BRPI0316112B1 - método e dispositivo para suportar um protocolo de tunelamento 6to4 através de um mecanismo de tradução de endereço de rede - Google Patents

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Abstract

"método e dispositivo para suportar um protocolo de construção de túnel 6 para 4 através de um mecanismo de tradução de endereço de rede". um método de suportar um protocolo de construção de túnel 6 para 4 através de um mecanismo de tradução de endereço de rede. o método compreende as etapas de receber um pacote ipv6 de saída encapsulado em um pacote ipv4, traduzir o endereço de fonte ipv4 privado no header ipv4 do pacote de saída em um endereço de fonte ipv4 público, transmitir o pacote traduzido através da rede ipv4; e é caracterizado por compreender ainda a etapa de armazenar uma associação do endereço ipv4 privado e o valor de id de interface do endereço de fonte 6 para 4 para tradução de endereço oposto de pacotes de entrada. reivindica-se também um dispositivo correspondente.

Description

"MÉTODO E DISPOSITIVO PARA SUPORTAR UM PROTOCOUQ DE TUNELAMENTO 6T04 ATRAVÉS DE UM MECANISMO DE TRADUÇÃO DE ENDEREÇO DE REDE" A invenção refere-s® a um método e dispositivo para suportar um protocolo de tunelamento 6T04 através de um mecanismo de tradução de endereço de rede.
Como descrito nos documentos IETF RFC 1631, RFC 2-263 e RFC 3022, a Tradução de gndereço d© Rede ('NAT'} traduz endereços IPv4 de um primeiro domínio de endereço {'endereços IPv4 Privados'} para endereços IPv4 de um segundo domínio de endereço ('endereços IPv4 Públicos'). A tradução é realizada nos endereços de fonte de pacotes de saída e em endereços de destino de pacotes de entrada passando através da NAT. Tipicamente, a NAT é uma função integrada em um roteador, conectando, por exemplo, duas redes IPv4 que utilizam esquemas de endereçamento IP diferentes e incompatíveis.
Existem dois tipos básicos de NAT ; o processo consiste em substituir endereços por uma correspondência um a um (isto é, cada endereço de primeiro domínio é associado a um endereço exclusivo de segundo domínio) ou em associar vários endereços de primeiro domínio a um único endereço de segundo domínio. O primeiro tipo de NAT é mencionado como 'N:N NAT' e o segundo tipo como 'X:Y NAT', no contexto do presente documento, Um problema ligado ao uso de X-.Y NAT é que se a tabela de tradução de NAT consistir unicamente em informações de mapeamento de endereço de IP, não permitirá identificar exclusívamente o hospedeiro da fonte, uma vez que du- rante a tradução, X endereços privados foram traduzidos em y endereços públicos (com Y<X), o que resulta em uma perda de informações. Consegüentemente, a NAT tem de utilizar informações de sessão adicionais a fim de ser capar de fazer a tradução oposta, e suportar uma comunicação bidirecional. Porém não há nenhum campo no cabeçalho IP de um pacote para identificar de forma não ambígua uma sessão de modo que um "identificador de multiplexar/demultiplexar" (abreviado como "identificador de multiplexar" nesse documento) necessite ser definido para cada protocolo sendo executado sobre XP. Protocolos como TCP e UDP têm a noção de 'porta' que é utilizada por NAT para criar tabelas de consulta a fim de tornar possível a tradução inversa. Para aplicações que rodam em outros protocolos de transporte de IP ou diretamente sobre IP, informações de sessão dedicadas têm de ser identificadas para cada protocolo. Foram propostas alternativas para fazer com que aqueles "protocolos sem porta" cruzassem de forma transparente o NAT, Por exemplo, o documento "Teredo: Tunneling IPv6 over UDP through NATs" de C. Huitema (Minuta da Internet de 17 de setembro de 2002) descreve um método alternativo para prover serviços para nodos IPv6 localizados atrás de um dispositivo de NAT. Entretanto, o transporte de IPv6 através de UDP introduz um código extra adicional e conseqüentemente tem influência sobre o desempenho. Além disso, servidores específicos adicionais têm de ser introduzidos na rede e os hospedeiros IPv6 têm de ser atualizados.
