CN101610285B - IPv4与IPv6共存网络中的P2P通信方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种IPv4与IPv6共存网络中对等联网(P2P)通信方法，通过在所述IPv4与IPv6共存网络中安装运行Tracker的双协议栈服务器、设置支持网络地址转换-端口转换(NAT-PT)功能的IPv4/IPv6双协议栈路由器，IPv4 Peer或IPv6 Peer下载P2P种子文件，从所述种子文件中提取Tracker服务器信息，IPv4 Peer或IPv6 Peer向Tracker服务器注册，得到邻居节点信息，再由IPv6 Peer发起连接，建立与IPv4 Peer的握手交互联系，并通过所述路由器完成地址转换，从而建立起IPv4 Peer与IPv6 Peer的资源交互，实现IPv4与IPv6网络的互通。采用本发明方法，不但解决了不同版本IP协议之间的P2P通信问题，而且通过提供这种不同版本Peer间的通信机制，对IPv6的推广具有重要意义。
Description
技术领域
本发明涉及互联网通信技术，尤其涉及一种IPv4与IPv6共存网络中对等联网(P2P，Peer-to-Peer，又称“点对点”)通信方法。
背景技术
IPv4，是Internet协议第4版的简称，IPv4为传输控制协议/互联网协议(TCP/IP)族和互联网提供了基本的通信机制，但随着互联网在全球的普及，IPv4的32位的地址空间开始枯竭，为解决IPv4存在的诸多缺陷，譬如，端到端IP连接、服务质量(QoS)、安全性、多播、移动性、即插即用等。提出了IPv6，即Internet协议第6版。所述IPv6是下一代互联网的协议。与IPv4相比，IPv6主要有如下一些优势：第一，明显地扩大了地址空间。由于IPv6采用128位地址长度，几乎可以不受限制地提供IP地址，因而确保了端到端连接的可能性。第二，提高了网络的整体吞吐量。由于IPv6的数据包可以远远超过64k字节，应用程序可以利用最大传输单元(MTU)，获得更快、更可靠的数据传输，同时在设计上改进了选路结构，采用简化的报头定长结构和更合理的分段方法，使路由器加快数据包处理速度，提高了转发效率，从而提高网络的整体吞吐量。
P2P通信是互联网通信方式的一种，它不同于传统客户端/服务器(C/S)模式中客户端从服务器获取资源的模式，其中的节点(Peer)可从多点获取资源，并共享自身已有资源。P2P通信技术能够用于文件共享、即时通讯、文件交换以及分布式计算等方面。目前存在的P2P技术和应用绝大多数是基于IPv4协议架构的，也有少数针对IPv6网络，如，当前互联网中P2P流量。
由于目前IPv4网络存在着地址空间不足的问题，通过网络地址转换(NAT)等技术虽然可以暂时减缓地址消耗的影响，但是并不能从根本上解决地址分配 的困境。现在以IPv6为核心的下一代互联网协议已从研究阶段走向实用阶段。早在上世纪90年代中期，互联网工程任务组(IETF，The Internet Engineering TaskForce)就开始进行IPv6的研究，与IPv4的32位地址长度相比，IPv6的128位地址长度足够为世界上每一个用户分配一个全球唯一的IP地址。此外IPv6还能够对安全性、移动性、服务质量等方面提供更好的支持，因此互联网由现有的IPv4全面过渡到IPv6已成为网络发展的必然趋势。
在IPv6出现后，人们通常认为互联网协议的发展会经历三个阶段：
第一个阶段：IPv6的推广期。此时，IPv4仍然是互联网的核心协议，用户多数为IPv4用户，同时会有一部分使用IPv6的接入网络和用户；
第二个阶段：IPv6的发展期。这时存在IPv4和IPv6两个核心网，两个网络的规模和用户相当；
第三个阶段：IPv6的成熟期。这时的IPv6已经成为互联网的核心协议，且网络中用户多数通过IPv6网络接入，但是还存在部分使用IPv4接入的网络和用户。
由于目前的互联网还处于IPv6发展的第一个阶段，现有的IPv4网络具备相当的规模，为保护现有设备和投资，网络不可能一次性地更替到IPv6，因此，全面过渡到IPv6将是一个长期的过程，眼下只有做好IPv4和IPv6网络的技术融合，才能实现平稳过渡。
但是，按照现有的P2P通信方式，在目前IPv4与IPv6共存环境下一个IPv6的Peer是无法与网络中众多的IPv4的Peer进行通信以获取资源的。这种网络互通间的障碍会极大打击IPv6用户的积极性，因而将会影响IPv6协议的推广。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种IPv4与IPv6共存网络中的P2P通信方法，包括一种IPv6网络主动向IPv4网络推销自身已有网络资源的P2P资源共享方法，用来解决IPv4与IPv6共存环境中，不同版本IP协议的Peer之间无法进行P2P通信的问题，以及进一步提高不同版本IP协议间的网络资源的利用率。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种互联网协议第四版IPv4与第六版IPv6共存网络中的对等网络P2P通信系统，包括种子服务器、对等端节点Peer，该系统还包括：用于为P2P通信系统中的用户提供资源种子下载服务的种子服务器；用于运行IPv4或运行IPv6的对等端节点Peer；具有IPv4和IPv6双协议栈服务功能，用于双栈节点访问业务时支持通过域名解析服务DNS解析结果选择合适的通信协议栈的索引服务器Tracker；用于提供网络地址转换-端口转换NAT-PT功能的IPv4/IPv6路由器；所述索引服务器运行Tracker，节点IPv4 Peer与IPv6 Peer从种子服务器获取种子文件，并从中中提取Tracker服务器信息，IPv6 Peer根据该服务器信息向所述Tracker发起注册请求，收到所述注册请求消息后Tracker保留该信息，并将邻居节点返回给IPv6 Peer，所述邻居节点中包含IPv4 Peer的节点标识、IP地址和对等通信端口；所述IPv6 Peer向所述IPv4 Peer发起握手请求消息，利用所述IPv4/IPv6路由器进行IPv4与IPv6之间的地址转换，并保存相关映射项，所述IPv4通过IPv4/IPv6路由器返回IPv4应答消息，建立IPv6 Peer与IPv4 Peer的握手交互联系；IPv6 Peer与IPv4 Peer进行资源交互。
一种IPv4与IPv6共存网络中的P2P通信方法，该方法包括：
A、索引服务器运行Tracker，节点IPv4 Peer和IPv6 Peer从种子服务器获取种子文件，并从所述种子文件中提取Tracker服务器信息，所述IPv6 Peer根据所述服务器信息向所述Tracker发起注册请求，收到所述注册请求消息后Tracker保留该信息，并将邻居节点返回给IPv6 Peer，所述邻居节点中包含IPv4Peer的节点标识、IP地址和对等通信端口；B、所述IPv6 Peer向所述IPv4 Peer发起握手请求消息，利用IPv4/IPv6路由器进行IPv4与IPv6之间的地址转换，并保存相关映射项，所述IPv4通过IPv4/IPv6路由器返回IPv4应答消息，建立IPv6 Peer与IPv4 Peer的握手交互联系；C、IPv6 Peer与IPv4 Peer进行资源交互。
其中，步骤C之后进一步包括：所述Tracker与其他Peer之间保持信息同步，直至所述IPv6 Peer从所述IPv4 Peer得到的资源传送完毕；进一步包括： 在Tracker与各个Peer之间进行同步的过程中，Peer下载者每隔一段时间会连一次Tracker，告知自身的进度，并和那些已经直接连接上的Peer进行数据的上传下载；所述Tracker实时接收所有下载者信息，并且给每个下载者返回一份随机的peer列表，所述IPv6 Peer依据所述Peer列表完成P2P通信。
步骤B所述建立IPv6 Peer与IPv4 Peer的握手交互联系的过程如下：
B1、所述IPv6 Peer向所述IPv4 Peer发起握手请求消息，所述IPv6 Peer在收到来自Tracker的有关IPv4 Peer的信息后，所述IPv6 Peer生成IPv6形式的握手请求消息；
B2、通过IPv4/IPv6路由器完成地址转换并保存相关的映射项；当IPv6 Peer发出的IPv6握手消息到达所述IPv4/IPv6路由器，所述路由器根据收到的IPv6握手消息的目的IP地址查找路由表，得到该握手消息应该发往的IPv4网络，由IPv4/IPv6路由器查看保存的地址映射表，若没有发现有关该IPv6 Peer的地址记录，则先为IPv6 Peer新分配一个IPv4地址；若存在有关该IPv6 Peer的地址记录，通过地址映射表获得对应的IPv4地址；IPv4/IPv6路由器将所述IPv6握手消息转换成一个IPv4握手消息，并送到IPv4网络；
B3、所述IPv4 Peer处理并应答来自IPv6的请求消息；当IPv4 Peer收到来自IPv6 Peer的握手消息后，IPv4 Peer读取握手消息中的IPv6 Peer节点标识；IPv4 Peer更新本机得到的邻居节点中与该IPv6 Peer节点标识对应的项；将所得到IPv6 Peer的IPv6地址更新为所收到的IPv4请求消息中的源IP地址；将所得到IPv6 Peer的端口更新为所收到的IPv4请求消息中的源端口，所述IPv4 Peer构建IPv4应答消息，由所述IPv4 Peer向所述IPv6 Peer发送构建好的IPv4应答消息；
B4、IPv4/IPv6路由器处理并转发IPv4应答消息，IPv4 Peer发出的IPv4应答消息到达IPv4/IPv6路由器后，所述IPv4/IPv6路由器根据收到的IPv4应答消息的目的IP地址查找路由表，确定所述应答消息中携带的IPv6主机信息；IPv4/IPv6路由器查看保存的地址映射表，并找到所述IPv6 Peer的映射项；IPv4/IPv6路由器将这个IPv4应答消息转换成一个IPv6应答消息，IPv4/IPv6路由器将所述IPv6的应答消息发往IPv6网络，所述IPv6Peer接收应答消息。
步骤C所述IPv6 Peer与IPv4 Peer进行资源交互具体包括：
IPv6 Peer发起资源请求消息；IPv4/IPv6路由器完成地址转换；IPv4 Peer处理并应答来自IPv6 Peer的资源请求消息；IPv4/IPv6路由器处理并转发IPv4资源应答消息；IPv6 Peer接收IPv6资源应答消息。
一种IPv6网络主动向IPv4网络推销网络资源的P2P通信方法，该方法包括：
a、索引服务器运行Tracker，节点IPv4 Peer和IPv6 Peer从种子服务器获取种子文件，并从所述种子文件中提取Tracker服务器信息；所述IPv4 Peer根据所述服务器信息向所述Tracker发起注册请求，收到所述注册请求消息后Tracker保留该信息，并将邻居节点返回给IPv4 Peer；所述邻居节点中包含IPv6 Peer的节点标识、IP地址和对等通信端口；
