專利名稱：使用非特定IPv6地址的無狀態(tài)IPv4/IPv6分組轉換方法
技術領域：
使用非特定IPv6地址的無狀態(tài)IPv4/IPv6分組轉換方法屬于計算機互聯(lián)網(wǎng)通 信技術領域。
背景技術：
互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為全世界最重要的信息基礎設施，但目前互聯(lián)網(wǎng)廣泛使用的 第四版網(wǎng)絡協(xié)議IPv4的地址的尋址范圍只有232，即43億地址，根據(jù)目前IPv4 地址的分配速度，預計在2011年之后，IPv4地址即將分配完畢。
目前中國網(wǎng)民人口的絕對數(shù)已經(jīng)成為世界第一，但互聯(lián)網(wǎng)的普及率只有 22%，遠低于世界發(fā)達國家的水平(70%)。同時，平均每個中國網(wǎng)民僅有0.6 個IPv4地址。因此，對于中國來說，IPv4地址是無法滿足需求的。這個問題對 于印度等其它亞洲國家和非洲國家來說，也都是非常嚴重的。
為了解決IPv4地址不夠用的問題，國際互聯(lián)網(wǎng)工程組(IETF)設計了第六 版網(wǎng)絡協(xié)議IPv6，它的地址尋址范圍有2128，能夠滿足需求。但由于種種原因， IPv6協(xié)議于IPv4協(xié)議是不兼容的，不能很好的互聯(lián)互通。當時設計的理念是用 "雙協(xié)議棧"的方法解決互聯(lián)互通的問題，但近十年IPv6推廣的經(jīng)驗和教訓證 明，該方法不能訪問IPv4眾多網(wǎng)絡信息資源，不能與IPv4眾多的用戶通信。
地址轉換和協(xié)議轉換是解決IPv4和IPv6互聯(lián)互通的方法，無狀態(tài)的地址轉 換和協(xié)議轉換方法，具有可擴展性，但無狀態(tài)的轉換方法需要用戶使用特定的 IPv6地址，不允許使用自動配置的IPv6地址。
本發(fā)明的基本原理是在無狀態(tài)地址轉換和協(xié)議轉換的基礎上，增加 IPv6/IPv6地址轉換網(wǎng)關，把特定的IVI地址轉換為非特定的IPv6地址，具有極大的靈活性，具有很大的應用前景。
本發(fā)明的基本特征包括1 )采用IPv4地址嵌入IPv6地址的編碼格式在IPv4 地址與運營商的一個IPv6地址的子集IVI6地址之間建立唯一的映射關系；2) 采用二級轉換方法，通過IPv6/IPv6轉換網(wǎng)關，把IVI6地址轉換為非特定的IPv6 地址。

發(fā)明內容
使用非特定IPv6地址的無狀態(tài)IPv4/IPv6分組轉換方法，其特征在于依次含
有以下步驟
步驟(1)初始化
步驟(1. 1)在IPv4和IPv6網(wǎng)絡之間設立一個IVI轉換網(wǎng)關，并定義如 下編碼格式-
把IPv4地址直接嵌入所述IPv6地址的編碼格式，構成一個IPv6地址，在 運營商基于32位聚類前綴的所述IPv6地址格式中的第32+n位嵌入32位IPv4 地址，n〈32，同時在第64+n到128位之間空余位填充全0，其中
當所述IPv4地址為所述運營商準備給IPv6主機使用的IPv4地址時，構成 IVI6地址，
當所述IPv4地址為包含所述運營商自己在內的全球IPv4地址，又不屬于所 述IPv6主機的IPv4地址時，構成IVIG6地址，
所述IVI6和IVIG6統(tǒng)稱為IVI地址由此在所述IPv4地址和IPv6地址的子 集之間形成一一對應的雙向映射關系，
步驟(1.2)在IPv6網(wǎng)內設立一個IPv6/IPv6轉換網(wǎng)關，在其中設立IVI6 的地址對應于用戶IPv6地址的映射關系數(shù)據(jù)庫，
步驟(2) IPv4計算機向IPv6計算機發(fā)起通信，其中源地址為IPv4計算機的地 址，目的地址為IPv6計算機的IPv6地址通過IPv6/IPv6轉換后的IVI6地址的IPv4鏡像；