Outra alternativa é descrita no documento "Realm Specific IP: Framework" RFC 3102 de outubro de 2001. Entre- tanto, coto para o protocolo descrito n© parágrafo anterior*, são necessários servidores adicionais e os hospedeiros necessitam ser atualizados. 0 documento 'Setup of 6TQ4 (HAT version'} disponível em www.gT04.jp/settings/nat.html descreve uma funcionalidade de NAT na qual a parte de endereço de IPv4 de um cabeçalho 6X04 de um pacote IPv4 encapsulado em um pacote IPv4 é atualizada com um endereço IPv4 público, resp, um endereço IPv4 privado para pacotes de entrada resp. de saída, A invenção se refere a um método para suportar o protocolo de tunelamento ST04 (que também é um protocolo sem porta), definido em RFC 3015, através de NAT, 0 protocolo 6T04 define um mecanismo para sítios ΙΡνβ se comunicarem com outros sítios XPv6 ou com redes !Pv6 nativas através de uma rede IPv4 sem montagem explícita de túnel. 0 método compreende as etapas de: -receber um pacote IPv6 de saída encapsulado em um pacote IPv4, - traduzir o endereço de fonte IPv4 privado no cabeçalho !Pv4 do pacote de saída em um endereço de fonte IPv4 público, - transmitir o pacote traduzido através da rede I Pv4; - armazenar uma associação do endereço IPv4 privado e o valor ID de interface do endereço de fonte 6T04 para tradução de endereço oposto de pacotes de entrada. 0 valor do Identificador de Interface é preservado pelo hospedeiro de destino ao retornar um pacote de respos- ta. É utilizado como um identificador de multiplexação para permitir que o dispositivo envie o pacote de entrada para o hospedeiro certo, substituindo o endereço de destino pelo endereço previamente armazenado.
De acordo com uma modalidade específica da invenção, o método compreende ainda as etapas de; - receber um pacote de entrada através da rede U:v4; - determinar se o pacote de entrada encapsula um pacote IPv6; - no caso afirmativo, recuperar o XD de Interface do endereço de destino do pacote IPv6 encapsulado, e utilizar o ID de Interface para recuperar o endereço IPv4 privado armazenado, correspondente, e atualizar o endereço de destino no cabeçalho Ipv4 de acordo; - enviar o pacote «T04 modificado na primeira rede.
De acordo com uma modalidade especifica da invenção, o método compreende ainda a etapa de: - alterar a parte de endereço XPv4 do endereço de fonte 6T04 no cabeçalho IPv6 de um pacote de salda para o endereço IPv4 público.
De acordo com uma modalidade específica da invenção, o método compreende ainda as etapas de: - alterar a parte de endereço IPv4 do endereço de destino 6T04 de um pacote de entrada para o endereço IPv4 privado, correspondente, A Figura 1 representa duas redes I?vc conectadas por uma rede IPv4 através de roteadores respectivos, Q rote- ador de rede esquerdo é conectado a ou integra NAT, quer seja do tipo N:N NAT OU do tipo X:Y NAT. 8e, por exemple, na figura 1, o hospedeiro 3 desejar responder a ura pacote enviado pelo hospedeiro 1, o hospedeiro 3 baseará o endereço de destino do pacote de resposta no endereço de fonte ΙΡνβ contido no pacote ΙΡνβ recebido do roteador r2. Esse endereço de fonte ΙΡνβ contém o endereço IPv4 privado do hospedeiro 1. 0 roteador r2 constrói o cabeçalho IPv4 do pacote de resposta a partir do cabeçalho ΙΡνβ desse pacote; mais precisamente, o endereço de destino IPv4 é extraído do endereço de destino ΙΡνβ do hospedeiro 3, isto é, o endereço de destino lPv4 será igual ao endereço !Pv4 privado do hospedeiro 1. 0 pacote de resposta nunca será entregue (ou será encaminhado erroneamente), porque o endereço !Pv4 privado não é adequadamente reconhecido na rede IPv4.