b、所述Tracker向所述IPv6 Peer发送IPv6形式的资源需求通知消息，由所述IPv6Peer接收并处理所述通知消息，所述IPv6 Peer与所述IPv4 Peer交互握手信息，并发送一个IPv6形式的握手消息，IPv4/IPv6路由器完成地址转换并保存相关的映射项，并由所述IPv4 Peer处理并应答来自IPv6 Peer的握手消息，再通过所述IPv4/IPv6路由器处理并转发IPv4应答消息到IPv6 Peer，完成握手；
c、IPv4 Peer与IPv6 Peer进行资源交互。
其中，步骤c之后进一步包括：所述Tracker与各个Peer之间进行信息同步，具体为：所述Peer下载者每隔一段时间连一次Tracker，告知自己的进度，并和那些已经直接连接上的Peer进行数据的上传下载；Tracker即时接收所有下载者信息，并且给每个下载者返回一份随机的Peer列表。
步骤b所述IPv6 Peer接收并处理资源需求通知消息，具体为：所述IPv6 Peer收到来自Tracker的资源需求通知消息后，所述IPv6 Peer判断自身的运行状态及资源情况，若无法提供，则不对资源需求通知消息做应答；若IPv6 Peer已有的邻居列表中没有IPv4 Peer的信息，则在邻居列表中增加IPv4 Peer项。
步骤b所述IPv6 Peer与所述IPv4 Peer交互握手信息，具体过程包括：若IPv6 Peer能够为IPv4 Peer提供服务，则IPv6 Peer生成并发送一个IPv6形式的握手消息；其中，所述握手消息的分组头部构成情况如下：所述握手请求消息的目的IP地址为所述IPv4 Peer的IP地址加上IPv6 Peer所述IPv6网络的前缀； 该握手消息的源IP地址为该IPv6 Peer的本地地址；所述握手请求消息中还包含IPv6 Peer的节点标识和任务标识。
步骤b所述IPv4/IPv6路由器完成地址转换并保存相关的映射项并由所述IPv4 Peer处理并应答来自IPv6 Peer的握手消息，具体为：所述IPv4/IPv6路由器根据收到的IPv6握手消息的目的IP地址查找路由表，得到该握手消息应该发往的IPv4网络，由IPv4/IPv6路由器查看保存的地址映射表，若没有发现有关该IPv6 Peer的地址记录，则先为IPv6 Peer新分配一个IPv4地址；若存在有关该IPv6 Peer的地址记录，通过地址映射表获得对应的IPv4地址；IPv4/IPv6路由器将所述IPv6握手消息转换成一个IPv4握手消息，并送到IPv4网络；以及
当IPv4Peer收到来自IPv6 Peer的握手消息后，IPv4 Peer读取握手消息中的IPv6 Peer节点标识；IPv4 Peer更新本机得到的邻居节点中与该IPv6 Peer节点标识对应的项；将所得到IPv6 Peer的IPv6地址更新为所收到的IPv4请求消息中的源IP地址；将所得到IPv6 Peer的端口更新为所收到的IPv4请求消息中的源端口；所述IPv4 Peer构建IPv4应答消息，由所述IPv4 Peer向所述IPv6 Peer发送构建好的IPv4应答消息。
本发明所提供的IPv4与IPv6协议共存网络中的P2P通信方法，具有以下优点：
本发明通过设置支持网络地址转化-端口转换(NAT-PT)功能的IPv4/IPv6的双协议栈路由器，通过IPv4 Peer或IPv6 Peer下载P2P种子文件，并从所述种子文件中提取Tracker服务器信息，IPv4 Peer或IPv6 Peer向Tracker服务器注册，得到邻居节点信息，再由IPv6 Peer发起连接，建立与IPv4 Peer的握手交互联系，并通过所述路由器完成地址转换，从而建立起IPv4 Peer与IPv6 Peer的资源交互，实现IPv4与IPv6网络的互通。采用本发明方法，不但解决了不同版本IP协议之间的P2P通信问题，而且通过提供这种不同版本Peer间的通信机制，对IPv6的推广具有重要意义。
附图说明
图1为本发明实施例IPv6Peer与IPv4Peer进行通信的网络环境示意图；
图2为本发明IPv6Peer向IPv4Peer请求资源的信息交互过程示意图；
图3为本发明IPv4Peer向IPv6Peer请求资源的信息交互过程示意图。
具体实施方式
下面结合附图及本发明的实施例对本发明的技术方案作进一步详细的说明。
欲使IPv4Peer与IPv6Peer在IPv4和IPv6共存的网络中进行通信，首先需要建立IPv4Peer与IPv6Peer的网络联系，本发明以中心拓扑型P2P系统在IPv4和IPv6共存的混合网络中通信为例进行描述，同样也适用于分布式等其他形式的网络。
这里，所述中心拓扑型P2P系统，主要包括索引服务器(Tracker)、对等端Peer和IPv4/IPv6路由器。其中，
所述种子服务器，用于为P2P通信系统中的用户提供资源种子下载服务。
所述索引服务器(Tracker)，具有IPv4和IPv6双协议栈服务功能；这里，所述双协议栈服务，是指同时支持IPv4协议栈和IPv6协议栈，双协议栈节点同时支持与IPv4和IPv6节点间通信，当与IPv4节点通信时需要采用IPv4协议栈，当与IPv6节点通信时需要采用IPv6协议栈。双栈节点访问业务时支持通过域名解析服务(DNS)解析结果选择合适的通信协议栈。
所述对等端Peer，用于运行IPv4协议和IPv6协议中的一种。
所述IPv4/IPv6路由器，用于实现网络地址转换-端口转换(NAT-PT)功能。
如果进行资源交换的一对Peer运行相同版本的IP协议(IPv4或IPv6)，则二者可以通过通常的P2P协议直接进行通信；如果两个Peer运行的IP协议版本不同，一个使用IPv6协议(记为IPv6Peer)，另一个使用IPv4协议(记为IPv4Peer)，则不管IPv6Peer是资源请求者还是资源提供者，IPv6Peer与IPv4Peer的交互过程都由IPv6Peer首先发起连接。
所述具体IPv4Peer与IPv6Peer的通信，具体可分为两种情况：
(1)IPv6Peer请求获得IPv4Peer的资源；
(2)IPv4Peer请求获得IPv6Peer的资源。
下面分别对上述两种情况进行说明，第一种情况：
图1为本发明实施例IPv6Peer与IPv4Peer进行通信的网络环境示意图，如图1所示，该IPv6网络中的节点IPv6Peer，为取得IPv4Peer中的资源需要与另一个IPv4网络中的节点IPv4Peer进行通信。在所述通信过程中的消息流交互如图2所示，假设IPv6网络中的一台机器P6_1，其IP为2001::9，需要通过所述网络下载文件；索引服务器返回的邻居节点中包含IPv4网的节点P4_1，假设其IP为58.16.2.6。该通信过程主要包括如下步骤：
步骤201：索引服务器端运行Tracker，节点IPv4Peer和节点IPv6Peer从种子服务器获取种子文件。
这里，所述Tracker是指运行于服务器上的一个程序，该程序能够追踪到一个文件同时有多少人在下载。当客户端连上Tracker服务器后，就会获得一个下载人员的列表，根据该列表P2P程序会自动连上别人的机器进行下载，别人的机器就作为提供P2P下载业务的服务器。另外，将文件用P2P发布出来的人需要知道该使用哪个服务器来为要发布的文件提供Tracker。由于有的P2P业务不指定服务器，P2P程序则采用P2P文件来确定下载源。
步骤202：节点IPv4Peer和节点IPv6Peer从所述种子文件中提取Tracker服务器信息，根据得到的Tracker服务器信息向Tracker发起注册请求。
这里，所述IPv6Peer的注册消息中包含IPv6Peer所使用的对等通信端口。
例如，在图2中，P6_1获取种子文件后，根据种子文件的内容向Tracker发起请求，并告知Tracker本地端口Port6_1。
步骤203：所述Tracker收到IPv6Peer的请求消息后，保存该IPv6Peer的信息，并将邻居节点返回给IPv6Peer，邻居节点中包含IPv4Peer的节点标识、IP地址和对等通信端口等。
例如，在图2中，所述Tracker返回邻居节点给P6_1，其中包含一个IPv4 的机器P4_1。
步骤204：所述IPv6Peer与所述IPv4Peer进行握手交互。
步骤205：所述IPv6Peer向所述IPv4Peer发起握手请求消息，并在收到来自Tracker的有关IPv4Peer的信息后，IPv6Peer生成IPv6形式的握手请求消息。
这里，所述握手请求消息的目的IP地址为所述IPv4Peer的IP地址加上IPv6Peer在IPv6网络的前缀；该握手请求消息的目的端口为所述IPv4Peer的对等通信端口；其中，握手请求消息中还包含IPv6Peer的节点标识和任务标识。
如图2所示，P6_1向P4_1发握手消息，本地端口号为Port6_1，消息中包含P6_1的节点标识。
步骤206：IPv4/IPv6路由器完成地址转换并保存相关的映射项。
具体为，IPv6Peer发出的IPv6握手消息到达IPv4/IPv6路由器，所述IPv4/IPv6路由器根据收到的IPv6握手消息的目的IP地址查找路由表，得到该握手消息应该发往的IPv4网络，由IPv4/IPv6路由器查看保存的地址映射表，若没有发现有关该IPv6Peer的地址记录，则先为IPv6Peer新分配一个IPv4地址；若存在有关该IPv6Peer的地址记录，通过地址映射表获得对应的IPv4地址。IPv4/IPv6路由器将所述IPv6握手消息转换成一个IPv4握手消息，并送到IPv4网络。
这里，所述转换成IPv4握手消息的目的IP地址为所述收到的IPv6握手消息中的目的IP地址去除前述步骤中所添加的IPv6网络的前缀。
所述转换成的IPv4握手消息的目的端口为收到的IPv6握手消息中的目的端口。然后从NAT-PT地址池中选择一个IPv4地址和端口，替换收到的IPv6握手消息的源IPv6地址和端口。
所述IPv6的路由器将IPv6地址与IPv4地址的映射关系保存到NAT-PT映射表中，该IPv4/IPv6路由器将所述通过转换得到的IPv4握手消息发送到IPv4网络。
具体为：路由器R6做IPv6和IPv4的NAT-PT地址转换-端口转换，把2001::9端口Port6_1转换为一个IPv4的地址和端口，如52.10.7.5：PortNAT，并记录住 这个转换；路由器R6重新封包成IPv4协议，通过骨干网发送到P4_1。
步骤207：所述IPv4Peer处理并应答来自IPv6Peer的请求消息。
这里，当IPv4Peer收到来自IPv6Peer的握手消息后，IPv4Peer读取握手消息中的IPv6Peer节点标识。IPv4Peer更新本机得到的邻居节点中与该IPv6Peer节点标识对应的项；将所得到IPv6Peer的IPv6地址更新为所收到的IPv4请求消息中的源IP地址；将所得到IPv6Peer的端口更新为所收到的IPv4请求消息中的源端口。
在图2中，P4_1读取出握手协议中的P6_1节点标识，更新邻居节点矩阵中对应的节点IP端口对为52.10.7.5：PortNAT。Tracker后续发过来的2001::9：Port6_1就当作是52.10.7.5：PortNAT，以后P4_1对P6_1的访问都基于这个地址进行。
步骤208：所述IPv4Peer构建IPv4应答消息，由所述IPv4Peer向所述IPv6Peer发送构建好的IPv4应答消息。
这里，所述应答消息，包括构建的IPv4应答消息的目的IP地址为所述收到的IPv4请求消息中源IP地址；
构建的IPv4应答消息的目的端口为所述收到的IPv4请求消息中的源端口；
构建的IPv4应答消息的源IP地址为所收到的IPv4请求消息中目的IP地址(即IPv4Peer本身的IP地址)；
构建的IPv4应答消息的源端口为所述收到的IPv4请求消息中的目的端口。
步骤209：IPv4/IPv6路由器处理并转发IPv4应答消息。
具体为：IPv4Peer发出的IPv4应答消息到达IPv4/IPv6路由器后，IPv4/IPv6路由器根据收到的IPv4应答消息的目的IP地址查找路由表，确定所述应答消息中携带的IPv6主机信息。IPv4/IPv6路由器查看保存的地址映射表，并找到所述IPv6Peer的映射项。
步骤210：IPv4/IPv6路由器将这个IPv4应答消息转换成一个IPv6应答消息。
这里，所述转换过程包括：转换成的IPv6应答消息的目的IP地址为所述 IPv6Peer的IPv6地址；转换成的IPv6应答消息的目的端口为所述IPv6Peer的端口；转换成的IPv6应答消息的源IP地址为路由器收到的IPv4应答消息中的源IP地址加上IPv6网络的前缀；转换成的IPv6应答消息的源端口为路由器收到的IPv4应答消息中的源端口。
步骤211：IPv4/IPv6路由器将所述IPv6的应答消息发往IPv6网络，所述IPv6Peer接收应答消息。
步骤212：所述IPv6Peer与所述IPv4Peer进行资源交互。
这里，所述资源交互的过程为：IPv6Peer发起资源请求消息；IPv4/IPv6路由器完成地址转换；IPv4Peer处理并应答来自IPv6Peer的资源请求消息；IPv4/IPv6路由器处理并转发IPv4资源应答消息；IPv6Peer接收IPv6资源应答消息。
在图2中，P6_1向P4_1发下载分段的请求，P4_1已经能正常进行响应。
步骤213：所述Tracker与各个Peer之间进行信息同步，直至所述IPv6Peer从所述IPv4Peer得到的资源传送完毕。
这里，在Tracker与各个Peer之间进行同步的过程中，peer下载者每隔一段时间会连一次Tracker，告知自己的进度，并和那些已经直接连接上的peer进行数据的上传下载。所述Tracker实时接收所有下载者信息，并且给每个下载者返回一份随机的peer列表，所述IPv6Peer通过所述Peer列表即可完成P2P通信。
下面对IPv4Peer与IPv6Peer的进行通信的第二种情况进行说明：
仍以图1所述的IPv6Peer与IPv4Peer进行通信的网络环境示意图为例，对IPv4Peer请求获得IPv6Peer的资源的过程进行说明。图3为本发明IPv4Peer向IPv6Peer请求资源的信息交互过程示意图，如图3所示，假设IPv4网络中的一台机器P4_1，其IP为58.16.2.6，需要在所述网络中下载文件；设索引服务器返回的邻居节点包含IPv6网络的节点P6_1，其IP为2001::9。则IPv4Peer向IPv6Peer请求资源时的信息流交互过程如下：
步骤301：索引服务器端运行Tracker，节点IPv4Peer和节点IPv6Peer获 取种子文件。
步骤302：节点IPv4Peer和节点IPv6Peer从所述种子文件中提取Tracker服务器信息，根据得到的Tracker服务器信息向Tracker发起请求。
所述IPv4Peer的请求消息中包含IPv4Peer所使用的对等通信端口等信息。
例如，在图3中，P4_1获取种子文件，根据种子文件的内容向Tracker发起请求，并告知Tracker本地端口Port4_1。
步骤303：所述Tracker收到IPv4Peer的请求消息后，Tracker将该IPv4Peer的信息保存，并将邻居节点返回给IPv4Peer。所述邻居节点中包含IPv6Peer的节点标识、IP地址和对等通信端口等信息。
步骤304：所述Tracker向所述IPv6Peer发送IPv6形式的资源需求通知消息。
这里，所述资源需求通知消息的目的IP地址为所述IPv6Peer的IP地址；
资源需求通知消息的源IP地址为Tracker服务器的IPv6地址；
资源需求通知消息中包含所述IPv4Peer的信息。所述IPv4Peer信息包括IPv4Peer节点标识、IPv4Peer的IP地址及对等通信端口等信息。
如图3所示，Tracker返回邻居节点给P4_1，其中包含一个IPv6的机器P6_1，于是Tracker通知P6_1有一个IPv4的机器P4_1准备下载它的资源。
步骤305：所述IPv6Peer接收并处理资源需求通知消息。
这里，所述IPv6Peer接收并处理资源需求通知，具体为：所述IPv6Peer收到来自Tracker的资源需求通知消息后，所述IPv6Peer判断自身的运行状态及资源情况，若无法提供，则不对资源需求通知消息做应答；若IPv6Peer已有的邻居列表中没有IPv4Peer的信息，则在邻居列表中增加IPv4Peer项。
