專利名稱：在IPv6網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)IPv4網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的隧道建立方法
技術(shù)領(lǐng)域：
在IPv6網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)IPv4網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的隧道建立方法屬于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及IPv4與IPv6網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的隧道技術(shù)。
背景技術(shù)：
由于IPv4地址空間嚴(yán)重不足，基于IPv6的下一代互聯(lián)網(wǎng)將得到迅速發(fā)展。然而，由于IPv4互聯(lián)網(wǎng)已具有相當(dāng)規(guī)模和廣泛的應(yīng)用程序，因此IPv4網(wǎng)絡(luò)必然在今后長(zhǎng)期存在，形成與下一代IPv6網(wǎng)絡(luò)逐步融合的過程。隨著IPv6骨干網(wǎng)絡(luò)建立，需要引入一種新技術(shù)將IPv4終端用戶通過快速高效的IPv6骨干網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)以提高網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量。此外，隨著IPv4網(wǎng)絡(luò)的逐步廢棄，將產(chǎn)生IPv4網(wǎng)絡(luò)不連通的過渡階段，在此階段中IPv6網(wǎng)絡(luò)作為連通多個(gè)IPv4網(wǎng)絡(luò)的橋梁，需要基于此實(shí)現(xiàn)不同IPv4網(wǎng)絡(luò)之間的通信。
IPv6和IPv4網(wǎng)絡(luò)的地址結(jié)構(gòu)截然不同，IPv6和IPv4網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)技術(shù)成為互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的一個(gè)重要難題。雖然目前已出現(xiàn)了不少IPv6和IPv4網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)技術(shù)，如RFC2893、RFC2529、RFC3056、RFC3053和一些IETF draft，然而這些技術(shù)集中在IPv6 over IPv4技術(shù)上。如圖1所示，左右兩側(cè)均為孤立的IPv6網(wǎng)絡(luò)，二者之間用現(xiàn)有IPv4網(wǎng)絡(luò)連接。上述技術(shù)定義了在這種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下，如何通過建立在IPv6上的隧道實(shí)現(xiàn)IPv4網(wǎng)絡(luò)之間的交互。
隨著IPv6網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展以及今后IPv4網(wǎng)絡(luò)的逐步廢棄，IPv6將成為網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的核心，因而有可能出現(xiàn)IPv4網(wǎng)絡(luò)之間通過IPv4協(xié)議不再連通的情況。此外，對(duì)于IPv6網(wǎng)絡(luò)提供了高速高質(zhì)量分組傳輸?shù)那闆r來(lái)說，IPv4網(wǎng)絡(luò)之間采用基于IPv6骨干網(wǎng)絡(luò)的傳輸通信也是一種可能的高質(zhì)量傳輸方式。因此，有必要考慮如何通過建立IPv4 over IPv6的隧道實(shí)現(xiàn)IPv4網(wǎng)絡(luò)之間的交互，如圖2所示。
雖然RFC2473涉及IPv4 over IPv6技術(shù)，但它僅定義了分組封裝格式，沒有涉及路由交互的處理，無(wú)法適用于大規(guī)模復(fù)雜拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的互聯(lián)。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模變大以及互聯(lián)復(fù)雜的情況下，源端IPv4網(wǎng)絡(luò)如何進(jìn)行路由并將分組轉(zhuǎn)發(fā)到源端雙棧路由器上、以及封裝節(jié)點(diǎn)如何確定隧道傳輸?shù)哪康腎Pv6地址等，成為IPv4 over IPv6的核心技術(shù)問題。本發(fā)明所提出的方法適用于IPv4over IPv6網(wǎng)絡(luò)傳輸，并著重路由信息的交互，能夠適用于大規(guī)模復(fù)雜拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的互聯(lián)。
