CN104125151A - 一种IPSec报文转发的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种IPSec报文转发的方法及系统,所述方法包括：IPSec客户端向IPSec服务器端发送ike协商请求报文；nat设备分配给所述请求报文一个公网IP地址作为报文的目的IP地址；IPSec服务器端向IPSec客户端发送回应报文，建立IPSec隧道；IPSec客户端与IPSec服务器端间通过IPSec遂道交互esp/ah报文；在IPSec服务器端当前接收到的esp/ah报文的目的IP地址未能匹配前一次接收到的esp/ah报文的目的IP地址时，将当前报文的目的IP地址作为转发esp/ah报文的目的IP地址。根据本发明可替代nat-keepalive在IPSec隧道中进行报文的转发。
Description
技术领域
本发明属于计算机网络技术领域，具体涉及一种IPSec报文转发的方法及系统。
背景技术
目前，公网上大多采用nat(网络地址转换，用于将私有地址转化为合法IP地址)设备来隔离网络，如果IPSec客户端要接入远端的IPSec服务器端，就需要通过nat-keepalive功能定时发送报文来保活中间nat设备的连接状态以防止中间nat设备连接断开，另外，在一段时间后，再有esp/ah报文通过nat设备时会被分配新的ip地址，导致服务器端无法根据报文的esp/ah报文三元组查找相应的ipsec sa(三元组包括安全参数索引spi、安全协议类型和目的IP地址，此时目的IP地址已经被nat设备重新分配而改变)。由于nat设备资源包括nat设备可分配的ip地址都是有限的，如果IPSec客户端建立完IPSec隧道后，一定时间内不发送esp/ah报文，那么中间nat设备不会释放连接和分配的IP地址，这样会造成中间nat设备资源的浪费。
因此，有必要提供一种IPSec报文转发的方法及系统，当IPSec客户端建立完IPSec隧道后，一定时间内不发送esp/ah报文时，无需使用nat-keepalive来保活中间nat设备的连接状态，即使esp/ah报文的目的ip地址发生了改变，也可将IPSec客户端接入到远端的IPSec服务器端。
发明内容
本发明的目的是提供一种IPSec报文转发的方法及系统，当IPSec客户端建立完IPSec隧道后，一定时间内不发送esp/ah报文时，无需使用nat-keepalive来保活中间nat设备的连接状态，即使esp/ah报文的目的ip地址发生了改变，也可将IPSec客户端接入到远端的IPSec服务器端，有效地减少了中间nat设备资源的浪费。
根据本发明的一个方面，提供一种IPSec报文转发的方法，包括以下步骤：步骤S1，IPSec客户端向IPSec服务器端发送ike协商请求报文；步骤S2，nat设备分配给所述ike协商请求报文一个公网IP地址并将所述公网IP地址作为报文的目的IP地址；步骤S3，IPSec服务器端接收到所述ike协商请求报文后,向IPSec客户端发送回应报文，建立IPSec隧道；步骤S4，在建立IPSec隧道后，IPSec客户端与IPSec服务器端间交互esp/ah报文；步骤S5，在IPSec服务器端当前接收到的esp/ah报文的目的IP地址未能匹配前一次接收到的esp/ah报文的目的IP地址时，将当前所接收到的esp/ah报文的目的IP地址作为转发esp/ah报文的目的IP地址。
其中，在本发明中，所述步骤S5包括：步骤S51，在IPSec服务器端当前接收到的esp/ah报文的目的IP地址未能匹配前一次接收到的esp/ah报文的目的IP地址时，IPSec服务器端使用当前收到的esp/ah报文的目的IP地址向IPSec客户端发送dpd报文；步骤S52，IPSec客户端接收并回应IPSec服务器端所发送的dpd报文；步骤S53，IPSec服务器端接收所述dpd报文的回应报文，对该回应报文进行解析，并修改IPSec隧道的属性，将当前所接收到的esp/ah报文的目的IP地址作为转发esp/ah报文目的IP地址。
其中，在本发明中，所述步骤S3中向IPSec客户端发送回应报文，包括：所述回应报文的原ip地址为IPSec服务器的IP公网地址，目的地址为nat设备分配的所述公网IP地址。
其中，在本发明中，所述步骤S4包括：在建立IPSec隧道后，IPSec客户端与IPSec服务器端间使用客户端IP私有地址、nat设备分配的公网IP地址和服务器的IP公网地址来交互esp/ah报文。
