[發明專利]在IPv6中用主機間隧道支持IPv4應用程序的方法

有效

• 申請號: 200710099367.3
• 申請日: 2007-05-18
• 公開（公告）號: CN101068189A
• 公開（公告）日: 2007-11-07
• 發明（設計）人: 畢軍;李星;吳建平;程祥斌
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H04L12/46
• 分類號: H04L12/46;H04L29/06;H04L12/66
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

使用主機間隧道在純IPv6環境中支持IPv4應用程序的方法屬于互聯網技術領域，尤其涉及網絡過渡策略方面的技術。

背景技術

為了解決網絡規模不斷擴大帶來的IPv4地址空間不足問題，IETF提出了下一代互聯網協議——IPv6。隨著協議的不斷發展和成熟，包括中國、美國、日本和歐洲在內的許多國家和地區正在積極的籌劃基于IPv6的新一代網絡。建立起了CNGI、6Bone等IPv6示范網絡。在IPv6過渡過程中，一方面，網絡基礎設備需要被升級為支持IPv6；另一方面，用戶主機上的應用程序也需要進行過渡。現有的大部分涉及網絡的應用程序都是基于IPv4協議的，在純IPv6環境中會因為處理IP地址時遇到的位數、格式等問題而無法正常運行。雖然隨著過渡的進行，多數應用程序會逐漸升級為支持IPv6；但程序的重新開發需要一個漫長的過程，同時由于缺乏源代碼、升級成本等問題，會有部分應用程序無法或不愿升級為支持IPv6。因此，在過渡的中后期，純IPv6網絡開始出現和發展的條件下，如何為已有的IPv4應用程序提供支持，是實現IPv6順利過渡的一個重要問題。

為了解決IPv6過渡問題，保證現有的IPv4網絡和應用程序實現平滑過渡，目前提出了許多方案，歸納如下：

●采用雙棧網絡技術。這是指采用可以同時支持IPv4和IPv6的設備來搭建網絡的方法。由于設備可以同時支持IPv4和IPv6，可以保證IPv4程序的運行。

●采用協議翻譯技術。這是在IPv4協議和IPv6協議之間進行協議翻譯的方法，將IPv4的報頭翻譯成IPv6報頭的格式。這一翻譯過程可以在主機的協議棧中進行，也可以在專門的網關處進行。代表方案有NAT-PT、BIA、BIS等。

●采用特殊網關+主機與網關間隧道傳輸技術。這是一種在網絡中設立特殊的地址服務器和邊界網關的方法。當主機需要進行IPv4通信時，從地址服務器申請一個IPv4地址，并與邊界網關建立起IPv4-in-IPv6的隧道。數據包通過隧道被傳輸給邊界網關，通過網關送入IPv4網絡。代表方案有DSTM等。

然而，目前這些方案都存在著不足之處：

●雙棧網絡技術的方法缺陷在于：網絡設備需要同時支持IPv4和IPv6，在設備開銷方面較大；網絡中同時使用IPv4和IPv6，對網絡的管理造成了很多不便。另外，該方法的部署顆粒度很大，必須以子網級別進行部署。不適于增量部署。

●采用協議翻譯技術的方法缺陷在于：IPv6協議在報頭格式方面與IPv4有比較大的區別，在協議翻譯的過程中，可能會造成某些信息的丟失。此外，部分在主機協議棧中進行翻譯的方法(包括BIA、BIS)將所有的IPv6數據包全部翻譯成IPv4數據包，會影響上層IPv6應用程序的正常工作。

●采用特殊網關+主機與網關間隧道傳輸技術的方法的缺陷在于：首先，方法中的地址服務器和網關作為整個系統的關鍵點，很容易受到針對性的攻擊，并可能成為性能方面的瓶頸。其次，該方法需要參與通信的對方在DNS系統中具有IPv4地址的條目，當過渡進行到中后期時，純IPv6網絡環境中的用戶將不具有這一條件，會導致方法的失效。

對于IPv4應用程序來說，與IPv6應用程序的主要區別就在于使用的IP地址格式不同。針對這一特點，為了讓IPv4應用程序在IPv6環境中正常工作，需要為其提供格式正確的地址。本發明從這一角度出發，提出了一個通過地址協商和主機間隧道來支持純IPv6環境中IPv4應用的方案。本方案采用虛擬地址協商和主機間隧道的思路，在雙方開始通信之前，首先為彼此協商出一個臨時使用的虛擬IPv4地址，提供給上層的IPv4程序。在地址協商的同時，兩臺主機間的IPv4-in-IPv6隧道也自動被建立起來，通信過程中的數據通過這一隧道進行傳輸，而不需要借助特殊的服務器和網關。通過這種方式，可以在純IPv6網絡環境中支持IPv4應用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于地址協商和主機間隧道的方法，使得純IPv6網絡中的IPv4程序可以在不進行修改的情況下進行互相通信。

本發明所提供的方法思路在于：在上層的IPv4應用程序進行DNS地址解析時，主機的協議棧攔截這一請求，并從DNS中解析到對方的IPv6地址。然后，使用這一地址與對方進行IPv4虛擬地址的協商，為彼此確定在這次會話中使用的IPv4地址，同時，在這一過程中，兩臺主機間的隧道也自動被建立起來。當地址協商完成后，IPv4虛擬地址被返回給上層應用程序，此后的數據都通過主機之間的IPv4-in-IPv6隧道進行傳輸。