1.本课题的研究意义，国内外研究现状、水平和发展趋势

现有的互联网主要是基于IPv4协议的。这一协议的成功促成了互联网的迅速发展。但是，随着互联网用户数量不断增长以及对互联网应用的要求不段提高，IPv4的不足逐渐凸现出来。其中最尖锐的问题就是不断增长的对互联网资源的巨大需求与IPv4地址空间不足的先兆，另外，由于IPv4地址方案不能很好地支持地址汇聚，现有的互联网正面临路由表不断膨胀的压力；同时，对服务质量、移动性和安全性等方面的需求都迫切要求开发新一代IP协议。

为了彻底解决互联网的地址危机，IETF早在20世纪90年代中期就提出了拥有128位地址的IPv6互联网协议，并在1998年进行了进一步的标准化工作。除了对地址空间的扩展以外，还对IPv6地址的结构重新做了定义，采用了与IPv4中使用的CIDR类似的方法分配地址。IPv6还提供了自动配置以及对移动性和安全性的更好支持等新的特性。目前，IPv6的主要协议都已经成熟并形成了RFC文本，其作为IPv4的唯一取代者的地位已经得到了世界的一致认可，与传统的IPv4相比有以下的优势:采用128位地址长度、扩大了地址空间、提高了网络的整体吞吐量、服务质量得到很大改善、安全性有了更好的保证、支持即插即用和移动性、更好地实现了多播功能。

在国际上，对IPv6的各项研究和实现已经展开。法国INRIA、日本KAME、美国NRL等研究机构，IBM、Sun Microsystems、Trumpet、Hitachi等公司，分别研制开发了不同平台上的IPv6系统软件和应用软件；Cisco、Bay等路由器厂商已经开发出了面向IPv6网络的路由器产品。1996年，一个以研究IPv6为目标的虚拟实验网络，国际IPv6试验床6Bone建立，欧洲、美洲、亚洲的许多国家和组织都已经加入了6BONE。1998年底，面向实用的全球性IPv6研究和教育网（6REN）开始启动。这期间以STAR TAP为依托的6TAP（IPv6 Transit Access Point）得以实施，建立了以ATM交换机为中心的IPv6洲际网络。中国对IPv6的研究始于1998年。2000年，天地互连信息技术有限公司建立了中国第一个面向商用的IPv6试验床，并加入了6BONE。由于历史的原因，中国在IPv4的发展中处于后进的状态，在国际上发言权不多，导致在IP地址的供需上严重失衡。不言而喻，中国应该是全球最需要IP地址的国家之一。同时，中国作为一个互联网和移动通信大国，势必要在下一代互联网标准和资源分配中力争更大的发言权。IPv6作为核心基本技术，将带动大量相关技术和服务的发展，提升中国信息通信产业的整体实力，为中国的信息产业带来新的发展机遇。

虽然IPv6试验性，准商用网络在全球范围内如火如荼的搭建，但业内人士认为，作为IPv4的颠覆性技术IPv6真正实现普及还尚待时日，从IP v4到向IPv6的过渡过程还是比较长的，未来的几年恐怕是大量的推广和普及，当然在推广普及当中也有许多的研究工作需要做，许多的应用需要开发。

2.本课题的基本内容，可能遇到的困难，提出解决问题的方法和措施

尽管IPv6比IPv4具有明显的先进性，但是要想在短时间内将Internet和各个企业网络中的所有系统全部从 IPv4升级到IPv6是不可能的。IPv6与IPv4系统在Internet中长期共存是不可避免的现实。因此，实现由IPv4向IPv6的平稳过渡是导入IPv6的基本前提。确保过渡期间IPv4网络与IPv6网络互通是至关重要的。

目前解决过渡问题基本技术主要有三种：双协议栈 ( Dual Stack)。采用该技术的节点上同时运行IPv4和IPv6两套协议栈，这是使IPv6节点保持与纯IPv4节点兼容最直接的方式；隧道技术 ( Tunnel)。隧道技术提供了一种以现有IPv4路由体系来传递IPv6数据的方法：将IPv6的分组作为无结构意义的数据，封装在IPv4数据报中，被IPv4网络传输；NAT-PT。转换网关除了要进行IPv4地址和IPv6地址转换，还要包括协议并翻译。转换网关作为通信的中间设备，可在IPv4和IPv6网络之间转换IP报头的地址，同时根据协议不同对分组做相应的语义翻译，从而使纯IPv4和纯IPv6站点之间能够透明通信。