根据本发明的另一个方面，提供一种IPSec报文转发的系统包括：ike协商请求报文发送单元，用于通过IPSec客户端向IPSec服务器端发送ike协商请求报文；公网地址分配单元，用于通过nat设备分配给所述ike协商请求报文发送单元发送的ike协商请求报文一个公网IP地址并将该公网IP地址作为报文的目的IP地址；ike协商请求报文回应单元，用于在IPSec服务器端接收到所述ike协商请求报文后,通过IPSec服务器端向IPSec客户端发送回应报文，建立IPSec隧道；esp/ah报文交互单元，用于在建立IPSec隧道后，处理IPSec客户端与IPSec服务器端间esp/ah报文的交互；IPSec隧道属性修改单元，用于在IPSec服务器端当前接收到的esp/ah报文的目的IP地址未能匹配前一次接收到的esp/ah报文的目的IP地址，将当前所接收到的esp/ah报文的目的IP地址作为转发esp/ah报文的目的IP地址。
其中，在本发明中，所述IPSec隧道属性修改单元包括dpd报文发送模块、dpd报文回应模块以及修改模块；其中，所述dpd报文发送模块用于在IPSec服务器端当前接收到的esp/ah报文的目的IP地址未能匹配前一次接收到的esp/ah报文的目的IP地址时，通过IPSec服务器端以当前收到的esp/ah报文的目的IP地址为新目的IP地址向IPSec客户端发送dpd报文；所述dpd报文回应模块用于通过IPSec客户端接收并回应所述dpd报文发送模块所发送的dpd报文；所述修改模块用于通过IPSec服务器端接收所述dpd报文的回应报文，对该回应报文进行解析，并修改IPSec隧道的属性，将当前所接收到的esp/ah报文的目的IP地址作为转发esp/ah报文目的IP地址。
其中，在本发明中，所述ike协商请求报文回应单元所发送的所述回应报文的原ip地址为IPSec服务器的IP公网地址，目的地址为nat设备分配的所述公网IP地址。
其中，在本发明中，所述esp/ah报文交互单元具体用于在建立IPSec隧道后，使用客户端IP私有地址、nat设备分配的公网IP地址和服务器的IP公网地址来处理IPSec客户端与IPSec服务器端间esp/ah报文的交互。
根据本发明的一种IPSec报文转发的方法及系统，不对中间nat设备进行nat-keepalive保活，在中间nat设备的连接自然老化后，使用新目的IP地址来转发报文，无需使用nat-keepalive就可将IPSec客户端接入到远端的IPSec服务器端，有效地减少了nat设备资源的浪费。
附图说明
图1显示了现有技术中的IPSec报文转发的原理图；
图2显示了本发明的IPSec报文转发的原理图；
图3显示了本发明优选实施例的IPSec报文转发的方法流程图；
图4显示了图3中步骤S5的流程图；
图5显示了本发明优选实施例的IPSec报文转发系统的结构示意图；
图6显示了本发明优选实施例的IPSec隧道属性修改单元的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
图1显示了现有技术中的IPSec报文转发的原理图。
如图1所示，现有技术中，如果IPSec客户端要接入远端的IPSec服务器端时，就需要通过nat-keepalive功能定时发送报文来保活中间nat设备的连接状态以防止中间nat设备连接断开，例如，为了确保中间nat设备不回收公网IP1地址，必须一直发送报文(报文1、报文2、报文3……报文n)，这种机制会出现当IPSec客户端在一段时间内不发送esp/ah报文时，中间nat设备不会释放连接和分配的IP地址的现象，即当IPSec客户端一段时间段内未发送esp/ah报文时，中间nat设备仍然未回收公网IP1地址，这样造成了中间nat设备的资源浪费。
图2显示了本发明的IPSec报文转发的原理图。
如图2所示，在本发明中，无需通过nat-keepalive功能定时发送报文来保活中间nat设备的连接状态以防止中间nat设备连接断开，而是让中间nat设备的连接自然老化。例如，当IPSec客户端在发送完报文1和报文2后的一段时间段内未发送esp/ah报文时，中间nat设备将回收公网IP1地址，待下次IPSec客户端发送报文3时，重新分配给报文3公网IP2地址，促使IPSec客户端与IPSec服务器端间使用公网IP2地址进行新报文的交互。
图3显示了本发明优选实施例的IPSec报文转发的方法流程图；图4显示了图3中步骤S5的流程图。
如图3示，本发明优选实施例的IPSec报文转发的方法，包括以下步骤：
步骤S1，IPSec客户端向IPSec服务器端发送ike协商请求报文。
IPSec客户端使用的原IP地址为私有IP地址，IPSec服务器端使用的原IP地址为服务器公网IP地址，如果IPSec客户端要接入远端的IPSec服务器端，首先必须建立IPSec隧道。在步骤S1中，IPSec客户端向IPSec服务器端发送ike协商请求，发送的ike协商请求报文的原IP地址为IPSec客户端的私有IP地址。
步骤S2，nat设备分配给所述ike协商请求报文一个公网IP地址并将该公网IP地址作为报文的目的IP地址。
