[发明专利]一种网络地址转换转发的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及网络通信地址转换方法与装置，具体的说，涉及一种用来提高网络中私网和公网之间网络地址转换效率的方法与装置。 

背景技术

随着因特网的发展速度越来越快，人们在日常工作和生活中已将IP网络视为必不可少的工具，网络规模也是不断的扩大，网络用户的数量不断增加，然而公网的地址资源十分有限，因此，NAT(Network Address Translation，网络地址转换)技术就成为了一种解决这个问题的主要方法。它主要作用是使私网中的网络设备使用较少的公网地址就能够访问公网，使得网络资源充分得到了应用。由此，可以使资源紧张的公网IP地址分配给更多的私网用户来用。 

目前用于实现NAT转发功能的方法有硬件和软件两种：硬件是通过直接使用FPGA，CPLD或ASIC等硬件基础上进行设计，这种方法最大的优点就是速度，因为硬件的速度优势很明显，所以这种实现方法的转换速率快，效率很高。但是随之而来的问题是，这种方法的成本较高，因此，只适宜于应用在配置较高的高端设备中，对于低端设备很不适合。而软件转发以其灵活性和低成本却非常适合在低端产品中使用。但是软件的实现也有着自己的局限性。因为软件实现多依赖于微处理器的运作，因此具有转换速度慢，系统效率低的缺点。 

现有软件设计的NAT转换的过程主要是通过从包中获取到包括源IP地址，源端口号，目的IP地址，目的端口号等信息，查找由首包建立的转发条目表。查到后进行替换IP地址和端口信息，进行校验和的计算。更新校验和，然后通过查找相应的转发表完成数据转发。在这种情况下NAT业务会由于比正常业务多进行了NAT相关处理导致转发性能下降。并且在网络的使用中，常常会出现一种情况，即在某一段时间传输的报文的IP地址和端口号的信息相同或相近，例如：某个私网用户从公网的服务器上下载信息：电影，音乐等， 信息流量非常的大，这个时候通过NAT转换，需要进行NAT转发条目表的查找，通常使用的哈希算法，假如此时冲突链非常长，那么，就会出现在每个报文转换时候都要经过这条长冲突链的查找。那样的后果是效率将会非常低。 

现有技术中，公开了专利CN200510025134和专利“US6457061”两个方案。其中专利“CN200510025134”并不是专用于NAT转换领域的，且需要先处理“流”的第一个数据包，不能直接进行转换、转发，且其索引只能建立在高速缓冲中；专利“US6457061”是一种实现地址转换的大体方法，但其组织表结构仅限于Prtricia tree。 

发明内容

本发明的目的在于提出一种网络地址转换的装置及其方法，以解决普通NAT转换中，由于冲突链过长，所产生的在每个报文转换时都要经过长冲突链的查找，效率很低的问题。 

为实现上述目的，本发明提出了一种网络地址转换转发的装置，用于完成数据包在公网和私网之间的转发，包括：一普通网络地址转换转发模块，用于按照正常方式进行网络地址转换和数据包的转发；其中，进一步包括： 

一快速网络地址转换转发模块，用于记录所述数据包转发所需要的转发关键信息，当收到数据包时，提取所述数据包的相关信息，查找与其相匹配的包含所述转发关键信息的快速转发条目，若没有找到，则转由所述普通网络地址转换转发模块进行普通网络地址转换转发，若找到，使用所述快速转发条目中的转发关键信息更新所述数据包中的相关信息，并直接从所述快速转发条目中获取路由信息，转发所述数据包。 

上述的网络地址转换转发的装置，其中，所述快速网络地址转换转发模块进一步包括： 

一快速转发信息记录模块，用于对没有匹配的转发关键信息的数据包，在对所述数据包进行普通网络地址转换转发后，记录所述数据包的转发关键信息； 

一快速转发信息匹配模块，用于在收到所述数据包后，提取所述数据包中的相关信息，根据所述相关信息作为匹配条件，查找快速网络地址转换转发条目，若没有找到，则交由所述普通网络地址转换转发模块处理，若找到了，则 查找到的转发条目即被定位是快速网络地址转换转发需要更新的信息； 

一转发模块，用于从所述快速转发条目中获取所述数据包转发所需要的转发关键信息，将所述数据包内的相关信息替换，然后按照保存的路由索引，直接获取路由信息，转发所述数据包； 

一快速转发条目表，包含一个或多个快速转发条目，用于存储所述数据包的快速网络地址转换转发所需要的转发关键信息； 

其中，所述快速转发条目表进一步包括：