CN101610295A - 使用非特定IPv6地址的无状态IPv4/IPv6分组转换方法 - Google Patents

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Abstract

使用非特定IPv6地址的无状态IPv4/IPv6分组转换方法属于计算机网络通信技术领域，其特征在于，利用无状态的IPv4/IPv6地址和协议转换方法在IPv4地址和特定的IPv6地址间建立转换关系，并利用IPv6/IPv6地址转换方法在用户的IPv6地址和特定的IPv6地址间建立转换关系，使用户的IPv6地址能够无状态地与全球互联网进行双向发起的通信，本发明可以有效地推进互联网从IPv4向IPv6的过渡。

Description

使用非特定IPv6地址的无状态IPv4/IPv6分组转换方法
技术领域
使用非特定IPv6地址的无状态IPv4/IPv6分组转换方法属于计算机互联网通信技术领域。
背景技术
互联网已经成为全世界最重要的信息基础设施，但目前互联网广泛使用的第四版网络协议IPv4的地址的寻址范围只有232，即43亿地址，根据目前IPv4地址的分配速度，预计在2011年之后，IPv4地址即将分配完毕。
目前中国网民人口的绝对数已经成为世界第一，但互联网的普及率只有22％，远低于世界发达国家的水平(70％)。同时，平均每个中国网民仅有0.6个IPv4地址。因此，对于中国来说，IPv4地址是无法满足需求的。这个问题对于印度等其它亚洲国家和非洲国家来说，也都是非常严重的。
为了解决IPv4地址不够用的问题，国际互联网工程组(IETF)设计了第六版网络协议IPv6，它的地址寻址范围有2128，能够满足需求。但由于种种原因，IPv6协议于IPv4协议是不兼容的，不能很好的互联互通。当时设计的理念是用“双协议栈”的方法解决互联互通的问题，但近十年IPv6推广的经验和教训证明，该方法不能访问IPv4众多网络信息资源，不能与IPv4众多的用户通信。
地址转换和协议转换是解决IPv4和IPv6互联互通的方法，无状态的地址转换和协议转换方法，具有可扩展性，但无状态的转换方法需要用户使用特定的IPv6地址，不允许使用自动配置的IPv6地址。
本发明的基本原理是在无状态地址转换和协议转换的基础上，增加IPv6/IPv6地址转换网关，把特定的IVI地址转换为非特定的IPv6地址，具有极大的灵活性，具有很大的应用前景。
本发明的基本特征包括：1)采用IPv4地址嵌入IPv6地址的编码格式在IPv4地址与运营商的一个IPv6地址的子集IVI6地址之间建立唯一的映射关系；2)采用二级转换方法，通过IPv6/IPv6转换网关，把IVI6地址转换为非特定的IPv6地址。
发明内容
使用非特定IPv6地址的无状态IPv4/IPv6分组转换方法，其特征在于依次含有以下步骤：
步骤(1)初始化
步骤(1.1)在IPv4和IPv6网络之间设立一个IVI转换网关，并定义如下编码格式：
把IPv4地址直接嵌入所述IPv6地址的编码格式，构成一个IPv6地址，在运营商基于32位聚类前缀的所述IPv6地址格式中的第32+n位嵌入32位IPv4地址，n＜32，同时在第64+n到128位之间空余位填充全0，其中：
当所述IPv4地址为所述运营商准备给IPv6主机使用的IPv4地址时，构成IVI6地址，
当所述IPv4地址为包含所述运营商自己在内的全球IPv4地址，又不属于所述IPv6主机的IPv4地址时，构成IVIG6地址，
所述IVI6和IVIG6统称为IVI地址由此在所述IPv4地址和IPv6地址的子集之间形成一一对应的双向映射关系，
步骤(1.2)在IPv6网内设立一个IPv6/IPv6转换网关，在其中设立IVI6的地址对应于用户IPv6地址的映射关系数据库，
步骤(2)IPv4计算机向IPv6计算机发起通信，其中源地址为IPv4计算机的地址，目的地址为IPv6计算机的IPv6地址通过IPv6/IPv6转换后的IVI6地址的IPv4镜像；
步骤(3)：所述IVI转换网关接收分组，依次执行步骤(3.1)-步骤(3.4)；
步骤(3.1)：所述目标地址按步骤(1.1)设定的IPv6地址编码格式转换为IVI6地址，
步骤(3.2)：所述源地址按步骤(1.1)设定的IPv6地址编码格式转换为IVIG6地址，
步骤(3.3)：按RFC2765执行除地址转换之外的其它处理程序，并重新计算传输层校验和，从而形成所述IPv6分组；
步骤(3.4)：向所述IPv6/IPv6转换网关发送步骤(3.3)形成的IPv6分组；
步骤(4)：所述IPv6/IPv6地址转换网关接到步骤(3.4)发送的所述IPv6分组后，执行以下步骤(4.1)-步骤(4.3)，形成IPv6分组并发送，
步骤(4.1)：把所述IPv6分组中的目标地址通过所述数据库转换为所述用户IPv6地址；
步骤(4.2)：重新计算传输层校验和，并形成IPv6分组；
步骤(4.3)：向所述IPv6计算机发送步骤(4.2)中所述IPv6分组；
步骤(5)：所述IPv6计算机接收分组；
步骤(6)：所述IPv6计算机向IPv4计算机发送IPv6分组，其中源地址地址为IPv6计算机的地址，目的地址为IPv4计算机的IPv4地址的镜像，即IVIG6地址；
步骤(7)：所述IPv6/IPv6转换网关接收IPv6分组，按以下步骤形成新的IPv6分组，