为了确保将IPSec客户端发送的ike协商请求报文发送至IPSec服务器端，在步骤S2中，nat设备为该ike协商请求报文分配一个公网IP地址，例如公网IP1地址。此时，ike协商请求报文的原IP地址为nat设备分配的公网IP1地址，目的IP地址为服务器公网IP地址。
步骤S3，IPSec服务器端接收到所述ike协商请求报文后,向IPSec客户端发送回应报文，建立IPSec隧道。
具体来说，IPSec服务器端接收到IPSec客户端发送的ike协商请求报文后，向IPSec客户端发送回应报文，形成IPSec隧道。其中该回应报文的原IP地址为服务器公网IP地址，目的IP地址为nat设备分配的公网IP1地址。
步骤S4，在建立IPSec隧道后，IPSec客户端与IPSec服务器端间交互esp/ah报文。
在建立IPSec隧道后，使用上述相同方式发送esp/ah报文，即IPSec客户端与IPSec服务器端间使用客户端IP私有地址、nat设备分配的公网IP地址和服务器的IP公网地址来交互esp/ah报文。具体来说，IPSec客户端发送的esp/ah报文的原IP地址为IPSec客户端的私有IP地址，目的IP地址为nat设备分配的公网IP1地址；IPSec服务器端回应的esp/ah报文的原IP地址为服务器公网IP地址，目的IP地址为nat设备分配的公网IP1地址。
步骤S5，在IPSec服务器端当前接收到的esp/ah报文的目的IP地址未能匹配前一次接收到的esp/ah报文的目的IP地址时，将当前所接收到的esp/ah报文的目的IP地址作为转发esp/ah报文目的IP地址。
在一段时间内IPSec客户端与IPSec服务器端间未交互报文，例如30分钟，nat设备会自动收回公网IP1地址。待下次IPSec客户端发送esp/ah报文时，nat设备会重新分配公网IP2地址，此时，IPSec服务器端当前接收到的esp/ah报文的目的IP2地址(公网IP2地址)未能匹配前一次接收到的esp/ah报文的目的IP1地址(公网IP1地址)，则会使用当前所接收到的esp/ah报文的目的IP地址作为目的IP地址转发报文，即使用公网IP2地址作为目的IP地址。
具体来说，步骤S5如图4所示，包括以下子步骤：
步骤S51，在IPSec服务器端当前接收到的esp/ah报文的目的IP地址未能匹配前一次接收到的esp/ah报文的目的IP地址时，IPSec服务器端使用当前收到的esp/ah报文的目的IP地址向IPSec客户端发送dpd报文。其中，dpd报文用于确定nat设备重新分配的公网IP2地址。
步骤S52，IPSec客户端接收并回应IPSec服务器端所发送的dpd报文。
步骤S53，IPSec服务器端接收所述dpd报文的回应报文，对该回应报文进行解析，并修改IPSec隧道的属性，将当前所接收到的esp/ah报文的目的IP地址作为转发esp/ah报文目的IP地址。根据对回应报文的解析情况，对应修改IPSec隧道的属性，更新IPSec隧道转发报文所使用的目的IP地址，并使用更新后的目的IP地址转发报文。
在步骤S5中，如果IPSec服务器端当前接收到的esp/ah报文的目的IP地址匹配前一次接收到的esp/ah报文的目的IP地址，表明nat设备未重新分配公网IP地址，则继续使用该目的IP地址转发报文。
通过采用上述流程，在建立IPSec隧道后，如果发现nat设备重新分配了公网IP地址，及时使用新分配的公网IP地址转发报文，无需对中间nat设备进行nat-keepalive保活。
图5显示了本发明优选实施例的IPSec报文转发系统的结构示意图；图6显示了本发明优选实施例的IPSec隧道属性修改单元的结构示意图。
如图5所示，本发明优选实施例的IPSec报文转发系统，包括以下单元：ike协商请求报文发送单元1、公网地址分配单元2、ike协商请求报文回应单元3、esp/ah报文交互单元元4以及IPSec隧道属性修改单元5。
ike协商请求报文发送单元1，连接到IPSec客户端，用于通过IPSec客户端向IPSec服务器端发送ike协商请求报文。在本发明中，IPSec客户端使用的IP地址为私有IP地址，IPSec服务器端使用的IP地址为服务器公网IP地址，当IPSec客户端要接入远端的IPSec服务器端时，首先必须建立IPSec隧道，此时ike协商请求报文发送单元1通过IPSec客户端向IPSec服务器端发送ike协商请求报文，发送的ike协商请求报文的原IP地址为IPSec客户端的私有IP地址。