Isto é resolvido pela característica adicional acima, de acordo com a qual o cabeçalho ΙΡνβ interno de um pacote de saída (6T04) é adaptado para ser coerente com o cabeçalho IPv4 externo, como modificado pelo processo NAT.
De acordo com uma modalidade específica da invenção, o método compreende ainda a etapa de modificar campos pelo menos do cabeçalho IPv4, como somas de verificação, cujos valores dependem do endereço de fonte ST04.
De acordo com uma modalidade especifica da invenção, a etapa de armazenar a associação do ID de Interface e o endereço de fonte dos pacotes 6T04 da primeira rede e a etapa de modificar o endereço de destino de pacotes de en- trada como uma função do 15 de Interface, respectivamente a etapa de alterar a parte IPv4 do endereço 6TQ4 são realíza-das por uma porta de comunicações de nível de aplicação que auxilia o mecanismo de tradução de endereço de rede.
Outro objetivo da invenção é um dispositivo para suportar um protocolo de tunelamento 6T04 através de NAT, compreendendo: - um mecanismo de tradução de endereço de rede para alterar o endereço de fonte privada de um pacote IPv4 de saída que encapsula um pacote IPv6 em um endereço de fonte público; uma aplicação para armazenar os endereços ipv4 privados incluídos no endereço de fonte 6T04 de um hospedeiro da rede IPv4, para pacotes de saída; e para atualizar o endereço de destino 6T04 de um pacote de entrada com um endereço IPv4 privado armazenado tendo o mesmo ID de Interface que o endereço de destino 6TQ4, De acordo com uma modalidade da invenção, a aplicação é adicionalmente adaptada para realizar processamento adicional de um pacote de saída, onde o processamento adicional consiste em substituir a parte de endereço JPv4 privado de um endereço de fonte ST04 de um pacote de saída pelo endereço IPv4 público do dispositivo.
Outras características e vantagens da invenção aparecerão na descrição de uma modalidade não restritiva, explicada com o auxílio dos desenhos em anexo, dentre os quais; A Figura 1 ê um diagrama de duas redes IPv6 eonec-tadas através de uma rede IPv4 utilizando Tradução de Endereço de Rede (NAT), de acordo com a modalidade da invenção; A Figura 2, que como tal é técnica anterior, é um diagrama do formato de endereço '6TQ4'; A Figura 3, que como tal ê técnica anterior, é um diagrama que mostra como um pacote ΙΡνβ é encapsulado em um pacote IPv4; A Figura 4 é um diagrama que mestra as modificações feitas no cabeçalho IPv4 e cabeçalho IPv6 encapsulado de acordo com a modalidade. A Figura 1 é um diagrama de duas redes ΙΡνβ A e B conectadas através de uma rede IPv4. A rede A compreende dois hospedeiros, resp. 1 e 2, conectados à rede IPv4 através de um roteador 6T04 rl. Similarmente, a rede B compreende dois hospedeiros 3 e 4, bem como um roteador 6TG4 r2. Colocando os roteadores de limite IPv6/IPv4 entre as redes IPvS e a rede IPv4, os agrupamentos ΙΡνβ isolados podem ser ligados através dos denominados túneis 6T04. A Figura 2 ilustra o formato de endereço ΙΡνβ. Cada rede IPv6 é atribuída com um exclusivo 'prefixo de formato 6T04', compreendendo um prefixo de formato de 3 bits ('FP'), um identificador predeterminado de 13 bits denominado o 'Agregador de Nível superior IPv6' (’TLA'), um endereço IPv4 globalmente exclusivo ('V4ADDR'), um Identificador de Agregador de Nível de local com 16 bits ('SLA XDf) e por último o identificador de hospedeiro de nível de ligação com 64 bits (ID de Interface) , Os dois identificadores menciona- dos por último formam um identificador localmente exclusivo de hospedeiro. 0 ID de interface é, por exemplo, o endereço MAC do hospedeiro. Também pode ser igual, por exemplo, ao endereço IPv4 localmente exclusivo e privado do hospedeiro. 0 estabelecimento de um túnel pelos roteadores 6T04 é condicionado pelo uso de valores pré-definidos para certos campos no endereço de destino de um pacote. Como descrito em RFC 3056 de fevereiro de 2001, os campes TLA e FP concatenados têm de ter o valor '2002'.