 

隧道技术适用于在不能使用IPv6链路的情况下；协议转换适用于纯IPv6和纯IPv4主机之间的通信；双栈适用于IPv6/IPv4主机和纯IPv6或者纯IPv4 的主机通信。鉴于目前IPv4与IPv6并存的现状且双栈简单直接的特点，本设计采用双协议栈技术。拥有双重协议栈的主机的一个基本特性就是：其上运行的IPV6服务器既能应付IPV4客户，又能应付IPV6客户，这是通过使用IPV4映射的IPV6地址实现的。如上图所示，当IPV6客户向服务器发送数据包时，不需额外转换，服务器即可顺利接受与回应；当IPV4客户向服务器发起连接时，发送的仍是IPV4数据报，但服务器的协议栈会把客户方的地址转换成一个IPV4映射的IPV6地址，因为IPV6服务器处理的是IPV6套接口地址结构。

本程序是在Socket套接口上实现的，Socket接口是TCP/IP网络的API，定义了许多函数或例程，程序员可以用它们来开发TCP/IP网络上的应用程序。Socket数据传输是一种特殊的I/O，也是一种文件描述符，具有一个类似于打开文件的函数调用Socket()，该函数返回一个整型的Socket描述符，随后的连接建立、数据传输等操作都是通过该Socket实现的。常用的Socket类型有两种：流式Socket和数据报式Socket。流式是一种面向连接的Socket，针对于面向连接的TCP服务应用；数据报式Socket是一种无连接的Socket，对应于无连接的UDP服务应用。Socket利用网间通信设施实现进程通信，但对通信设施的细节毫不关心，如右图所示。

 

FTP是面向连接的TCP服务应用，分为服务器与客户端。服务器首先调用socket函数创建一个Socket，然后调用bind函数将其与本机地址以及一个本地端口号绑定，然后调用listen在相应的socket上监听，当accpet接收到一个连接服务请求时，将生成一个新的socket，用于请求应答，结束后关闭该socket。 客户端程序创建一个socket，调用connect函数与服务器建立连接，连接成功之后与服务器进行数据的请求与应答，最后关闭socket。FTP使用两个TCP连接，一个TCP连接用于控制信息（控制连接），一个TCP连接用于实际的数据传输（数据连接）。

 

 

本次毕业设计总体来说会遇到不少困难，譬如FTP提供两种登陆方式：匿名与非匿名，在实现时还需考虑到用户权限，网络安全等问题。目前所掌握的都是一些基础的网络理论知识，在涉及编程方面尚有不足，最大的难题在于对Java网络编程接口的认识上。

在Java中，有专门的Socket类来处理用户的请求和响应。利用Socket类的方法，就可以实现两台计算机之间的通讯。在Java中Socket可以理解为客户端或者服务器端的一个特殊的对象，这个对象有两个关键的方法，一个是getInputStream方法，另一个是getOutputStream方法。getInputStream方法可以得到一个输入流，客户端的Socket对象上的getInputStream方法得到的输入流其实就是从服务器端发回的数据流。GetOutputStream方法得到一个输出流，客户端Socket对象上的getOutputStream方法返回的输出流就是将要发送到服务器端的数据流，（其实是一个缓冲区，暂时存储将要发送过去的数据）。

    FTP 的主要操作都是基于各种命令基础之上的。常用的命令有：

    设置传输模式，它包括ASCⅡ(文本) 和BINARY 二进制模式;

    目录操作，改变或显示远程计算机的当前目录(cd、dir/ls 命令);

    连接操作，open命令用于建立同远程计算机的连接；close命令用于关闭连接;

    发送操作，put命令用于传送文件到远程计算机；mput 命令用于传送多个文件到远程计算机;

    获取操作，get命令用于接收一个文件；mget命令用于接收多个文件。

根据FTP 的工作原理，在主函数中建立一个服务器套接字端口，等待客户端请求，一旦客户端请求被接受，服务器程序就建立一个服务器分线程，处理客户端的命令。如果客户端需要和服务器端进行文件的传输，则建立一个新的套接字连接来完成文件的操作。客户端则是在用户建一个任务时，就开一个线程。