公网地址分配单元2，连接到ike协商请求报文发送单元1，用于通过nat设备分配给ike协商请求报文发送单元1发送的ike协商请求报文一个公网IP地址并将该公网IP地址作为报文的目的IP地址。为了确保将ike协商请求报文发送单元1发送的ike协商请求报文发送至IPSec服务器端，公网地址分配单元2通过nat设备为该ike协商请求报文分配一个公网IP地址，例如公网IP1地址。此时，ike协商请求报文的原IP地址为nat设备分配的公网IP1地址，目的IP地址为服务器公网IP地址。
ike协商请求报文回应单元3，连接到公网地址分配单元2和IPSec服务器端，用于在IPSec服务器端接收到所述ike协商请求报文后,通过IPSec服务器端向IPSec客户端发送回应报文，建立IPSec隧道。具体来说，在监测到IPSec服务器端接收到ike协商请求报文发送单元1通过IPSec客户端发送的ike协商请求报文后，ike协商请求报文回应单元3通过IPSec服务器端向IPSec客户端发送回应报文，形成IPSec隧道。其中该回应报文的原IP地址为服务器公网IP地址，目的IP地址为nat设备分配的公网IP1地址。
esp/ah报文交互单元4，连接到IPSec客户端和IPSec服务器端，用于在建立IPSec隧道后，处理IPSec客户端与IPSec服务器端间esp/ah报文的交互。在建立IPSec隧道后，使用上述相同方式发送esp/ah报文，即使用客户端IP私有地址、nat设备分配的公网IP地址和服务器的IP公网地址来处理IPSec客户端与IPSec服务器端间esp/ah报文的交互。具体来说，从IPSec客户端发送的esp/ah报文的原IP地址为IPSec客户端的私有IP地址，目的IP地址为nat设备分配的公网IP1地址；从IPSec服务器端回应的esp/ah报文的原IP地址为服务器公网IP地址，目的IP地址为nat设备分配的公网IP1地址。
IPSec隧道属性修改单元5，连接到IPSec客户端和IPSec服务器端，用于在IPSec服务器端当前接收到的esp/ah报文的目的IP地址未能匹配前一次接收到的esp/ah报文的目的IP地址，将当前所接收到的esp/ah报文的目的IP地址作为转发esp/ah报文目的IP地址。在一段时间内IPSec客户端与IPSec服务器端间未交互报文，例如30分钟，nat设备会自动收回公网IP1地址。待下次IPSec客户端发送esp/ah报文时，nat设备会重新分配公网IP2地址，此时，IPSec服务器端当前接收到的esp/ah报文的目的IP2地址(公网IP2地址)未能匹配前一次接收到的esp/ah报文的目的IP1地址(公网IP1地址)，则IPSec隧道属性修改单元5会使用当前所接收到的esp/ah报文的目的IP地址来转发esp/ah报文，即使用公网IP2地址作为目的IP地址。
具体来说，IPSec隧道属性修改单元5的结构如图6所示，包括dpd报文发送模块51、dpd报文回应模块52以及修改模块53。
dpd报文发送模块51，用于在IPSec服务器端当前接收到的esp/ah报文的目的IP地址未能匹配前一次接收到的esp/ah报文的目的IP地址时，通过IPSec服务器端以当前收到的esp/ah报文的目的IP地址为新目的IP地址向IPSec客户端发送dpd报文。dpd报文发送模块51通过发送dpd报文来确定nat设备重新分配的公网IP2地址。
dpd报文回应模块52，用于通过IPSec客户端接收并回应所述dpd报文发送模块所发送的dpd报文。
修改模块53，用于通过IPSec服务器端接收所述dpd报文的回应报文，对该回应报文进行解析，并修改IPSec隧道的属性，将当前所接收到的esp/ah报文的目的IP地址作为转发esp/ah报文目的IP地址。具体来说，修改模块53根据对回应报文的解析情况，对应修改IPSec隧道的属性，更新IPSec隧道转发报文所使用的目的IP地址，并使用更新后的目的IP地址转发报文。
如上所述，根据本发明的一种IPSec报文转发的方法及系统，不对中间nat设备进行nat-keepalive保活，在中间nat设备的连接自然老化后，使用新目的IP地址来转发报文，无需使用nat-keepalive就可将IPSec客户端接入到远端的IPSec服务器端，有效地减少了nat设备资源的浪费。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (8)
1.一种IPSec报文转发的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1，IPSec客户端向IPSec服务器端发送ike协商请求报文；
步骤S2，nat设备分配给所述ike协商请求报文一个公网IP地址并将所述公网IP地址作为报文的目的IP地址；
步骤S3，IPSec服务器端接收到所述ike协商请求报文后,向IPSec客户端发送回应报文，建立IPSec隧道；
步骤S4，在建立IPSec隧道后，IPSec客户端与IPSec服务器端间交互esp/ah报文；