Os prefixos de endereço 6T04 para as redes A e B são respectivamente '2002;V4ADDR-rl/48' e '3002:V4ADDR-r2/48', onde V4ADDR-rl e V4ADDR-r2 são os endereços !Pv4 globalmente exclusivos atribuídos aos pontos extremos do túnel (roteador rl e roteador r2, respectivamente).
Os hospedeiros de uma rede IPv6 são configurados, ou autoconfigurados, através de anúncios de roteador, com os endereços IPv6 compostos do prefixo 6T04 atribuídos â rede IPv6 e ao identificador localmente exclusivo do hospedeiro (SLA / ID de Interface). observe que um túnel 6T04 também pode ser definido diretamente entre hospedeiros 5T04 isolados sem passar através de um roteador 6104. Nesse caso, o endereço IPv4 do ponto extremo do túnel é o endereço IPv4 do hospedeiro.
Todos os pacotes em uma rede ΙΡνβ tendo um endereço de destino que compreende um prefixo 6T04 diferente do prefixo 6T04 da rede são enviados para o roteador de limite 6T04. 0 roteador é responsável por encapsular os pacotes IPv6 nos pacotes IPv4, como ilustrado pela figura 3, O cabe- çalho IPv4 de tal pacote encapsulando ΙΡνβ pode ser mencionado como um cabeçalho 'externo', enquanto o cabeçalho IPvS do pacote IPv6 encapsulado pode ser mencionado como um cabeçalho 'interno'. 0 cabeçalho IPv4 contêm os endereços de destino e fonte IPv4 dos pontos extremos do túnel (isto é, os endereços 'V4ADDR' dos roteadores). 0 cabeçalho ΙΡνβ contém os endereços de destino e fonte ΙΡνβ dos hospedeiros.
Pacotes 6T04 encapsulados recebidos pelo roteador de destino são extraídos, @ os pacotes ΙΡνβ nativos são enviados para o hospedeiro adequado, A Figura 4 ilustra cabeçalhos ΪΡν4 © ΙΡνβ no presente esquema de encapsulaçSo, Para o protocolo 6Ϊ04, o campo 'protocolo' no cabeçalho IPv4 externo tem valor '41', Detalhes adicionais referentes ao conteúdo dos campos de cabeçalho ΙΡνβ podem ser encontrados em RFC 2460, Observe que os itens rotulados como 'alterações' são emendas nos cabeçalhos feitas de acordo com a presente modalidade, Embora N;N NAT e X;Y NAT tradicionais operem somente no cabeçalho extern© dos pacotes (o endereço IPv4 no cabeçalho interno permanece inalterado), a NAT de acordo com a presente modalidade também reflete a tradução no nível do cabeçalho interno, Como ilustrado pela figura 1, de acordo com a presente modalidade, a NAT ê auxiliada por uma "Porta de Comunicações de Nível de Aplicação" para o processamento específico necessário para o protocolo 6T04, Como definido em RFC 2663, um AEG ê um agente de tradução específico de aplicação que permite que uma aplicação em um hospedeiro em um domínio de endereço conecte-se a seu complemento rodando em um hospedeiro em um domínio diferente. No presente exemplo, o ALG é integrado no roteador, juntamente com a NAT. O ALG 6T04 opera em pacotes enviados por aplicações rodando np protocolo 6TG4, Detecta o prefixo 6TQ4 de pacotes e, para os pacotes detectados, realiza o seguinte processamento- (a) no cabeçalho lPv$ interno, substitui o endereço IPv4 privado ('V4APDR') do prefixo 6TQ4 pelo endereço !Pv4 público para pacotes de saída e vice versa para pacotes de entrada. (b) atualiza campos dependendo do prefixo 6T04. Em particular, somas de verificação são afetadas. Isto se aplica, por exemplo, as somas de verificação do