为贯彻落实教育部办公厅关于贯彻落实《推进互联网协议第六版（IPv6）规模部署行动计划》的通知（教技厅〔2018〕3号，简称“教育部通知”）要求，受教育部科技司和CERNET网络中心委托，赛尔网络有限公司负责实施教育系统IPv6发展态势监测平台（简称“监测平台”）的研发工作，为教育行业有效推进IPv6规模部署提供了数据服务和技术保障。
1.2实施目标
监测平台的监测对象包括中国教育和科研计算机网（简称“CERNET”）、教育部认可高校、省市教育行政机构等。根据教育部通知要求，通过监测、收集、分析及统计相关单位的IPv6网络建设、应用建设和运行数据，实现对教育系统IPv6发展情况的动态监测和多维度实时分析，为国家IPv6规模部署提供行业数据，指导教育行业IPv6建设和改造，确保完成教育系统的IPv6规模部署任务。
2.做法与经验
2.1组织领导与工作队伍
CERNET网络中心提出平台建设需求；CERNET技术委员会进行系统架构评审和技术指导；赛尔公司成立以技术开发部为主体的研发队伍；赛尔公司市场管理部负责对接教育部科技司，专题汇报，并对监测平台应用推广进行宣传；公司下属31个分公司负责与各教育机构和学校对接，提供技术支持，协助各单位建设整改。
2.2监测平台系统结构
监测平台由四部分组成：分布式流测量子系统、分布式大数据计算子系统、IPv6发展态势展示子系统和IPv6发展态势调查子系统。如图1所示。
图1 监测平台系统结构图
根据教育部通知14个维度的工作要求，系统从用户注册、地址申请、路由开通、活跃用户、出入流量、门户网站、域名解析、网站安全八个方面对每个教育系统用户进行全方位评测分析，自下而上进行汇总统计。
2.3案例的创新点
2.3.1基于技术监测和行政上报的复合监测模式
监测平台的首要创新是监测模式的创新，通过技术监测验证上报数据的真实性，通过上报数据促进技术监测的合理性和科学性。
2.3.2融合分布式流测量、云探针主动测量和大数据计算的分布式监测体系结构
监测平台面向CERNET2大规模IPv6用户和流量，研制分布式IPv6流测量子系统，并在CERNET核心节点部署；实现多线路分布式公有云探针容器化部署，集成多种主动探测技术，并创新地提出了dns异步扫描算法和递归dns判定方法；集成HDFS、MapReduce、Spark等大数据工具，构建了分布式大数据计算平台。
2.3.3基于IPv6地址快速分段识别与排序溯源的大数据计算算法和作业编排
系统实施中，对核心要素IPv6地址，提出了一系列进行分段识别、排序溯源、流量分析、协议分析等统计分析的快速算法；分别以AS、包长、服务、协议和地址段作为主键进行数据合并，并存储到文件；基于JNI技术和存储映射I/O等技术，设计实现了支持key-value的文件快速随机读取算法；实现了分钟粒度的多维度海量监测数据的快速处理。
图2 MapReduce作业汇总分析图
2.4监测平台提供的数据服务
监测平台为CERNET、高校、教育行政机构等提供了多维度的数据统计分析服务，包括路由开通、本端/对端活跃地址、地址对、入出流量、域名解析服务、门户网站可解析/可访问等专题服务。
统计数据部分示例如图3、图4、图5、图6所示。
图3 流量与地址趋势
图4 教育系统单位监测日报
图5 某学校态势信息
图6 教育系统IPv6规模部署调查系统
3.成效与亮点
3.1有力支持了教育行政部门的IPv6规模部署工作
根据2020年发文，从2020年4月起，出具内刊周/月报，到目前共出周报52期、月报13期。多省市教育厅引用了监测平台的报表和数据，发文专项布置IPv6规模部署工作。图7为辽宁省教育厅的[2021]153号文件截图。
图7 辽宁省教育厅辽教办〔2021〕153号文件
3.2强力支撑了“面向教育领域的IPv6示范网络”项目建设
2020年12月，国家项目“面向教育领域的IPv6示范网络”验收，监测平台贡献了核心创新性成果之一：“分布式多维度IPv6网络态势感知测量技术”。2020年12月的30天内，工作日平均达到1008万，如图8所示。
图8 “面向教育领域的IPv6示范网络”验收活跃用户统计图
截至2020年12月22日，CERNET2接入的1794所院校单位的支持度为93.59%，如图9所示。
图9 “面向教育领域的IPv6示范网络”门户网站改造统计图
3.3在IPv6规模部署中形成了强烈的技术影响力
在“2020年中国IPv6发展论坛”进行了“CERNET IPv6监测与发展态势新变化”专题报告；从2020年4月起，在《中国教育网络》杂志连续刊载专题月报13期，图10为杂志扫描截图。
图10 “中国教育网络”杂志IPv6月报