本设计须建立在对IPv6及FTP协议的认识基础之上，因此需要花费一定的时间精力去学习相关知识，当然对于Java编程环境及Java语言的熟知程度同样重要。

 

3.本课题拟采用的研究手段（途径）和可行性分析

本系统采用Window xp平台下Java语言开发。Java是一种跨平台，适合于分布式计算环境的面向对象编程语言，具有简单性、面向对象、分布式、解释型、可靠、安全、平台无关、可移植、高性能、多线程、动态性等特性。

面向对象的技术是目前软件工业的主流,绝大多数的系统、应用程序都是采用面向对象技术开发出来的。面向对象程序设计语言的特征是：数据抽象化：通过从特定的实例中抽取共同的性质形成一般化的概念的过程； 数据封装：也叫数据隐藏，用户无需知道内部工作流程，只要知道接口和操作就可以的，一般用类来实现封装；继承性： 一种支持重用的思想，在现有的类型派生出新的子类，例如新型电视机在原由型号的电视机上增加若干中功能而得到，新型电视机是原由电视机的派生，继承了原由电视机的属性，并增加了新的功能；多态性:指在一般类中定义的属性或行为，被特殊类继承之后，可以具有不同的数据类型或表现出不同的行为；动态联编:指一个计算机程序自身彼此关联的过程，按照联编所进行的阶段不同，可分为两种不同的联编方法：静态联编和动态联编。

Windows XP Professional操作系统对IPv6的支持。只需进入命令模式，然后运行ipv6 install，即可安装IPv6协议，在命令模式下输入：ping6 ::1，完成测试。（::1，IPv6环境下的回环地址，相当与IPv4的127.0.0.1）。

JDK1.4在Solaris跟Linux系统中提供了对IPv6的支持，但在Windows环境下直到JDK5.0（亦即1.5）才提供了对IPv6的支持。从IPv4到IPv6的过渡是透明且简单的，如果地址解析是通过主机名或域名的方式，则代码几乎可以不做修改。

NetBeans是Sun公司推出的开放源码的Java集成开发环境(IDE)，可以创建复杂的项目，编写代码，导入资源，构建和调试可执行程序。

 

从技术方面：无论是window还是Linux操作系统都已经提供了对IPv6协议的支持，jdk1.5也已经实现了在各个系统平台上对IPv6无缝的支持，路由器等其他网络设备也愈来愈多地给予支持。因此，无论从硬件设施或者软件环境，及其他各方面技术来看，完成本设计是可行的。

从经济方面：Java是目前广为流行的开发平台，容易获得。本设计对于系统需求比较低，加上具有成熟的软硬件环境，因此在软硬件的支出上十分有限，并且目标系统并非十分复杂，开发周期较短，人员经济支出有限。更何况，无论在互联网本身，还是在移动通信，甚至家电行业等等诸多领域，都或多或少地把IPv6认定为核心技术，IPv6的发展已是大势所趋，无论现在或者将来，都需要基于IPv6应用程序的出现。当系统开发完实际运行后，在未来比较长的一段时间内将会得到运用，这带来的经济回报将远超过支出，最重要的一点是该软件的开发可以给我们对系统的开发有个全面的认识，使我们将来能够与社会接轨。从经济角度来看，此方案完全可行，可以说成本较低，效益高。

（对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计结果的预测）

IPv4是目前广泛使用的互联网IP技术，而IPv6则是下一代的IP协议。随着互联网技术的不断发展，IPv4的许多缺陷逐渐暴露出来，IPv6能够彻底解决地址空间耗尽和路由表爆炸等问题，而且为IP协议注入了新的内容，使支持安全、主机移动、使路由器处理报文更加简便，扩展性也更好。目前，IPv6的实验网6Bone已经遍布全球，IP协议从IPv4过渡到IPv6已经是历史必然。FTP则是在Internet网络上广泛使用的用于传输文件的通信协议。因此该课题就是在IPv6环境下提供FTP功能的实现。

   该系统的设计有利于学生在将来的工作和实践中掌握网络技术的技能。该设计从深度和广度方面基本符合本科生的毕业设计的要求。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                 指导教师：                

2017年4月23日