cabeçalho de transporte (por exemplo, o TCP ou o cabeçalho UDP). Isto se aplica também a quaisquer campos de camada superior embutindo o prefixo 6T04, como ê o caso em FTP (por exemplo, o prefixo inteiro tem de ser substituído na carga útil de um pacote FTP (campo EPTR)}, h coerência entre o cabeçalho interno e o externo ê então recuperada. Isto resolve o problema de entrega incorreta de pacote, em particular um pacote de resposta a um pacote 6T04 passando por uma funcionalidade de NAT. 0 hospedeiro que responde, por exemplo, quando o hospedeiro 3 da figura 1 responde ao hospedeiro 1, o roteador 2 utilizara o endereço IPv4 público no prefixo ST04 modificado para gerar um endereço de destino IPv4 para o pacote de resposta de hospedeiro 3. 0 pacote de resposta será então enviado cerre-tamente para o roteador rl, Pelo mesmo motivo, registros de DNS incorretos e bancos de dados de envio erroneamente povoados e tabelas de encaminhamento são evitados. (c) De acordo com a presente modalidade, o ALG 5T04 tem ainda a tarefa de associar exclusivamente pacotes de tráfego de entrada e de saída. 0 ALG 6T04 realiza o seguinte processamento. O ALG NAT mantem uma lista para mapear endereços de destino 6T04 de pacotes de entrada para o endereço hospedeiro 6T04 privado, correto, para pacotes devolvidos por um hospedeiro remoto. Capta um 'identificador de muitiplexação' dos pacotes de saída, a fim de permitir a realização desse mapeamento.
De acordo com a presente modalidade, o identificador de multiplexação é captado do(s) campo(s) do cabeçalho IPvS do pacote de saída. Na realidade, de acordo com a presente modalidade, um identificador já presente no cabeçalho IPv6 é escolhido como um identificador de multiplexação. Esse identificador é escolhido com base na característica de que ê preservado pelo hospedeiro remoto e exclusivo na rede de origem.
De acordo com a presente modalidade, o campo Ίη-terfacelD' do endereço de fonte 6104 é utilizado como um i-dantificador exclusivo da origem de um pacote de saída pelo ALG 6T04. Esse campo corresponde aos critérios de preservação e exclusividade definidos acima. 'Preservação' não significa que o identificador tenha de permanecer no mesmo lo- cal dentro do cabeçalho, porém simplesmente que o AEG 6T04 será capaz de recuperar o mesmo de um local predeterminado no cabeçalho. No presente caso, o hospedeiro remoto trocará evidentemente, os endereços de fonte e destino na(s) respos-ta(s), de modo que a localização do identificador dentro do cabeçalho mude. 0 ALG 6T04 mantém consequentemente uma tabela que tem o seguinte conteúdo: Tabela 1 Essa tabela também pode ser armazenada sob a forma de uma lista de endereços 6T04, uma vez que esses endereços já contêm o identificador, A tabela ê completada com uma "entrada 6T04" para cada sessão de saída iniciada do local 1, Para cada pacote de entrada, o ALG 6T04 extrairá, com base no identificador InterfacelD no endereço de destino do pacote de entrada, o endereço IPv4 privado correspondente válido na rede local e substituirá o endereço de destino no pacote de entrada por esse valor extraído, antes de enviar o pacote na rede local.
Uma "entrada 6T04" permanece válida até que o tempo de espera de sessão, gerenciado pela função NAT, expire.