步骤S5，在IPSec服务器端当前接收到的esp/ah报文的目的IP地址未能匹配前一次接收到的esp/ah报文的目的IP地址时，将当前所接收到的esp/ah报文的目的IP地址作为转发esp/ah报文的目的IP地址。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S5包括：
步骤S51，在IPSec服务器端当前接收到的esp/ah报文的目的IP地址未能匹配前一次接收到的esp/ah报文的目的IP地址时，IPSec服务器端使用当前收到的esp/ah报文的目的IP地址向IPSec客户端发送dpd报文；
步骤S52，IPSec客户端接收并回应IPSec服务器端所发送的dpd报文；
步骤S53，IPSec服务器端接收所述dpd报文的回应报文，对该回应报文进行解析，并修改IPSec隧道的属性，将当前所接收到的esp/ah报文的目的IP地址作为转发esp/ah报文目的IP地址。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S3中向IPSec客户端发送回应报文，包括：
所述回应报文的原ip地址为IPSec服务器的IP公网地址，目的地址为nat设备分配的所述公网IP地址。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S4包括：
在建立IPSec隧道后，IPSec客户端与IPSec服务器端间使用客户端IP私有地址、nat设备分配的公网IP地址和服务器的IP公网地址来交互esp/ah报文。
5.一种IPSec报文转发的系统，其特征在于，包括：
ike协商请求报文发送单元(1)，用于通过IPSec客户端向IPSec服务器端发送ike协商请求报文；
公网地址分配单元(2)，用于通过nat设备分配给所述ike协商请求报文发送单元(1)发送的ike协商请求报文一个公网IP地址并将该公网IP地址作为报文的目的IP地址；
ike协商请求报文回应单元(3)，用于在IPSec服务器端接收到所述ike协商请求报文后,通过IPSec服务器端向IPSec客户端发送回应报文，建立IPSec隧道；
esp/ah报文交互单元(4)，用于在建立IPSec隧道后，处理IPSec客户端与IPSec服务器端间esp/ah报文的交互；
IPSec隧道属性修改单元(5)，用于在IPSec服务器端当前接收到的esp/ah报文的目的IP地址未能匹配前一次接收到的esp/ah报文的目的IP地址，将当前所接收到的esp/ah报文的目的IP地址作为转发esp/ah报文目的IP地址。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述IPSec隧道属性修改单元(5)包括dpd报文发送模块(51)、dpd报文回应模块(52)以及修改模块(53)；其中，
所述dpd报文发送模块(51)用于在IPSec服务器端当前接收到的esp/ah报文的目的IP地址未能匹配前一次接收到的esp/ah报文的目的IP地址时，通过IPSec服务器端以当前收到的esp/ah报文的目的IP地址为新目的IP地址向IPSec客户端发送dpd报文；
所述dpd报文回应模块(52)用于通过IPSec客户端接收并回应所述dpd报文发送模块(51)所发送的dpd报文；
所述修改模块(53)用于通过IPSec服务器端接收所述dpd报文的回应报文，对该回应报文进行解析，并修改IPSec隧道的属性，将当前所接收到的esp/ah报文的目的IP地址作为转发esp/ah报文的目的IP地址。
7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述ike协商请求报文回应单元(3)所发送的所述回应报文的原ip地址为IPSec服务器的IP公网地址，目的地址为nat设备分配的所述公网IP地址。
8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述esp/ah报文交互单元(4)具体用于在建立IPSec隧道后，使用客户端IP私有地址、nat设备分配的公网IP地址和服务器的IP公网地址来处理IPSec客户端与IPSec服务器端间esp/ah报文的交互。
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| CN105072010B (zh) * | 2015-06-23 | 2018-11-27 | 新华三技术有限公司 | 一种数据流信息确定方法和装置 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20141029 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |