CN101237401B

CN101237401B - 数据连接建立方法及路由器

Info

Publication number: CN101237401B
Application number: CN2008100063467A
Authority: CN
Inventors: 黄兆胜; 何辉; 张磊
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2008-02-26
Filing date: 2008-02-26
Publication date: 2010-06-02
Anticipated expiration: 2028-02-26
Also published as: CN101237401A

Abstract

本发明公开了一种数据连接建立方法及路由器。其中，该数据连接建立方法包括以下步骤：IPv4网络内的客户端向路由器发送包含数据连接建立信息的报文；路由器对包含数据连接建立信息的报文进行转换，根据包含数据连接建立信息的报文在转换过程中的长度变化情况对包含数据连接建立信息的报文的传输模式进行记录或不记录，并将转换后的报文发送至IPv6网络内的服务器；服务器响应于转换后的报文，向路由器发送响应报文；以及路由器根据记录的包含数据连接建立信息的报文的传输模式或默认的传输模式，对响应报文进行转换，并将转换后的响应报文发送至客户端，以建立客户端与服务器之间的数据连接。

Description

数据连接建立方法及路由器

技术领域

本发明涉及通信领域，更具体地涉及一种数据连接建立方法及路由器。

背景技术

目前，随着网络的快速发展，IPv4网络暴露出越来越多的问题，如IPv4地址的缺乏、路由表的膨胀、安全性问题，使得需要一种新的协议类型来满足互联网(Internet)的发展。目前，IPv6网络得到了一定的发展，它能有效地解决这些问题。但由于目前IPv4网络的大规模应用，要转换成IPv6网络，需要一定的过渡周期。在这个过渡周期中，IPv4网络和IPv6网络将在一定时期内共存。要解决它们之间互相通讯的问题，网络地址转换-协议转换(Network AddressTranslation-Protocol Translation，简称NAT-PT)是一个很好的解决机制。

NAT-PT技术是类似于IPv4网络中的网络地址转换(NetworkAddress Translation，简称NAT)技术的一种地址转换协议转换技术，与NAT不同的是，NAT-PT用于IPv6单协议网络域内主机与IPv4单协议网络域内主机之间的端到端连接，而IPv4的NAT是IPv4的私有网络域内主机与IPv4公共网络主机之间的连接。因此，NAT-PT涉及到的转换技术是IPv6和IPv4地址之间的转换以及IPv6和IPv4协议之间的转换，它既能够满足IPv4网络与IPv6网络的通讯，同时也能够有效节省紧缺的IPv4地址。

文件传输协议(File Transfer Protocol，简称FTP)是一个使用非常普遍的文件传输机制，最初是在IP地址为32位的基础上运用的。当IPv6网络出现以后，IP地址由原来的32位扩展到了128位，以前的传输模式命令PORT、PASV在IPv6中不再适用。所以，对FTP的传输模式命令进行扩展，得到EPRT和EPSV命令。目前，PORT和PASV命令只能在IPv4网络应用，EPRT和EPSV命令在IPv4和IPv6网络中都能使用。

FTP被动方式的命令格式、PASV的响应报文格式如下：

227 Entering Passive Mode(h1，h2，h3，h4，p1，p2)

EPSV的响应报文的格式如下：

229Entering Extended Passive Mode(|||port|)

从上面的命令格式可以看出，这两种被动方式的响应报文格式是有很大差异的。这样就存在一个问题：当IPv4网络的FTP客户端访问IPv6的FTP服务器时，在网络边界设备上起用NAT-PT和文件传输协议应用层网关(File Transfer Protocol Application LayerGateway，简称FTP ALG)处理功能，如果传输模式是被动方式，那么IPv4网络域内的FTP客户端发出的PASV命令或EPSV命令都会转换成IPv6的EPSV命令。IPv6网络的FTP服务器收到这个命令后，发出响应报文，格式就是上面的EPSV响应报文格式，但是这个报文在NAT-PT转换成IPv4报文的时候，是转换成PASV的响应报文格式还是EPSV的响应报文格式？如果命令格式转换错的话，FTP客户端是无法识别的，这样就不能建立数据连接。

发明内容

鉴于以上所述的一个或多个问题，本发明提供了一种数据连接建立方法及路由器，以在通过被动方式建立数据连接的情况下，能够对来自IPv6网络内的服务器的响应报文进行正确转换。