Embora a presente modalidade se refira ao endere-çamento de IP, os princípios da invenção podem ser aplicados a outros protocolos sem porta, como por exemplo, ICMP, ESP e GRE. Os critérios de escolha do identificador de multiplexa-ção permanecem iguais àqueles na presente modalidade. Para ESP, o campo 'SPI' pode ser utilizado, enquanto para GRE, o campo CallID é apropriado, REIVINDICAÇÕES

Claims (8)

1. Método para suportar um protocolo de tunelamen-to 6104 através de um mecanismo de tradução de endereço de rede, compreendendo as etapas de; receber ura pacote ΙΡνβ de salda encapsulado em um pacote !Pv4, traduzir o endereço de fonte Ifv4 privado no cabeçalho IPv4 do pacote de saída em um endereço de fonte IPv4 público, transmitir o pacote traduzido sobre a rede IPv4 o método sendo CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente a etapa de: armazenar uma associação do endereço Ipv4 privado e o valor ID de Interface do endereço de fonte 6T04 para tradução de endereço oposto de pacotes de entrada.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO adicionalmente por compreender as etapas de; receber um pacote de entrada através da rede IPv4? determinar se o pacote de entrada encapsula um pacote IPv6; em caso afirmativo, recuperar o ID de Interface do endereça de destino do pacote IPv6 encapsulado, e utilizar o ID de Interface para recuperar o endereço IPv4 privado, armazenado correspondente e atualizar o endereço de destino no cabeçalho IPv4 de acordo? enviar o pacote 6T04 modificado na primeira rede.
3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO adicionalmente por compreender as etapas de; alterar a parte de endereço de IPv4 do endejeéfâf.^âe f fonte 6T04 no cabeçalho IPvS de um pacote de saída para o endereço XPv4 público; e alterar a part® de endereço IPv4 do endereço de destino 6T04 de um pacote de entrada para o endereço !Pv4 privado correspondente.
4. Método, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO por compreender a etapa de modificar campos pelo menos do cabeçalho IPv4, como somas de verificação, cujos valores dependem do endereço de fonte βΤ04,
5. Método, d® acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa de armazenar a asso- ciação do ID de interface @ o endereço de fonte dos pacotes 6104 da primeira rede e a etapa de modificar o endereço de destino de pacotes de entrada ou o endereço de fonte de pacotes de saída como uma função do XD de Interface são realizadas por uma porta de comunicações de nível de aplicação que auxilia o mecanismo de tradução de endereço de rede.
6. Método, de acordo com a reivindicação 3 ou 4, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa de alterar a parte de XPv4 do endereço βΤ04 é realizada por uma porta de comunicações de nível de aplicação que auxilia o mecanismo de tradução de endereço de rede.
7. Dispositivo para suportar um protocolo de tune-lamento 6T04 através de um mecanismo de tradução de endereço de rede, compreendendo: um mecanismo de tradução de endereço de rede (NAT) para alterar o endereço de fonte privada de um paçote IPv4 de saída que encapsula um pacote ΙΡνβ em um endereço de fonte público; CARACTERIZADO adicionalmente pelo fato de que compreende : uma aplicação (ALG) para armazenar os endereços IPv4 privados incluídos no endereço de fonte 6T04 de um hospedeiro da rede IPv6, para pacotes de saída; e para atualizar o endereço de destino CTQ4 de um pacote de entrada com um endereço IPv4 privado armazenado tendo o mesmo 1D d® Interface que o endereço de destino 6TQ4,
8, Dispositivo, de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADO pelo fato de que a aplicação é adicionalmente adaptada para realizar processamento adicional de um pacote de saída, em que o processamento adicional consiste em substituir a parte de endereço IPv4 privado de um endereço de fonte 6T04 de um pacote de saída pelo endereço IPv4 público do dispositivo.
BRPI0316112A 2002-11-13 2003-11-13 método e dispositivo para suportar um protocolo de tunelamento 6to4 através de um mecanismo de tradução de endereço de rede BRPI0316112B1 (pt)

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