步驟(3):所述IVI轉換網(wǎng)關接收分組，依次執(zhí)行步驟(3.1)-步驟(3.4); 步驟(3.1):所述目標地址按步驟(1.1)設定的IPv6地址編碼格式轉換為
IVI6地址，
步驟(3.2):所述源地址按步驟(1.1)設定的IPv6地址編碼格式轉換為IVIG6 地址，
步驟(3.3):按RFC2765執(zhí)行除地址轉換之外的其它處理程序，并重新計算 傳輸層校驗和，從而形成所述IPv6分組；
步驟(3.4):向所述IPv6/IPv6轉換網(wǎng)關發(fā)送步驟(3.3)形成的IPv6分組； 步驟(4):所述IPv6/IPv6地址轉換網(wǎng)關接到步驟(3.4)發(fā)送的所述IPv6分組 后，執(zhí)行以下步驟(4.1)-步驟(4.3)，形成IPv6分組并發(fā)送，
步驟(4.1):把所述IPv6分組中的目標地址通過所述數(shù)據(jù)庫轉換為所述用戶
IPv6地址；
步驟(4.2):重新計算傳輸層校驗和，并形成IPv6分組；
步驟(4.3):向所述IPv6計算機發(fā)送步驟(4.2)中所述IPv6分組； 步驟(5):所述IPv6計算機接收分組；
步驟(6):所述IPv6計算機向IPv4計算機發(fā)送IPv6分組，其中源地址地址為 IPv6計算機的地址，目的地址為IPv4計算機的IPv4地址的鏡像，即IVIG6地 址；
步驟(7):所述IPv6/IPv6轉換網(wǎng)關接收IPv6分組，按以下步驟形成新的IPv6 分組，
步驟(7.1):通過所述數(shù)據(jù)庫把所述用戶IPv6源地址轉換為IVI6地址， 步驟(7.2):重新計算傳輸層校驗和并形成IPv6分組， 步驟(7.3):向所述IVI轉換網(wǎng)關發(fā)送步驟(7.2)中所述的IPv6分組； 步驟(8): IVI轉換網(wǎng)關接收IPv6分組步驟(7.3)發(fā)送的所述IPv6分組，通過以下步驟(8.1)-步驟(8.3)形成IPv4分組并發(fā)送，
步驟(8.1):所述目標地址按步驟(1.1)設定的IPv6地址編碼格式轉換為 IPv4地址，
步驟(8.2):所述源地址按步驟(1.1)設定的IPv6地址編碼格式轉換為IPv4 地址，
步驟(8.3):按RFC2765執(zhí)行除地址轉換之外的其它處理程序，并重新計算 傳輸層校驗和，從而形成所述IPv4分組；
步驟(8.4):向IPv4計算機發(fā)送步驟(8.3)形成的IPv4分組； 步驟(9):所述IPv4計算機接收步驟(8.4)發(fā)送的IPv4分組；
IPv6/IPv6轉換網(wǎng)關中的數(shù)據(jù)庫可以由網(wǎng)絡管理員根據(jù)地址情況預先配置 好，也可以由用戶計算機通過請求驗證后自動生成；
IPv6/IPv6轉換網(wǎng)關的功能也可以集成在IVI轉換網(wǎng)關中。


圖1:使用非特定IPv6地址的無狀態(tài)IPv4/IPv6分組轉換方法的網(wǎng)絡連接方式；
圖2:使用非特定IPv6地址的無狀態(tài)IPv4/IPv6分組轉換方法的工作流程圖； 圖3: IPv4地址嵌入IPv6地址的定義格式。
具體實施方式
和方法案例
本發(fā)明的連接方式如圖1所示，使用非特定IPv6地址的計算機可以與全球 的IPv6'網(wǎng)絡通信。由于這些計算機沒有使用特定的IVI6地址，因此無法直接通 過IVI轉換網(wǎng)關與全球IPv4網(wǎng)絡通信，因此在配置上增加了 IPv6/IPv6轉換網(wǎng)關， 把非IVI6地址轉換為IIVI6地址。其中IPv6/IPv6轉換網(wǎng)關中的數(shù)據(jù)庫可以由網(wǎng)絡管理員根據(jù)地址情況預先配置好，也可以由用戶計算機通過請求驗證后自動 生成。
本發(fā)明的工作流程如圖2所示。