根据本发明实施例的数据连接建立方法，包括以下步骤：IPv4网络内的客户端向路由器发送包含数据连接建立信息的报文；路由器对包含数据连接建立信息的报文进行转换，根据包含数据连接建立信息的报文在转换过程中的长度变化情况对包含数据连接建立信息的报文的传输模式进行记录或不记录，并将转换后的报文发送至IPv6网络内的服务器；服务器响应于转换后的报文，向路由器发送响应报文；以及路由器根据记录的包含数据连接建立信息的报文的传输模式或默认的传输模式，对响应报文进行转换，并将转换后的响应报文发送至客户端，以建立客户端与服务器之间的数据连接。

其中，在包含数据连接建立信息的报文在转换过程中发生了长度变化的情况下，路由器对包含数据连接建立信息的报文的传输模式进行记录，并根据记录的包含数据连接建立信息的报文的传输模式，对响应报文进行转换。在包含数据连接建立信息的报文在转换过程中没有发生长度变化的情况下，路由器不对包含数据连接建立信息的报文的传输模式进行记录，并根据默认的传输模式，对响应报文进行转换。

其中，路由器对包含数据连接建立信息的报文和响应报文进行网络地址转换-协议转换和文件传输协议应用层网关转换。上述客户端是文件传输协议客户端。上述服务器是文件传输协议服务器。

根据本发明实施例的路由器包括：第一转换单元，用于对来自IPv4网络内的客户端的包含数据连接建立信息的报文进行转换，根据包含数据连接建立信息的报文在转换过程中的长度变化情况对包含数据连接建立信息的报文的传输模式进行记录或不记录，并将转换后的报文发送至IPv6网络内的服务器；以及第二转换单元，用于根据记录的包含数据连接建立信息的报文的传输模式或默认的传输模式，对来自服务器的对应于包含数据连接建立信息的报文的响应报文进行转换，并将转换后的响应报文发送至客户端，以建立客户端与服务器之间的数据连接。

其中，路由器对包含数据连接建立信息的报文和响应报文进行网络地址转换-协议转换和文件传输协议应用层网关转换。

与现有技术相比，本发明解决了NAT-PT FTP ALG转换过程中，处理IPv6EPSV响应报文时，不知道是转换成PASV的响应报文格式还是仍使用EPSV响应报文格式的问题，从而使IPv4网络域内的FTP客户端既可以使用标准被动命令(PASV)来传输数据连接信息，也可以通过扩展被动命令(EPSV)来传输数据连接信息。另外，还能使IPv4网络域内的同一个FTP客户端在PORT、PASV、EPRT、EPSV传输模式之间根据需要随意切换，起到了在IPv4网络的FTP客户端访问IPv6网络FTP服务器时不受传输模式限制的效果。另外，本发明不需要在设备上额外的添加命令配置，对于FTP客户端和服务器也是一个透明的处理过程。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的IPv4网络域内的FTP客户端访问IPv6网络域内的FTP服务器的组网示意图；

图2是根据本发明实施例的启用NAT-PT功能的路由器处理IPv4报文的过程的简要流程图；以及

图3是根据本发明实施例的NAT-PT对IPv6 FTP EPSV响应报文的处理过程的简要流程图。

具体实施方式

本发明主要思想是：IPv4单协议网络域内的FTP客户端通过NAT-PT访问IPv6单协议网络域内的FTP服务器时，如果是以被动方式建立数据连接，那么在启用NAT-PT功能的路由器上通过保存一些信息，使得对来自IPv6单协议网络域内的FTP服务器的EPSV响应报文能正确地选择IPv4的响应命令格式进行转换，从而使得FTP数据连接能有效的建立。而且通过这种机制，使得IPv4网络中的同一个FTP客户端，如果要访问IPv6的FTP服务器，传输模式方面能够在PORT、PASV、EPRT、EPSV命令间随意的选择和切换，而不是只能拘泥于固定的传输模式。

其中，当IPv4单协议网络域内的FTP客户端通过NAT-PT访问IPv6单协议网络域内的FTP服务器时，传输模式可以在PORT、PASV、EPRT、EPSV中随意的选定。同时，在相同的控制连接中，可以随意切换传输模式，如先用PASV方式来建立数据连接传输文件，然后选择EPSV方式来建立数据连接传输别的文件。启用NAT-PT的设备在进行FTP ALG转换时根据记录的信息，能选择正确的格式进行转换。NAT-PT和FTP ALG转换对FTP客户端和服务器来说都是透明的。

