[發明專利]利用網絡處理器實現IPv4/IPv6網絡協議轉換的方法

無效

• 申請號: 200610027467.0
• 申請日: 2006-06-08
• 公開（公告）號: CN101087296A
• 公開（公告）日: 2007-12-12
• 發明（設計）人: 曲延光;李存;張文良;楊兵;曹昊陽
• 申請（專利權）人: 上海億人通信終端有限公司
• 主分類號: H04L29/06
• 分類號: H04L29/06;H04L12/56
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司
• 代理人: 左一平

技術領域

本發明涉及一種IPv4/IPv6網絡協議轉換的方法，尤其涉及一種利用網絡處理器來實現IPv4/IPv6網絡協議轉換的方法。

背景技術

IPv4(TCP/IP)協議是當代Internet上最重要的協議族，它是連接到Internet上的所有計算機都必須支持的協議。但是，隨著Internet的發展，IPv4的一些缺點也逐漸暴露出來，其中最主要的缺點就是地址空間嚴重不足。由于歷史原因，分配給我國的IPv4地址較少，地址枯竭問題就更加嚴重。

IPv6是設計用來替代現有IPv4(TCP/IP)協議，也被稱作下一代互聯網協議。IPv6是為了解決IPv4所存在的一些問題和不足而提出的，同時它還在許多方面提出了改進，例如路由方面、自動配置方面。IPv6協議包括IPv6基本協議和ICMPv6協議。

但是在IPv6地址和IPv4地址共存的時期，如何讓IPv6節點和IPv4節點通信呢？為了解決這個難題，提出了網絡地址轉換-協議轉換(NAT-PT)及網絡地址端口轉換-協議轉換(NAPT-PT)。從而在網絡層上實現了從IPv6節點主動向IPv4節點建立單向連接。同時，從IPv4節點主動向IPv6節點建立的連接，還必須在應用層添加應用層網關(ALG)才能實現。

由于NAT-PT過渡方式只需在中間設置轉換設備即可完成IPv6網絡和IPv4網絡的互通，各網絡節點不需要做任何的修改，對各個網絡的主機設備完全透明，具有部署迅速，配置簡便的優點，是IPv4向IPv6過渡階段的最重要的網絡互通方式。

網絡地址轉換(NAT)是當前IPv4網絡廣泛采用的一項技術，在NAT環境中，網絡被劃分為內部網(通常為企業局域網)和外部網(通常為因特網)，NAT網關將內部網對外訪問的數據報源地址轉換成某個外部網絡地址，從而實現對珍貴的IPv4地址的共享，其中外部網絡地址可能由多個地址組成的地址池，NAT網關遵照一定的算法實現地址的動態分配。

NAT-PT是上述NAT技術在IPv4和IPv6混合網絡的一種自然延伸和擴展，所不同的是NAT-PT的內部網是IPv6網絡，NAT-PT在進行地址轉換時還需要同時實現網絡協議的轉換。

當IPv6主機要與IPv4主機通信時，首先需要在IPv6網絡中標識IPv4主機，NAT-PT網關向IPv6網絡中廣播一個96位的地址前綴，用96位地址前綴加上32位IPv4主機地址作為對IPv4網絡中主機的標識。IPv6主機發給IPv4主機的報文，通過96位前綴被路由到NAT-PT網關處，NAT-PT網關對IPv6報文頭進行轉換，分配臨時IPv4地址來標識IPv6源，報文轉換為IPv4報文后發給IPv4目的主機。

由于全球公用的IPv4地址的獲取困難，NAT-PT網關必須實現IPv4地址的共享。與NAT類似，NAT-PT的地址共享也是通過傳輸層標識(TCP/UDP端口或ICMP類型碼)的跟蹤與復用來實現的。這時，當內部網絡主機向外建立連接時，NAT-PT網關必須動態分配對外的地址和傳輸層標識，記錄每個連接會話(UDP/ICMP是偽連接)與外部地址的綁定關系，然后跟蹤該連接的狀態，當連接關閉后，NAT-PT網關必須自動釋放先前分配的地址和傳輸層標識，以便后續連接使用。

與NAT類似，應用層協議如果包含了第三層的地址或傳輸層的標識，也需要進行相應的轉換和轉換，這種服務叫應用層網關(ALG)，如域名查詢服務DNS，或FTP、H323、SIP等的控制連接。

隨著網絡速度的飛速發展，傳統的路由器已經越來越難已滿足報文的快速轉發。為了適應這一發展，出現了新型的網絡處理器。它是一種新型的處理器類型，專門用于滿足網絡交換設備的需求、網絡環境的要求而設計的。它除了一般處理器的功能外還包含若干個專門處理數據分組的高速智能接口，即高速引擎，使得網絡處理器能夠處理高速網絡中同時到達的多個數據流。

網絡處理器是用于實現報文處理、協議分析、路由、語音/數據集成、防火墻和QoS等通信工作的可編程硬件。它被經過專門設計和高度優化來完成各種網絡功能。現有的網絡通訊設備主要有基于通用CPU和基于ASIC兩種類型。基于通用CPU的網絡通訊設備具備了易于擴展和修改的能力，但是它提供的性能不能滿足現在高速網絡的需求。基于ASIC的網絡通訊設備達到高性能的數據傳輸速度。雖然ASIC提供了快速處理能力，但它的靈活性遠遠跟不上網絡協議和標準的快速改變，典型的ASIC需要1年至3年的開發周期，無法進行版本更新和功能升級，制造工藝的需要也較高。