[发明专利]利用网络处理器实现IPv4/IPv6网络协议转换的方法无效

专利信息
申请号: 200610027467.0 申请日: 2006-06-08
公开(公告)号: CN101087296A 公开(公告)日: 2007-12-12
发明(设计)人: 曲延光;李存;张文良;杨兵;曹昊阳 申请(专利权)人: 上海亿人通信终端有限公司
主分类号: H04L29/06 分类号: H04L29/06;H04L12/56
代理公司: 上海专利商标事务所有限公司 代理人: 左一平
地址: 201206上*** 国省代码: 上海;31
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摘要:
搜索关键词: 利用 网络 处理器 实现 ipv4 ipv6 协议 转换 方法
【说明书】:

技术领域

发明涉及一种IPv4/IPv6网络协议转换的方法,尤其涉及一种利用网络处理器来实现IPv4/IPv6网络协议转换的方法。

背景技术

IPv4(TCP/IP)协议是当代Internet上最重要的协议族,它是连接到Internet上的所有计算机都必须支持的协议。但是,随着Internet的发展,IPv4的一些缺点也逐渐暴露出来,其中最主要的缺点就是地址空间严重不足。由于历史原因,分配给我国的IPv4地址较少,地址枯竭问题就更加严重。

IPv6是设计用来替代现有IPv4(TCP/IP)协议,也被称作下一代互联网协议。IPv6是为了解决IPv4所存在的一些问题和不足而提出的,同时它还在许多方面提出了改进,例如路由方面、自动配置方面。IPv6协议包括IPv6基本协议和ICMPv6协议。

但是在IPv6地址和IPv4地址共存的时期,如何让IPv6节点和IPv4节点通信呢?为了解决这个难题,提出了网络地址转换-协议转换(NAT-PT)及网络地址端口转换-协议转换(NAPT-PT)。从而在网络层上实现了从IPv6节点主动向IPv4节点建立单向连接。同时,从IPv4节点主动向IPv6节点建立的连接,还必须在应用层添加应用层网关(ALG)才能实现。

由于NAT-PT过渡方式只需在中间设置转换设备即可完成IPv6网络和IPv4网络的互通,各网络节点不需要做任何的修改,对各个网络的主机设备完全透明,具有部署迅速,配置简便的优点,是IPv4向IPv6过渡阶段的最重要的网络互通方式。

网络地址转换(NAT)是当前IPv4网络广泛采用的一项技术,在NAT环境中,网络被划分为内部网(通常为企业局域网)和外部网(通常为因特网),NAT网关将内部网对外访问的数据报源地址转换成某个外部网络地址,从而实现对珍贵的IPv4地址的共享,其中外部网络地址可能由多个地址组成的地址池,NAT网关遵照一定的算法实现地址的动态分配。

NAT-PT是上述NAT技术在IPv4和IPv6混合网络的一种自然延伸和扩展,所不同的是NAT-PT的内部网是IPv6网络,NAT-PT在进行地址转换时还需要同时实现网络协议的转换。

当IPv6主机要与IPv4主机通信时,首先需要在IPv6网络中标识IPv4主机,NAT-PT网关向IPv6网络中广播一个96位的地址前缀,用96位地址前缀加上32位IPv4主机地址作为对IPv4网络中主机的标识。IPv6主机发给IPv4主机的报文,通过96位前缀被路由到NAT-PT网关处,NAT-PT网关对IPv6报文头进行转换,分配临时IPv4地址来标识IPv6源,报文转换为IPv4报文后发给IPv4目的主机。

由于全球公用的IPv4地址的获取困难,NAT-PT网关必须实现IPv4地址的共享。与NAT类似,NAT-PT的地址共享也是通过传输层标识(TCP/UDP端口或ICMP类型码)的跟踪与复用来实现的。这时,当内部网络主机向外建立连接时,NAT-PT网关必须动态分配对外的地址和传输层标识,记录每个连接会话(UDP/ICMP是伪连接)与外部地址的绑定关系,然后跟踪该连接的状态,当连接关闭后,NAT-PT网关必须自动释放先前分配的地址和传输层标识,以便后续连接使用。

与NAT类似,应用层协议如果包含了第三层的地址或传输层的标识,也需要进行相应的转换和转换,这种服务叫应用层网关(ALG),如域名查询服务DNS,或FTP、H323、SIP等的控制连接。

随着网络速度的飞速发展,传统的路由器已经越来越难已满足报文的快速转发。为了适应这一发展,出现了新型的网络处理器。它是一种新型的处理器类型,专门用于满足网络交换设备的需求、网络环境的要求而设计的。它除了一般处理器的功能外还包含若干个专门处理数据分组的高速智能接口,即高速引擎,使得网络处理器能够处理高速网络中同时到达的多个数据流。

网络处理器是用于实现报文处理、协议分析、路由、语音/数据集成、防火墙和QoS等通信工作的可编程硬件。它被经过专门设计和高度优化来完成各种网络功能。现有的网络通讯设备主要有基于通用CPU和基于ASIC两种类型。基于通用CPU的网络通讯设备具备了易于扩展和修改的能力,但是它提供的性能不能满足现在高速网络的需求。基于ASIC的网络通讯设备达到高性能的数据传输速度。虽然ASIC提供了快速处理能力,但它的灵活性远远跟不上网络协议和标准的快速改变,典型的ASIC需要1年至3年的开发周期,无法进行版本更新和功能升级,制造工艺的需要也较高。

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