其中，在NAT-PT上进行FTP ALG处理时，当传输控制协议(Transfer Control Protocol，简称TCP)报文的长度发生变化时，需要申请一个表项来记录变化的长度，这样后续的TCP报文的序列号和对方回复的TCP报文的确认号都要根据这个表来进行对应的修改。这个表的内容应该包括该控制连接的信息，如源地址、目的地址、源端口、目的端口等，另外就是记录变化的长度。根据这些内容能唯一确定一条TCP连接。而在本发明中，就是通过在这个表项中添加区分是PASV命令还是EPSV命令的字段，从而对于IPv6EPSV响应报文，根据这个表项的字段能正确地选择格式进行转换。如果经过NAT-PT转换后，TCP报文的长度没有发生变化，那么不会创建这样的表项，这时候默认为EPSV命令格式，因为这种方法必须界定下面的转换对应关系：IPv4的FTP PASV命令转换成IPv6的EPSV 2命令，这样TCP报文长度发生变化，就会创建表项进行记录连接信息；IPv4的FTP EPSV 1命令转换成IPv6的EPSV 2命令，TCP报文长度没有发生变化。

根据本发明实施例的数据连接建立方法主要包括以下步骤：

步骤一，在路由器上启动NAT-PT功能，并配置相应的转换条件和规则。

步骤二，IPv4网络域内的FTP客户端通过NAT-PT与IPv6网络域内的FTP服务器建立控制连接。

步骤三，FTP客户端发送PASV或EPSV命令来建立数据连接，该报文到达启动NAT-PT的路由器后，进行NAT-PT转换和FTP ALG转换。如果TCP报文长度发生变化，则查找是否有对应的记录连接信息的表项，如果没有，则创建一个新的表项，并在该表项中记录传输模式类型和长度的变化量。

步骤四，IPv6网络域内的FTP服务器收到EPSV命令后，发出EPSV响应报文，告诉FTP客户端数据连接的端口。该报文到达启动NAT-PT的设备后，进行NAT-PT转换和FTPALG转换，根据TCP连接的信息查找表项，如果没有查找到，则默认为EPSV响应报文格式，如果查找到对应的表项，则根据表项中的被动方式命令类型字段进行相应的格式转换。

步骤五，该响应报文到达FTP客户端后，FTP客户端发起数据连接，通过该数据连接传输数据信息。

下面参考附图，详细说明本发明的具体实施方式。

图1是IPv4网络域内的FTP客户端访问IPv6网络域内的FTP服务器的组网示意图。其中，IPv4网络域内的FTP客户端可以用PASV方式来进行数据连接的建立，也可以用EPSV方式来进行数据连接的建立。启用NAT-PT的设备能对IPv6 FTP EPSV响应报文进行正确的格式转换。

图2是启用NAT-PT功能的设备处理IPv4报文的过程的简要流程图。其中，如果该报文需要进行FTP ALG转换，那么如果TCP报文的长度发生变化，或原有的控制连接有对应的长度变化表项，则会把传输模式类型记录在该表项中。在根据本发明的实施例中，如果该报文是PASV格式的报文，则转换后的TCP报文长度肯定会发生变换(转换成EPSV 2)；如果该报文是EPSV格式的报文，则转换后的TCP报文长度不会发生变化(EPSV 1转换成EPSV 2)。

图3是NAT-PT对IPv6FTP EPSV响应报文的处理过程的简要流程图。其中，通过查找对应的长度变化表项来确定转换成PASV响应报文格式还是EPSV响应报文格式。如果没有对应的长度变化表项，则还是用EPSV响应报文格式。

硬件部分由一台以上的主机(FTP客户端)、一台路由器、一台FTP服务器和双绞线若干等组成，组网关系图如图1所示。

软件部分的处理步骤如下：

步骤一，在路由器上进行NAT-PT的相关配置。

(1)启用NAT-PT功能

ipv6 nat enable

(2)设置与IPv4网络相连的接口的IP地址和NAT-PT属性

interface fei_1/1

ip address 100.1.1.1255.255.255.0

ipv6 nat enable

(3)设置与IPv6网络相连的接口的IP地址和NAT-PT属性

interface fei_2/1

ipv6 enable

ipv6 address 1000::1/96

ipv6 nat enable

(4)配置IPv6网络域内的FTP服务器在IPv4网络中的地址映射

ipv6nat v6v4 source 1000::2 100.1.1.3

(5)配置IPv4网络域内的FTP客户端在IPv6网络中的地址映射(也可以配置动态规则，这个地方为了方便，配置静态规则来实现)

ipv6 nat v4v6 source 100.1.1.5 2000::1

步骤二，IPv4网络域内的FTP客户端发起连接，目的地址为100.1.1.3，该报文到达启用NAT-PT功能的设备后，按照图2的处理流程对报文进行转换。转换后的报文发往IPv6网络域内的FTP服务器。

