得较高的实时视音频播放效果，而避免了用IPv4时引起的延时抖动等不利因素。
第三，有效提高数据传输过程中的安全性随着人们的知识版权意识进一步增强，人们对网络信息资源的安全要求越来越高。IPv6要求强制实施因特网安全协议IPSec，还将其标准化，为用户提供端到端安全。IPSec支持验证头协议、封装安全性载荷协议和密钥交换IKE协议，这3种协议将是未来Internet的安全标准，其主要功能是在网络层对上层协议数据分组提供加密和鉴别等安全服务，它提供认证和加密两种安全机制。认证机制使IP通信的数据接收方能够确认数据发送方的真实身份，以及数据在传输过程中是否遭到改动。加密机制是通过对数据进行加密来保证数据的机密性，以防数据在传输过程中被他人截获而失密。这就为远程教育中具有高安全性和私密性的视音频服务提供了安全保障。
(3)IPv6可以帮助解决远程教育的交互问题
远程教育的交互性可及时反馈学生的学习情况，实现师生互动的学术交流，帮助教师改善教学方法，全方位地提高教学质量。然而，传统的IPv4网络由于带宽、服务质量等原因无法满足实时视频通信的要求，使得目前远程教育中的交互大多数是利用留言板、BBS、电子邮件等，视频会议系统作为一种重要的交互方式在远程教育中的应用还比较少，而IPv6可以更好地支持实时视音频信息的传输。 同时IPv6加强了组播功能和对信息流的支持功能，组播允许路由器一次性将数据包复制给多个数据通道，实现一点对多点或多点对多点的数据传输。IPv6组播大大节省了网络带宽，因为无论有多少个目标地址，在整个网络的任何一条链路上只需传送一个数据包，从而大大减轻了网络负载，实现了基于组播、具有网络性能保障的大规模视频会议的应用，这使得网络上的多媒体应用有了长足发展的机会，为服务质量控制提供了良好的网络平台。因此，将IP组播技术应用在远程教育的学习支持服务系统中是解决远程交互问题的关键，以视频会议系统为主的实时在线远程教育和以WWW为主的自主式远程教育的有机结合，通过网上虚拟教室平台，师生的交流基本上是“面对面”的交流，有身临其境的感觉。另外，IPv6还支持移动学习的开展、为有效监控远程考试提供条件等，这些优势都使得远程网络教育在下一代网络协议中将发挥更加强大的作用。
3 结束语
毫无疑问，快速增长中的网络即将耗尽有限的IP地址资源，IPv6取代IPv4成为一种必然趋势，同时，由于IPv6数据传输速度成数倍的增长、安全性进一步提高，组播功能的进一步加强等，使远程教育中端到端的视频应用有了更好的技术支持，保证了网络监控系统更好的实现。未来的远程教育必将为学习者提供更丰富的学习资源、更好的交互方式、更优越的学习环境、更多样的学习模式，远程教育也必将加快发展步伐，质量也必将得到显著提高。
参考文献
[1]刘茂昆．IPv6与网络视频[J]．计算机与现代化，2005 (3)：63-64．
[2]陈雪涛，刘辉．网络教育的机遇和挑战[C]．全国高等院校计算机基础教育研究会2006年学术论文集．北京：清华大学出版社，2006：595-599．
[3]刘丽娜，曾兴雯，熊韬．Internet实时业务的QoS机制．中国数据通信，2004（10）.
[4]乔健．远程网络教学的理论研究[J]．中国地质大学学报(社会科学版)，2003，3(5)；77-80．
[5]IPv6网络技术发展现状与策略[DB/OU]．http://www.mc21st.com/techsubject/subjects/mobile-IP/art/2003/ip1021-03.htm.
[6]赵立影，顾容．基于下一代网络技术的远程教育远景[J]．现代远程教育研究，2005，(3)：45-48．