步骤306：所述IPv6Peer与所述IPv4Peer交互握手信息。
这里，所述IPv6Peer与所述IPv4Peer交互握手信息，具体为：若IPv6Peer能够为IPv4Peer提供服务，则IPv6Peer生成并发送一个IPv6形式的握手消息。
其中，所述握手消息的分组头部构成情况如下：
所述握手请求消息的目的IP地址为所述IPv4Peer的IP地址加上IPv6Peer 所述IPv6网络的前缀；该握手消息的源IP地址为该IPv6Peer的本地地址；所述握手请求消息中还包含IPv6Peer的节点标识和任务标识。
如图3所示，P6_1主动向P4_1发一个握手消息，本地端口号为Port6_1，消息中包含P6_1的节点标识。
步骤307：IPv4/IPv6路由器完成地址转换并保存相关的映射项。
这里，所述地址转换过程，具体为：所述IPv4/IPv6路由器根据收到的IPv6握手消息的目的IP地址查找路由表，得到该握手消息应该发往的IPv4网络，由IPv4/IPv6路由器查看保存的地址映射表，若没有发现有关该IPv6Peer的地址记录，则先为IPv6Peer新分配一个IPv4地址；若存在有关该IPv6Peer的地址记录，通过地址映射表获得对应的IPv4地址。IPv4/IPv6路由器将所述IPv6握手消息转换成一个IPv4握手消息，并送到IPv4网络。
这里，所述转换成IPv4握手消息的目的IP地址为所述收到的IPv6握手消息中的目的IP地址去除前述步骤中所添加的IPv6网络的前缀。
所述转换成的IPv4握手消息的目的端口为收到的IPv6握手消息中的目的端口。然后从NAT-PT地址池中选择一个IPv4地址和端口，替换收到的IPv6握手消息的源IPv6地址和端口。
所述IPv6的路由器将IPv6地址与IPv4地址的映射关系保存到NAT-PT映射表中，该IPv4/IPv6路由器将所述通过转换得到的IPv4握手消息发送到IPv4网络。
如图3所示，边缘路由器R6做IPv6和IPv4的NAT地址转换，2001::9端口号Port6_1转换为一个IPv4的地址和端口，如52.10.7.5：PortNAT，并记录住这个转化；R6重新封包成IPv4协议，通过骨干网发送到P4_1。
步骤308：所述IPv4Peer处理并应答来自IPv6Peer的握手消息。
这里，当IPv4Peer收到来自IPv6Peer的握手消息后，IPv4Peer读取握手消息中的IPv6Peer节点标识。IPv4Peer更新本机得到的邻居节点中与该IPv6Peer节点标识对应的项；将所得到IPv6Peer的IPv6地址更新为所收到的IPv4请求消息中的源IP地址；将所得到IPv6Peer的端口更新为所收到的IPv4请求 消息中的源端口。
所述IPv4Peer构建IPv4应答消息，由所述IPv4Peer向所述IPv6Peer发送构建好的IPv4应答消息。其中，所述应答消息，包括构建的IPv4应答消息的目的IP地址所述收到的IPv4请求消息中源IP地址；构建的IPv4应答消息的目的端口为所述收到的IPv4请求消息中的源端口；构建的IPv4应答消息的源IP地址为所收到的IPv4请求消息中目的IP地址(即IPv4Peer本身的IP地址)；构建的IPv4应答消息的源端口为所述收到的IPv4请求消息中的目的端口。
如图3所示，P4_1读取出握手协议中的P6_1的节点标识，更新邻居节点矩阵中对应的节点IP地址对(2001::9：Port6_1)为52.10.7.5：PortNAT。此后P4_1对P6_1的访问都基于这个地址进行，Tracker后续发过来的2001::9：Port6_1即作为52.10.7.5：PortNAT。
步骤309：IPv4/IPv6路由器处理并转发IPv4应答消息。
这里，当IPv4Peer发出的IPv4应答消息到达IPv4/IPv6路由器后，IPv4/IPv6路由器根据收到的IPv4应答消息的目的IP地址查找路由表，确定所述应答消息中携带的IPv6主机信息。IPv4/IPv6路由器查看保存的地址映射表，并找到所述IPv6Peer的映射项。
然后，所述IPv4/IPv6路由器将这个IPv4应答消息转换成一个IPv6应答消息。
这里，所述转换过程包括：转换成的IPv6应答消息的目的IP地址为所述IPv6Peer的IPv6地址；转换成的IPv6应答消息的目的端口为所述IPv6Peer的端口；转换成的IPv6应答消息的源IP地址为路由器收到的IPv4应答消息中的源IP地址加上IPv6网络的前缀；转换成的IPv6应答消息的源端口为路由器收到的IPv4应答消息中的源端口。
IPv4/IPv6路由器将所述IPv6的应答消息发往IPv6网络，所述IPv6Peer接收应答消息。
如图3所示，P4_1向52.10.7.5：PortNAT发握手应答消息，边缘路由器能够正确的把52.10.7.5：PortNAT转发到P6_1，完成握手。
步骤310：IPv4Peer与IPv6Peer进行资源交互。
这里，所述IPv4Peer与IPv6Peer资源交互的具体过程为：IPv4Peer发送资源请求消息，IPv4/IPv6路由器完成地址转换，IPv6Peer处理并应答来自IPv4Peer的资源请求消息，IPv4/IPv6路由器处理并转发IPv6资源应答消息，IPv4Peer接收IPv4资源应答消息。
如图3所示，P4_1向52.10.7.5：PortNAT发下载分段的请求，P6_1可以正常进行响应。