步骤三，IPv6网络域内的FTP服务器收到报文后，响应该报文，TPC建链通过三次握手后，建立FTP控制连接。

步骤四，IPv4网络域内的FTP客户端发送PASV或EPSV格式的报文，该报文到达启用NAT-PT功能的设备后，按照图2的处理流程对报文进行转换，并在变换表项中记录类型为对应的类型(需要注意的是，只有长度发生变化，才有变化表项，如果没有变化表项，则不记录，默认为EPSV类型)。转换后的报文类型为EPSV 2类型，发往IPv6网络域内的FTP服务器。

步骤五，IPv6网络域内的FTP服务器收到报文后，响应该报文，数据内容格式为：229Entering Extended Passive Mode(|||port|)。

步骤六，该报文到达启用NAT-PT功能的设备后，按照图3的处理流程对报文进行转换。通过查找变化长度的表项，得到对应转换类型，如果是PASV类型，则转换成PASV响应报文格式，如下：227 Entering Passive Mode(h1，h2，h3，h4，p1，p2)；如果是EPSV类型，则转换后的格式不变(命令格式中的端口号在NAPT-PT中需要修改。这个地方是静态地址转换规则，不对端口进行转换，那么TCP报文的数据内容不需要修改)。

步骤七，IPv4网络域内的FTP客户端收到该报文后，根据报文数据中的报文IP层地址和端口来发起数据连接。

与现有技术相比，本发明解决了NAT-PT FTP ALG转换过程中，处理IPv6EPSV响应报文时，不知道是转换成PASV的响应报文格式还是仍使用EPSV响应报文格式的问题，从而使IPv4网络域内的FTP客户端既可以使用原有的被动命令(PASV)来传输数据连接信息，也可以通过扩展被动命令(EPSV)来传输数据连接信息。另外，还能使IPv4网络域内的同一个FTP客户端在PORT，PASV，EPRT，EPSV传输模式之间根据需要随意切换，起到了在IPv4网络的FTP客户端访问IPv6网络FTP服务器不受传输模式限制的效果。另外，本发明不需要在设备上额外的添加命令配置，对于FTP客户端和服务器也是一个透明的处理过程。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims

1.一种数据连接建立方法，其特征在于，包括以下步骤：

IPv4网络内的客户端向路由器发送包含数据连接建立信息的报文；

所述路由器对所述报文进行转换，根据所述报文在转换过程中的长度变化情况对所述报文的传输模式进行记录或不记录，并将转换后的报文发送至IPv6网络内的服务器；

所述服务器响应于所述转换后的报文，向所述路由器发送响应报文；以及

所述路由器根据记录的所述包含数据连接建立信息的报文的传输模式或默认的传输模式，对所述响应报文进行转换，并将转换后的响应报文发送至所述客户端，以建立所述客户端与所述服务器之间的数据连接。

2.根据权利要求1所述的数据连接建立方法，其特征在于，在所述报文在转换过程中发生了长度变化的情况下，所述路由器对所述报文的传输模式进行记录。

3.根据权利要求1所述的数据连接建立方法，其特征在于，在所述报文在转换过程中没有发生长度变化的情况下，所述路由器不对所述报文的传输模式进行记录。

4.根据权利要求2所述的数据连接建立方法，其特征在于，在所述报文在转换过程中发生了长度变化的情况下，所述路由器根据记录的所述报文的传输模式，对所述响应报文进行转换。

5.根据权利要求3所述的数据连接建立方法，其特征在于，在所述报文在转换过程中没有发生长度变化的情况下，所述路由器根据默认的传输模式，对所述响应报文进行转换。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的数据连接建立方法，其特征在于，所述路由器对所述报文和所述响应报文进行网络地址转换-协议转换和文件传输协议应用层网关转换。

7.根据权利要求6所述的数据连接建立方法，其特征在于，所述客户端是文件传输协议客户端。

8.根据权利要求7所述的数据连接建立方法，其特征在于，所述服务器是文件传输协议服务器。

9.一种路由器，其特征在于，包括：

第一转换单元，用于对来自IPv4网络内的客户端的包含数据连接建立信息的报文进行转换，根据所述报文在转换过程中的长度变化情况对所述报文的传输模式进行记录或不记录，并将转换后的报文发送至IPv6网络内的服务器；以及

第二转换单元，用于根据记录的所述包含数据连接建立信息的报文的传输模式或默认的传输模式，对来自所述服务器的对应于所述报文的响应报文进行转换，并将转换后的响应报文发送至所述客户端，以建立所述客户端与所述服务器之间的数据连接。

10.根据权利要求9所述的路由器，其特征在于，所述路由器对所述报文和所述响应报文进行网络地址转换-协议转换和文件传输协议应用层网关转换。