本發(fā)明的IVI轉換網(wǎng)關的映射規(guī)則如圖3所示，如用戶使用的IPv6地址為 2001 :da8:abcd: :1234，通信流程舉例如下
如運營商的IPv6地址的前綴為2001:da8::/32，所選用的IVI4地址為 202.38.108.0/24，則IVI6地址范圍為2001:da8:ffca:266c:0::/64。如所要通信的IPv4 主機的地址為18.181,0,31，則IVIG6的地址為2001:da8:ffl2:b500:lfD0::/72。通
信流程為
(1) IPv4計算機18.181.0,31需要與IPv6計算機2001 :da8:abcd::1234通信，則 在IPv4網(wǎng)絡中18.181.0.31需要對202.38.108.2發(fā)起通信，因為這是對應 于IVI6-2001:da8:ffca:266c:200::的IVI4，即IPv4分組的源地址和目標地址 分別為18.181.0.31《^202.38.108.2。
(2) 在IVI轉換網(wǎng)關中，18.181.0.31轉換為2001:da8:ffl2:b500:lf00::， 202.38.108.2轉換為2001:da8:ffca:266c:200::，即IPv6分組的源地址和目標 地址分別為2001:da8:ffl2:b500:lfD0::《^ 2001:da8:ffca:266c:200::。
(3) 在IPv6/IPv6轉換網(wǎng)關中，源地址不變，目標地址由2001:da8:ffca:266c:200:: 轉換為2001:da8:abcd::1234， g卩IPv6分組的源地址和目標地址分別為 2001 :da8:ffl2:b500:lfD0::《^ 2001 :da8:abcxJ:: 1234。
(4) 返回的IPv6分組的源地址和目標地址分別為 200! :da8:abcd::) 234《+2001:da8:ffl2:b500:lfD0::。
(5) 在IPv6/IPv6轉換網(wǎng)關中，源地址由2001:da8:abcd::1234轉換為 2001:da8:ffca:266c:200::，目標地址不變，即IPv6分組的源地址和目標地 址分別為2001:da8:ffca:266c:200::《今2001:da8:ffl2:b500:lfT)0::。
(6) 通過IVI轉換網(wǎng)關，轉換為IPv4分組的源地址和目標地址分別為202.38.108.2《^18.181.0.31。
利用本發(fā)明定義的方法，可以使用非特定IPv6地址通過無狀態(tài)IPv4/IPv6 分組轉換器與全球IPv4網(wǎng)絡進行通信。
權利要求
1.使用非特定IPv6地址的無狀態(tài)IPv4/IPv6分組轉換方法，其特征在于依次含有以下步驟步驟(1)初始化步驟(1.1)在IPv4和IPv6網(wǎng)絡之間設立一個IVI轉換網(wǎng)關，并定義如下編碼格式把IPv4地址直接嵌入所述IPv6地址的編碼格式，構成一個IPv6地址，在運營商基于32位聚類前綴的所述IPv6地址格式中的第32+n位嵌入32位IPv4地址，n＜32，同時在第64+n到128位之間空余位填充全0，其中當所述IPv4地址為所述運營商準備給IPv6主機使用的IPv4地址時，構成IVI6地址，當所述IPv4地址為包含所述運營商自己在內的全球IPv4地址，又不屬于所述IPv6主機的IPv4地址時，構成IVIG6地址，所述IVI6和IVIG6統(tǒng)稱為IVI地址由此在所述IPv4地址和IPv6地址的子集之間形成一一對應的雙向映射關系，步驟(1.2)在IPv6網(wǎng)內設立一個IPv6/IPv6轉換網(wǎng)關，在其中設立IVI6的地址對應于用戶IPv6地址的映射關系數(shù)據(jù)庫，步驟(2)IPv4計算機向IPv6計算機發(fā)起通信，其中源地址為IPv4計算機的地址，目的地址為IPv6計算機的IPv6地址通過IPv6/IPv6轉換后的IVI6地址的IPv4鏡像；步驟(3)所述IVI轉換網(wǎng)關接收分組，依次執(zhí)行步驟(3.1)-步驟(3.4)；步驟(3.1)所述目標地址按步驟(1.1)設定的IPv6地址編碼格式轉換為IVI6地址，步驟(3.2)所述源地址按步驟(1.1)設定的IPv6地址編碼格式轉換為IVIG6地址，步驟(3.3)按RFC2765執(zhí)行除地址轉換之外的其它處理程序，并重新計算傳輸層校驗和，從而形成所述IPv6分組；步驟(3.4)向所述IPv6/IPv6轉換網(wǎng)關發(fā)送步驟(3.3)形成的IPv6分組；步驟(4)所述IPv6/IPv6地址轉換網(wǎng)關接到步驟(3.4)發(fā)送的所述IPv6分組后，執(zhí)行以下步驟(4.1)-步驟(4.3)，形成IPv6分組并發(fā)送，步驟(4.1)把所述IPv6分組中的目標地址通過所述數(shù)據(jù)庫轉換為所述用戶IPv6地址；步驟(4.2)重新計算傳輸層校驗和，并形成IPv6分組；步驟(4.3)向所述IPv6計算機發(fā)送步驟(4.2)中所述IPv6分組；步驟(5)所述IPv6計算機接收分組；步驟(6)所述IPv6計算機向IPv4計算機發(fā)送IPv6分組，其中源地址地址為IPv6計算機的地址，目的地址為IPv4計算機的IPv4地址的鏡像，即IVIG6地址；步驟(7)所述IPv6/IPv6轉換網(wǎng)關接收IPv6分組，按以下步驟形成新的IPv6分組，步驟(7.1)通過所述數(shù)據(jù)庫把所述用戶IPv6源地址轉換為IVI6地址，步驟(7.2)重新計算傳輸層校驗和并形成IPv6分組，步驟(7.3)向所述IVI轉換網(wǎng)關發(fā)送步驟(7.2)中所述的IPv6分組；步驟(8)IVI轉換網(wǎng)關接收IPv6分組步驟(7.3)發(fā)送的所述IPv6分組，通過以下步驟(8.1)-步驟(8.3)形成IPv4分組并發(fā)送，步驟(8.1)所述目標地址按步驟(1.1)設定的IPv6地址編碼格式轉換為IPv4地址，步驟(8.2)所述源地址按步驟(1.1)設定的IPv6地址編碼格式轉換為IPv4地址，步驟(8.3)按RFC2765執(zhí)行除地址轉換之外的其它處理程序，并重新計算傳輸層校驗和，從而形成所述IPv4分組；步驟(8.4)向IPv4計算機發(fā)送步驟(8.3)形成的IPv4分組；步驟(9)所述IPv4計算機接收步驟(8.4)發(fā)送的IPv4分組；
2. 根據(jù)權利要求1中使用非特定IPv6地址的無狀態(tài)IPv4/IPv6分組轉換方 法，其特征在于，IPv6/IPv6轉換網(wǎng)關中的數(shù)據(jù)庫可以由網(wǎng)絡管理員根據(jù)地址情 況預先配置好，也可以由用戶計算機通過請求驗證后自動生成；
3. 根據(jù)權利要求1中使用非特定IPv6地址的無狀態(tài)IPv4/IPv6分組轉換方 法，其特征在于，IPv6/IPv6轉換網(wǎng)關的功能也可以集成在IVI轉換網(wǎng)關中。
全文摘要
使用非特定IPv6地址的無狀態(tài)IPv4/IPv6分組轉換方法屬于計算機網(wǎng)絡通信技術領域，其特征在于，利用無狀態(tài)的IPv4/IPv6地址和協(xié)議轉換方法在IPv4地址和特定的IPv6地址間建立轉換關系，并利用IPv6/IPv6地址轉換方法在用戶的IPv6地址和特定的IPv6地址間建立轉換關系，使用戶的IPv6地址能夠無狀態(tài)地與全球互聯(lián)網(wǎng)進行雙向發(fā)起的通信，本發(fā)明可以有效地推進互聯(lián)網(wǎng)從IPv4向IPv6的過渡。
文檔編號H04L12/66GK101610295SQ20091008899
公開日2009年12月23日 申請日期2009年7月17日 優(yōu)先權日2009年7月17日
發(fā)明者包叢笑, 星 李 申請人:清華大學