步骤311：Tracker与各个Peer之间进行信息同步。
这里，所述Peer下载者每隔一段时间连一次Tracker，告知自己的进度，并和那些已经直接连接上的Peer进行数据的上传下载；Tracker即时接收所有下载者信息，并且给每个下载者返回一份随机的Peer列表。
如图3所示，所述Tracker即时接收所有下载者信息，并且给每个下载者返回一份随机的peer列表；此后peer下载者每隔一段时间连一次Tracker，告知自身的进度，并和那些已经直接连接上的peer进行数据的上传下载业务。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。
Claims (2)
1. 一种互联网协议第四版IPv4与第六版IPv6共存网络中的对等联网P2P通信系统，包括种子服务器、对等端节点Peer，其特征在于，该系统还包括：用于为P2P通信系统中的用户提供资源种子下载服务种子服务器；用于运行IPv4或运行IPv6的对等端节点Peer；具有IPv4和IPv6双协议栈服务功能、并用于双栈节点访问业务时支持通过域名解析服务DNS解析结果选择合适的通信协议栈的索引服务器Tracker；用于提供网络地址转换-端口转换NAT-PT功能的IPv4/IPv6路由器；
所述索引服务器运行Tracker，节点IPv4 Peer与IPv6 Peer从种子服务器获取种子文件，并从中提取Tracker服务器信息，IPv6 Peer根据该服务器信息向所述Tracker发起注册请求，收到所述注册请求消息后Tracker保留该信息，并将邻居节点返回给IPv6 Peer，所述邻居节点中包含IPv4 Peer的节点标识、IP地址和对等通信端口；所述IPv6 Peer向所述IPv4 Peer发起握手请求消息，利用所述IPv4/IPv6路由器进行IPv4与IPv6之间的地址转换，并保存相关映射项，所述IPv4通过IPv4/IPv6路由器返回IPv4应答消息，建立IPv6 Peer与IPv4 Peer的握手交互联系；IPv6 Peer与IPv4 Peer进行资源交互。
2.一种IPv4与IPv6共存网络中的P2P通信方法，其特征在于，该方法包括：
A、索引服务器运行Tracker，节点IPv4 Peer和IPv6 Peer从种子服务器获取种子文件，并从所述种子文件中提取Tracker服务器信息，所述IPv6 Peer根据所述服务器信息向所述Tracker发起注册请求，收到所述注册请求消息后Tracker保留该信息，并将邻居节点返回给IPv6 Peer，所述邻居节点中包含IPv4 Peer的节点标识、IP地址和对等通信端口；
B、所述IPv6 Peer向所述IPv4 Peer发起握手请求消息，利用IPv4/IPv6路由器进行IPv4与IPv6之间的地址转换，并保存相关映射项，所述IPv4通过IPv4/IPv6路由器返回IPv4应答消息，建立IPv6 Peer与IPv4 Peer的握手交互联系；
C、IPv6 Peer与IPv4 Peer进行资源交互。
3、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤C之后进一步包括：所述Tracker与其他Peer之间保持信息同步，直至所述IPv6 Peer从所述IPv4 Peer得到的资源传送完毕；进一步包括：在Tracker与各个Peer之间进行同步的过程中，Peer下载者每隔一段时间会连一次Tracker，告知自身的进度，并和那些已经直接连接上的Peer进行数据的上传下载；所述Tracker实时接收所有下载者信息，并且给每个下载者返回一份随机的peer列表，所述IPv6 Peer依据所述Peer列表完成P2P通信。
4、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤B所述建立IPv6 Peer与IPv4 Peer的握手交互联系的过程如下：
B1、所述IPv6 Peer向所述IPv4 Peer发起握手请求消息，所述IPv6 Peer在收到来自Tracker的有关IPv4 Peer的信息后，所述IPv6 Peer生成IPv6形式的握手请求消息；
B2、通过IPv4/IPv6路由器完成地址转换并保存相关的映射项；当IPv6 Peer发出的IPv6握手消息到达所述IPv4/IPv6路由器，所述路由器根据收到的IPv6握手消息的目的IP地址查找路由表，得到该握手消息应该发往的IPv4网络，由IPv4/IPv6路由器查看保存的地址映射表，若没有发现有关该IPv6 Peer的地址记录，则先为IPv6 Peer新分配一个IPv4地址；若存在有关该IPv6 Peer的地址记录，通过地址映射表获得对应的IPv4地址；IPv4/IPv6路由器将所述IPv6握手消息转换成一个IPv4握手消息，并送到IPv4网络；
B3、所述IPv4 Peer处理并应答来自IPv6的请求消息；当IPv4 Peer收到来自IPv6 Peer的握手消息后，IPv4 Peer读取握手消息中的IPv6 Peer节点标识；IPv4 Peer更新本机得到的邻居节点中与该IPv6 Peer节点标识对应的项；将所得到IPv6 Peer的IPv6地址更新为所收到的IPv4请求消息中的源IP地址；将所得到IPv6 Peer的端口更新为所收到的IPv4请求消息中的源端口，所述IPv4 Peer构建IPv4应答消息，由所述IPv4 Peer向所述IPv6 Peer发送构建好的IPv4应答消息；
