[發明專利]IPV4 over IPV6隧道場景中的負載均衡系統及方法

有效

• 申請號: 201810113272.0
• 申請日: 2018-02-05
• 公開（公告）號: CN108200199B
• 公開（公告）日: 2020-07-21
• 發明（設計）人: 唐朝偉;章景昆;陳世玉;金卓義;王丹;呂艷;阮帥
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08;H04L12/46;H04L12/24;H04L12/803
• 代理公司: 重慶市前沿專利事務所(普通合伙) 50211
• 代理人: 顧曉玲

本發明公開了一種IPV4 over IPV6隧道場景中的負載均衡系統及方法，該系統包括至少一個客戶端以及與客戶端對應的網關，網關將客戶端發出的IPv4數據包封裝成IPv6數據包；還包括主服務器和至少一個AFTR處理器，主服務器的輸入端與所有網關的輸出端連接，網關將上行流量均發往主服務器,入口均采用統一的VIP，主服務器將所有目的IP是VIP的IPv6數據包全部將其MAC頭部信息改換，并且存儲記錄AFTR處理器處理的用戶信息，主服務器將目的MAC地址轉換成相應的AFTR處理器的MAC地址，將請求分發給相應的AFTR處理器，AFTR處理器與資源網站進行通信。本發明解決了在IPv4 over IPv6隧道中數據包處理場景中，傳統的負載均衡軟件無法處理隧道數據包的問題，解決了服務器集群中的軟件實現負載均衡的問題。

技術領域

本發明屬于信息技術領域，涉及一種數據傳輸系統及方法，具體涉及一種IPV4over IPV6(IPV4向IPV6的轉換)隧道場景中的負載均衡系統及方法。

背景技術

我國IPv4地址規模永久性定格(3.32億)、人均IP(Internet Protocol，網絡之間互連的協議)地址持有量的永久性降低，已對新興互聯網經濟(移動互聯網、電子商務等)的可持續發展、我國信息化(三網融合、物聯網、云計算、大數據等)的基礎建設、國家信息化戰略的部署實施(信息安全、互聯網+、寬帶中國、智慧城市等)造成嚴重制約。

目前，廣電的IP承載網基本都是基于IPv4的，演進過程首先需要完成承載網對IPv6的支持，繼而才能實現業務、認證系統、運營支撐系統等向IPv6遷移，因此，網絡從IPv4向IPv6的升級是過渡的重點。網絡過渡需要在降低對現網影響、保證業務連續性以及減少過渡成本的基礎上，以漸進的過程實現網絡的平滑升級，應該綜合考慮地址分配方案及網管系統升級方案。

IPv6網絡的過渡后期，IPv6流量已經超過IPv4流量，業務已經基本實現對IPv6訪問的支持，此時應該以IPv6網絡承載IPv4流量為主要方式進行最后階段的演進。在IPv6網絡的過渡后期，IPv6流量已經超過IPv4流量，IPv4協議棧的接入設備成為IPv6網絡中的孤島通信問題。

DS-Lite(Dual-stack lite，輕型雙棧協議)是一種典型的IPv4 over IPv6隧道技術，DS-Lite隧道技術的工作原理是：用戶側設備將IPv4流量封裝在IPv6隧道內，通過運營商的IPv6接入網絡到達“網關”設備后終結IPv6隧道封裝，再進行集中式NAT(NetworkAddress Translation，網絡地址轉換)轉換，最終轉發至IPv4網絡。如圖1所示，DS-lite網絡主要由三個部分組成：

CPE(Customer Premise Equipment，用戶側設備)：也叫B4終端，位于用戶網絡側、用來連接ISP(Internet Service Provider，互聯網服務提供商)網絡的設備，通常為用戶網絡的網關。CPE作為IPv4 over IPv6隧道的端點，負責將用戶網絡的IPv4報文封裝成IPv6報文發送給隧道的另一個端點，同時將從隧道接收到的IPv6報文解封裝成IPv4報文發送給用戶網絡。某些用戶網絡的主機本身也可以作為CPE，直接連接到ISP網絡，這樣的主機稱為DS-lite主機。

AFTR(Address Family Translation Router，地址族轉換路由器)：ISP網絡中的設備。AFTR同時作為IPv4 over IPv6隧道端點和NAT(Network Address Translation，網絡地址轉換)網關設備。AFTR負責將解封裝后的用戶網絡報文的源IPv4地址(私網地址)轉換為公網地址，并將轉換后的報文發送給目的IPv4主機；同時負責將目的IPv4主機返回的應答報文的目的IPv4地址(公網地址)轉換為對應的私網地址，并將轉換后的報文封裝成IPv6報文通過隧道發送給CPE。AFTR進行NAT轉換時，同時記錄NAT映射關系和IPv4 over IPv6隧道對端設備(即CPE)的IPv6地址，從而實現不同CPE連接的用戶網絡地址可以重疊。