本發(fā)明提出了一種在IPv6網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)IPv4網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的隧道建立方法，簡(jiǎn)稱6to4。該技術(shù)具有配置簡(jiǎn)單、適用性廣的特點(diǎn)，適用于復(fù)雜拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下的IPv4和IPv6網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)情況，既能夠通過IPv6高速骨干網(wǎng)絡(luò)來(lái)提高IPv4分組傳輸質(zhì)量，也能夠?qū)⒐铝⒌腎Pv4網(wǎng)絡(luò)通過IPv6網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行互聯(lián)，是IPv4網(wǎng)絡(luò)和IPv6網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的重要技術(shù)，是IPv4 over IPv6整體技術(shù)框架中的重要組成部分。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種在IPv6網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)IPv4網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的隧道建立方法，簡(jiǎn)稱4to6。
本發(fā)明所提出的方法的思路在于雙棧路由器將IPv4路由加上特定地址前綴PRFX后轉(zhuǎn)變成偽IPv6路由并通過IPv6路由協(xié)議將這些偽IPv6路由在IPv6網(wǎng)絡(luò)中交互；當(dāng)IPv6網(wǎng)絡(luò)中的雙棧路由器接收到偽IPv6路由后，使用路由前綴PRFX匹配識(shí)別這些偽IPv6路由，并將其還原為IPv4路由，從而將還原后的IPv4路由在IPv4網(wǎng)絡(luò)上交互，最終使得IPv4路由能夠穿透IPv6網(wǎng)絡(luò)，并在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)上有效；基于上述路由交互機(jī)制，分組從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的路徑上，隧道源端雙棧路由器將對(duì)IPv4分組進(jìn)行IPv6封裝，而封裝過的IPv6分組傳輸?shù)侥康亩穗p棧路由器時(shí)解封裝并還原，還原后的IPv4分組向目的IPv4網(wǎng)絡(luò)發(fā)送，實(shí)現(xiàn)IPv4 overIPv6的功能。
本發(fā)明的特征在于(1)設(shè)定IPv6網(wǎng)絡(luò)路由匹配前綴PRFX和各IPv6、IPv4網(wǎng)絡(luò)的地址；(2)第一臺(tái)計(jì)算機(jī)即雙棧路由器收到分組后，判斷它是否是IPv4路由分組；(3)若是，那么按照IPv4協(xié)議棧規(guī)定更新相應(yīng)IPv4路由后，在IPv4協(xié)議棧中進(jìn)行相應(yīng)處理，同時(shí)準(zhǔn)備把更新的IPv4路由引入IPv6網(wǎng)絡(luò)；(4)將IPv4路由加上上述設(shè)定的IPv6路由前綴PRFX后，把它轉(zhuǎn)變成偽IPv6路由，并通過IPv6路由協(xié)議將這些偽IPv6路由在IPv6網(wǎng)絡(luò)中交互，同時(shí)在IPv6協(xié)議棧中進(jìn)行相應(yīng)處理；(5)第二臺(tái)雙棧路由器收到更新的偽IPv6路由后，適用上述PRFX進(jìn)行識(shí)別，如果是偽IPv6路由，就將其還原為IPv4路由并使用現(xiàn)有IPv4路由協(xié)議在IPv4網(wǎng)絡(luò)中交互；(6)通過上述步驟(1)-(5)對(duì)各IPv4地址的路由交互，完成IPv4地址在全局網(wǎng)絡(luò)中的路由維護(hù)；(7)在IPv4和IPv6網(wǎng)絡(luò)的4to6分組轉(zhuǎn)發(fā)過程中，任意雙棧路由器判定所接收到分組是需要轉(zhuǎn)發(fā)的分組后，在自身的雙棧路由表中針對(duì)該目的地址查找下一跳地址，進(jìn)行如下操作之一a)對(duì)于下一跳是IPv6地址且該分組是IPv4分組，則對(duì)分組進(jìn)行封裝，封裝后的IPv6分組源地址為PRFXIPv4 source address::，目的地址為PRFXIPv4 destinationaddress::；b)對(duì)下一跳是IPv4地址且該分組是具有PRFX前綴的偽IPv6分組，該分組源地址為PRFXIPv4 source address::，目的地址為PRFXIPv4 destination address::，則對(duì)分組解封裝，解封裝后IPv4分組的源地址為上述IPv4 source address，目的地址為IPv4 destination address。
(8)按照雙棧路由表轉(zhuǎn)發(fā)分組，實(shí)現(xiàn)IPv4overIPv6的功能。
本發(fā)明所提出的在IPv6網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)IPv4網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的4to6隧道建立方法，具有配置簡(jiǎn)單、適用性廣的特點(diǎn)，能夠較好運(yùn)用在復(fù)雜拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下的IPv4和IPv6網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)情況。目前清華大學(xué)已經(jīng)將該項(xiàng)研究成果運(yùn)用在所研制的IPv6/IPv4雙棧路由器中，實(shí)現(xiàn)了基于IPv6網(wǎng)絡(luò)的IPv4網(wǎng)絡(luò)互通，是IPv4 over IPv6整體技術(shù)框架中的重要組成部分。我們計(jì)劃在下一代網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，進(jìn)一步驗(yàn)證推廣本發(fā)明，實(shí)現(xiàn)IPv4網(wǎng)絡(luò)和IPv6網(wǎng)絡(luò)的高效互聯(lián)。