B4、IPv4/IPv6路由器处理并转发IPv4应答消息，IPv4 Peer发出的IPv4应答消息到达IPv4/IPv6路由器后，所述IPv4/IPv6路由器根据收到的IPv4应答消息的目的IP地址查找路由表，确定所述应答消息中携带的IPv6主机信息；IPv4/IPv6路由器查看保存的地址映射表，并找到所述IPv6 Peer的映射项；IPv4/IPv6路由器将这个IPv4应答消息转换成一个IPv6应答消息，IPv4/IPv6路由器将所述IPv6的应答消息发往IPv6网络，所述IPv6 Peer接收应答消息。
5、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤C所述IPv6 Peer与IPv4 Peer进行资源交互具体包括：
IPv6 Peer发起资源请求消息；IPv4/IPv6路由器完成地址转换；IPv4 Peer处理并应答来自IPv6 Peer的资源请求消息；IPv4/IPv6路由器处理并转发IPv4资源应答消息；IPv6 Peer接收IPv6资源应答消息。
6、一种IPv6网络主动向IPv4网络推销网络资源的P2P通信方法，其特征在于，该方法包括：
a、索引服务器运行Tracker，节点IPv4 Peer和IPv6 Peer从种子服务器获取种子文件，并从所述种子文件中提取Tracker服务器信息；所述IPv4 Peer根据所述服务器信息向所述Tracker发起注册请求，收到所述注册请求消息后Tracker保留该信息，并将邻居节点返回给IPv4 Peer；所述邻居节点中包含IPv6 Peer的节点标识、IP地址和对等通信端口；
b、所述Tracker向所述IPv6 Peer发送IPv6形式的资源需求通知消息，由所述IPv6 Peer接收并处理所述通知消息，所述IPv6 Peer与所述IPv4 Peer交互握手信息，并发送一个IPv6形式的握手消息，IPv4/IPv6路由器完成地址转换并保存相关的映射项，并由所述IPv4 Peer处理并应答来自IPv6 Peer的握手消息，再通过所述IPv4/IPv6路由器处理并转发IPv4应答消息到IPv6 Peer，完成握手；
c、IPv4 Peer与IPv6 Peer进行资源交互。
7、根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤c之后进一步包括：所述Tracker与各个Peer之间进行信息同步，具体为：所述Peer下载者每隔一段时间连一次Tracker，告知自己的进度，并和那些已经直接连接上的Peer进行数据的上传下载；Tracker即时接收所有下载者信息，并且给每个下载者返回一份随机的Peer列表。
8、根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤b所述IPv6 Peer接收并处理资源需求通知消息，具体为：所述IPv6 Peer收到来自Tracker的资源需求通知消息后，所述IPv6 Peer判断自身的运行状态及资源情况，若无法提供，则不对资源需求通知消息做应答；若IPv6 Peer已有的邻居列表中没有IPv4 Peer的信息，则在邻居列表中增加IPv4 Peer项。
9、根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤b所述IPv6 Peer与所述IPv4 Peer交互握手信息，具体过程包括：若IPv6 Peer能够为IPv4 Peer提供服务，则IPv6 Peer生成并发送一个IPv6形式的握手消息；其中，所述握手消息的分组头部构成情况如下：握手请求消息的目的IP地址为所述IPv4 Peer的IP地址加上IPv6 Peer所述IPv6网络的前缀；该握手消息的源IP地址为该IPv6 Peer的本地地址；所述握手请求消息中还包含IPv6 Peer的节点标识和任务标识。
10、根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤b所述IPv4/IPv6路由器完成地址转换并保存相关的映射项并由所述IPv4 Peer处理并应答来自IPv6 Peer的握手消息，具体为：所述IPv4/IPv6路由器根据收到的IPv6握手消息的目的IP地址查找路由表，得到该握手消息应该发往的IPv4网络，由IPv4/IPv6路由器查看保存的地址映射表，若没有发现有关该IPv6 Peer的地址记录，则先为IPv6 Peer新分配一个IPv4地址；若存在有关该IPv6 Peer的地址记录，通过地址映射表获得对应的IPv4地址；IPv4/IPv6路由器将所述IPv6握手消息转换成一个IPv4握手消息，并送到IPv4网络；以及
当IPv4 Peer收到来自IPv6 Peer的握手消息后，IPv4 Peer读取握手消息中的IPv6 Peer节点标识；IPv4Peer更新本机得到的邻居节点中与该IPv6 Peer节点标识对应的项；将所得到IPv6 Peer的IPv6地址更新为所收到的IPv4请求消息中的源IP地址；将所得到IPv6 Peer的端口更新为所收到的IPv4请求消息中的源端口；所述IPv4 Peer构建IPv4应答消息，由所述IPv4 Peer向所述IPv6 Peer发送构建好的IPv4应答消息。
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