[发明专利]一种针对应用层协议的IPv4/IPv6数据翻译网关及方法

说明书

一种通用的针对应用层协议的IPv4/IPv6数据翻译网关，部署于ICP侧，将上行IPv6数据报文翻译成IPv4数据报文，将下行IPv4数据报文翻译成IPv6数据报文，翻译内容包括IP数据报文头部以及下行IPv4数据报文中包含的用于建立数据连接的IPv4地址；本发明通过应用层翻译器对不同IP协议的报文进行翻译，允许IPv6用户访问基于IPv4的服务，提供高效的IPv6与IPv4的互联，本发明支持多种应用层协议，ICP可以通过协议描述语言使本发明支持其私有协议。

技术领域

本发明属于互联网技术领域，特别涉及一种针对应用层协议的IPv4/IPv6数据翻译网关及方法。

背景技术

随着互联网的发展，IPv4地址资源已经枯竭，而下一代网络协议IPv6是互联网工程任务组(Internet Engineering Task Force)建议的解决方案。但是IPv6不支持向后兼容IPv4，所以IPv4向IPv6的过渡正在成为当今互联网发展的严峻挑战。而且，由于基础设施的升级以及数据的迁移等多方面存在困难，对于互联网内容提供商(ICP)来说，向IPv6的转换不能在较短的时间内完成。与此同时，绝大多数用户操作系统都已经支持IPv6协议，并且IPv6用户数量在迅速上涨。因为IPv4地址严重短缺，一些互联网服务提供商(InternetService Provider)的新建网络使用了IPv6单协议栈而不是IPv4/IPv6双协议栈。因此，弥补IPv4与IPv6之间的隔阂是网络协议过渡时期的重要任务。

为了给IPv6单栈用户提供IPv4网络服务，一种常见手段是建立IPv4/IPv6翻译网关。现在已经有若干基于翻译原理的实现，比较常用的是由互联网工程任务组设计的NAT64。它将收到的每一个IPv6报文的协议头替换成IPv4协议头，并转发；反之亦然。IPv4与IPv6的转换映射关系记录在内部的动态映射表中。但很多应用层协议的数据中也包含IP地址等信息，这些信息可能被用来建立新的连接或者发起新的请求，例如：HTTP协议中的一个用于传输HTML页面的数据报文携带了一个带有IP地址形式的URL，如果这个地址没有被翻译，那么用户将不能访问该URL指向的资源。而对于其他应用层协议来说，这样的错误可能会导致应用程序崩溃。并且现有的翻译网关不 能支持很多私有应用层协议，这也导致IPv4向IPv6过渡困难。

针对上述情况，一种有效的解决方法是实现一个应用层的翻译网关，即应用层网关(Application Layer Gateway)。近年来，应用层网关已经成为解决应用层协议问题的重要手段。但实际上，开发一个用于IPv4/IPv6翻译的应用层网关是很困难的，主要因为：其一，应用层协议种类繁多，其对于协议格式的定义差别很大，针对每一种协议都设计一个翻译网关代价巨大，甚至很多互联网内容提供商使用私有协议，无法为其设计翻译网关；其二，正确性不易保证，同样的内容可能有不同的语义，比如HTTP协议中发现了一个IP地址，但其可能仅是页面上显示的文本，并不用来请求其他页面，这使自动识别协议内容的实现变得很困难；其三，翻译网关处理一个数据报文不仅要解析其内容格式，还要对相应的数据进行修改，这对于性能提出了很高的要求，并且考虑到灵活性亦不能使用硬件实现。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种针对应用层协议的IPv4/IPv6数据翻译网关及方法，通过应用层翻译器对不同IP协议的报文进行翻译，允许IPv6用户访问基于IPv4的服务，提供高效的IPv6与IPv4的互联。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种针对应用层协议的IPv4/IPv6数据翻译网关，部署于ICP侧，将上行IPv6数据报文翻译成IPv4数据报文，将下行IPv4数据报文翻译成IPv6数据报文，其翻译内容包括IP数据报文头部以及下行IPv4数据报文中包含的用于建立数据连接的IPv4地址。

其中：网关体系中包括如下模块：