圖1.IPv6 overIPv4示意2.IPv4 overIPv6示意3.4to6雙棧路由器流程4.4to6隧道應(yīng)用舉例圖5.4to6隧道適用的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?b>具體實(shí)施方式
圖3為本發(fā)明所提出的在IPv6網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)IPv4網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的4to6隧道建立的具體方法。雙棧路由器接收分組后，首先判斷分組所屬類型，如果是IPv6路由分組，則進(jìn)而根據(jù)前綴PRFX匹配規(guī)則判斷是否是偽IPv6路由，若是則將偽IPv6路由還原為IPv4路由并在IPv4網(wǎng)絡(luò)中傳播；相反，如果是IPv4路由，則將此IPv4路由加上特定地址前綴PRFX后轉(zhuǎn)換成偽IPv6路由，并向IPv6網(wǎng)絡(luò)傳播。通過上述偽IPv6路由的傳播，使得整個(gè)網(wǎng)絡(luò)上具有IPv4網(wǎng)絡(luò)的路由信息，為下述分組的轉(zhuǎn)發(fā)奠定了基礎(chǔ)。
如果雙棧路由器接收到的分組不是路由分組，而是需要轉(zhuǎn)發(fā)的分組，則上述路由器查找雙棧路由表，并根據(jù)路由查找結(jié)果的下一跳地址和分組本身的類型進(jìn)行相應(yīng)處理對(duì)于下一跳是IPv6地址且該分組是IPv4分組，則對(duì)分組進(jìn)行封裝，封裝后的IPv6分組源地址為PRFXIPv4 source address::，目的地址為PRFXIPv4 destination address::；對(duì)下一跳是IPv4地址且該分組是具有PRFX前綴的IPv6分組(分組源地址為PRFXIPv4 source address::，目的地址為PRFXIPv4 destination address::)，則對(duì)分組進(jìn)行解封裝，解封裝后IPv4分組的源地址為上述IPv4 source address，目的地址為IPv4 destination address。通過封裝或解封裝的過程，使得分組能夠在相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)上正常轉(zhuǎn)發(fā)。
根據(jù)IETF標(biāo)準(zhǔn)，0x2開頭的IPv6地址為全球聚集的單播地址，0x2002::/16為6to4隧道使用的IPv6地址前綴，因此如果國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)組織IETF能夠接受本技術(shù)發(fā)明，則可以將其中的PRFX定義為0x2003::/16。在IETF接受本發(fā)明之前，現(xiàn)有IPv4企業(yè)網(wǎng)若需要通過IPv6網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，則可以將此前綴設(shè)置為ISP分配給該企業(yè)的一個(gè)IPv6地址前綴。本技術(shù)發(fā)明中的封裝機(jī)制可以采用RFC2473中所定義的IPv4 over IPv6的隧道分組封裝機(jī)制。
該技術(shù)的實(shí)際運(yùn)用實(shí)例如圖4所示。源端IPv4節(jié)點(diǎn)A需要向目的端IPv4節(jié)點(diǎn)B發(fā)送分組。目的端IPv4網(wǎng)絡(luò)通過路由交互，使得雙棧路由器R2接收166.1.1.1/16的IPv4路由。根據(jù)圖3的流程，R2將這個(gè)IPv4路由加上特定前綴PRFX后，轉(zhuǎn)換成偽IPv6路由PRFX166.1.1.1::，并將該偽IPv6路由向IPv6網(wǎng)絡(luò)傳播。源端雙棧路由器R1接收到該偽IPv6路由PRFX166.1.1.1::后，通過特定前綴PRFX匹配識(shí)別該偽IPv6路由，將其還原成IPv4路由166.1.1.1/16并在源端IPv4網(wǎng)絡(luò)中傳播。
通過上述路由交互過程，使得整個(gè)網(wǎng)絡(luò)維護(hù)了節(jié)點(diǎn)B的路由，因此源端IPv4節(jié)點(diǎn)A可以要向目的端IPv4節(jié)點(diǎn)B發(fā)送分組。分組在源IPv4網(wǎng)絡(luò)中，源地址為192.1.1.1、目的地址為166.1.1.1，當(dāng)分組抵達(dá)源端雙棧路由器R1，根據(jù)圖3的流程，R1發(fā)現(xiàn)該IPv4分組的下一跳地址是IPv6地址，因此將其封裝成IPv6分組。這時(shí)，該分組的源地址為PRFX192.1.1.1～、目的地址為PRFX166.1.1.1～。當(dāng)封裝后的分組到達(dá)目的端雙棧路由器R2后，R2根據(jù)路由表查找結(jié)果，發(fā)現(xiàn)該IPv6分組的下一跳是IPv4地址，因此將該分組解封裝，最終轉(zhuǎn)發(fā)到目的IPv4網(wǎng)絡(luò)。
由于本發(fā)明所提出的4to6隧道技術(shù)能夠?qū)Pv4路由信息交互到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，因此具有普遍的適應(yīng)性，如圖5所示復(fù)雜拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。IPv4網(wǎng)絡(luò)可以包含多種不同類型的IPv4網(wǎng)絡(luò)地址，如166.1.1.1/16和123.1.1.1/8，IPv6網(wǎng)絡(luò)可以與多個(gè)孤立的IPv4網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行多接入點(diǎn)連接、IPv4網(wǎng)絡(luò)也可以與IPv6網(wǎng)絡(luò)具有多個(gè)接入點(diǎn)。
由此可見，本發(fā)明達(dá)到了預(yù)期目的。
權(quán)利要求
1.在IPv6網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)IPv4網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的隧道建立方法，簡(jiǎn)稱4to6，其特征在于它是在IPv4網(wǎng)絡(luò)和IPv6網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)的兩臺(tái)雙棧路由器，所說的兩臺(tái)雙棧路由器是分別依次跨接于IPv4網(wǎng)絡(luò)和IPv6網(wǎng)絡(luò)以及IPv6網(wǎng)絡(luò)和IPv4網(wǎng)絡(luò)中的第一臺(tái)和第二臺(tái)計(jì)算機(jī)，它依次含有以下步驟(1)設(shè)定IPv6網(wǎng)絡(luò)路由匹配前綴PRFX和各IPv6、IPv4網(wǎng)絡(luò)的地址；(2)第一臺(tái)計(jì)算機(jī)即雙棧路由器收到分組后，判斷它是否是IPv4路由分組；(3)若是，那么按照IPv4協(xié)議棧規(guī)定更新相應(yīng)IPv4路由后，在IPv4協(xié)議棧中進(jìn)行相應(yīng)處理，同時(shí)準(zhǔn)備把更新的IPv4路由引入IPv6網(wǎng)絡(luò)；(4)將IPv4路由加上上述設(shè)定的IPv6路由前綴PRFX后，把它轉(zhuǎn)變成偽IPv6路由，并通過IPv6路由協(xié)議將這些偽IPv6路由在IPv6網(wǎng)絡(luò)中交互，同時(shí)在IPv6協(xié)議棧中進(jìn)行相應(yīng)處理；(5)第二臺(tái)雙棧路由器收到更新的偽IPv6路由后，適用上述PRFX進(jìn)行識(shí)別，如果是偽IPv6路由，就將其還原為IPv4路由并使用現(xiàn)有IPv4路由協(xié)議在IPv4網(wǎng)絡(luò)中交互；(6)通過上述步驟(1)-(5)對(duì)各IPv4地址的路由交互，完成IPv4地址在全局網(wǎng)絡(luò)中的路由維護(hù)；(7)在IPv4和IPv6網(wǎng)絡(luò)的4to6分組轉(zhuǎn)發(fā)過程中，任意雙棧路由器判定所接收到分組是需要轉(zhuǎn)發(fā)的分組后，在自身的雙棧路由表中針對(duì)該目的地址查找下一跳地址，進(jìn)行如下操作之一a)對(duì)于下一跳是IPv6地址且該分組是IPv4分組，則對(duì)分組進(jìn)行封裝，封裝后的IPv6分組源地址為PRFXIPv4 source address∷，目的地址為PRFXIPv4 destinationaddress∷；b)對(duì)下一跳是IPv4地址且該分組是具有PRFX前綴的偽IPv6分組，該分組源地址為PRFXIPv4 source address∷，目的地址為PRFXIPv4 destination address∷，則對(duì)分組解封裝，解封裝后IPv4分組的源地址為上述IPv4 source address，目的地址為IPv4 destination address。(8)按照雙棧路由表轉(zhuǎn)發(fā)分組，實(shí)現(xiàn)IPv4 over IPv6功能。
全文摘要
在IPv6網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)IPv4網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的隧道建立方法屬于IPv4與IPv6網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)方法，雙棧路由器將IPv4路由加上特定地址前綴PRFX后轉(zhuǎn)變成偽IPv6路由并通過IPv6路由協(xié)議將這些偽IPv6路由在IPv6網(wǎng)絡(luò)中交互，當(dāng)IPv6網(wǎng)絡(luò)中的雙棧路由器接收到偽IPv6路由后，使用路由前綴PRFX匹配識(shí)別這些偽IPv6路由，并將其還原為IPv4路由，從而將還原后的IPv4路由在IPv4網(wǎng)絡(luò)上交互，實(shí)現(xiàn)IPv4 over IPv6功能。它配置簡(jiǎn)單、適用性廣，能夠運(yùn)用在復(fù)雜拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下的IPv4和IPv6網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，目前已運(yùn)用在清華大學(xué)所研制的雙棧路由器中，實(shí)現(xiàn)了IPv6網(wǎng)絡(luò)上的IPv4網(wǎng)絡(luò)互通。
文檔編號(hào)H04L29/06GK1564542SQ200410009029
公開日2005年1月12日 申請(qǐng)日期2004年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月20日
發(fā)明者吳建平, 李星, 崔勇, 徐恪, 徐明偉, 陳霄 申請(qǐng)人:清華大學(xué)