步骤(7.1)：通过所述数据库把所述用户IPv6源地址转换为IVI6地址，
步骤(7.2)：重新计算传输层校验和并形成IPv6分组，
步骤(7.3)：向所述IVI转换网关发送步骤(7.2)中所述的IPv6分组；
步骤(8)：IVI转换网关接收IPv6分组步骤(7.3)发送的所述IPv6分组，通过以下步骤(8.1)-步骤(8.3)形成IPv4分组并发送，
步骤(8.1)：所述目标地址按步骤(1.1)设定的IPv6地址编码格式转换为IPv4地址，
步骤(8.2)：所述源地址按步骤(1.1)设定的IPv6地址编码格式转换为IPv4地址，
步骤(8.3)：按RFC2765执行除地址转换之外的其它处理程序，并重新计算传输层校验和，从而形成所述IPv4分组；
步骤(8.4)：向IPv4计算机发送步骤(8.3)形成的IPv4分组；
步骤(9)：所述IPv4计算机接收步骤(8.4)发送的IPv4分组；
IPv6/IPv6转换网关中的数据库可以由网络管理员根据地址情况预先配置好，也可以由用户计算机通过请求验证后自动生成；
IPv6/IPv6转换网关的功能也可以集成在IVI转换网关中。
附图说明
图1：使用非特定IPv6地址的无状态IPv4/IPv6分组转换方法的网络连接方式；
图2：使用非特定IPv6地址的无状态IPv4/IPv6分组转换方法的工作流程图；
图3：IPv4地址嵌入IPv6地址的定义格式。
具体实施方式和方法案例
本发明的连接方式如图1所示，使用非特定IPv6地址的计算机可以与全球的IPv6网络通信。由于这些计算机没有使用特定的IVI6地址，因此无法直接通过IVI转换网关与全球IPv4网络通信，因此在配置上增加了IPv6/IPv6转换网关，把非IVI6地址转换为IIVI6地址。其中IPv6/IPv6转换网关中的数据库可以由网络管理员根据地址情况预先配置好，也可以由用户计算机通过请求验证后自动生成。
本发明的工作流程如图2所示。
本发明的IVI转换网关的映射规则如图3所示，如用户使用的IPv6地址为2001:da8:abcd::1234，通信流程举例如下：
如运营商的IPv6地址的前缀为2001:da8::/32，所选用的IVI4地址为202.38.108.0/24，则IVI6地址范围为2001:da8:ffca:266c:0::/64。如所要通信的IPv4主机的地址为18.181.0.31，则IVIG6的地址为2001:da8:ff12:b500:1f00::/72。通信流程为：
(1)IPv4计算机18.181.0.31需要与IPv6计算机2001:da8:abcd::1234通信，则在IPv4网络中18.181.0.31需要对202.38.108.2发起通信，因为这是对应于IVI6＝2001:da8:ffca:266c:200::的IVI4，即IPv4分组的源地址和目标地址分别为：18.181.0.31←→202.38.108.2。
(2)在IVI转换网关中，18.181.0.31转换为2001:da8:ff12:b500:1f00::，202.38.108.2转换为2001:da8:ffca:266c:200::，即IPv6分组的源地址和目标地址分别为：2001:da8:ff12:b500:1f00::←→2001:da8:ffca:266c:200::。
(3)在IPv6/IPv6转换网关中，源地址不变，目标地址由2001:da8:ffca:266c:200::转换为2001:da8:abcd::1234，即IPv6分组的源地址和目标地址分别为：2001:da8:ff12:b500:1f00::←→2001:da8:abcd::1234。
(4)返回的IPv6分组的源地址和目标地址分别为：2001:da8:abcd::1234←→2001:da8:ff12:b500:1f00::。
(5)在IPv6/IPv6转换网关中，源地址由2001:da8:abcd::1234转换为2001:da8:ffca:266c:200::，目标地址不变，即IPv6分组的源地址和目标地址分别为：2001:da8:ffca:266c:200::←→2001:da8:ff12:b500:1f00::。
(6)通过IVI转换网关，转换为IPv4分组的源地址和目标地址分别为：202.38.108.2←→18.181.0.31。
利用本发明定义的方法，可以使用非特定IPv6地址通过无状态IPv4/IPv6分组转换器与全球IPv4网络进行通信。

Claims (3)

1.使用非特定IPv6地址的无状态IPv4/IPv6分组转换方法，其特征在于依次含有以下步骤：
步骤(1)初始化
步骤(1.1)在IPv4和IPv6网络之间设立一个IVI转换网关，并定义如下编码格式：
把IPv4地址直接嵌入所述IPv6地址的编码格式，构成一个IPv6地址，在运营商基于32位聚类前缀的所述IPv6地址格式中的第32+n位嵌入32位IPv4地址，n＜32，同时在第64+n到128位之间空余位填充全0，其中：
当所述IPv4地址为所述运营商准备给IPv6主机使用的IPv4地址时，构成IVI6地址，
当所述IPv4地址为包含所述运营商自己在内的全球IPv4地址，又不属于所述IPv6主机的IPv4地址时，构成IVIG6地址，
所述IVI6和IVIG6统称为IVI地址由此在所述IPv4地址和IPv6地址的子集之间形成一一对应的双向映射关系，
步骤(1.2)在IPv6网内设立一个IPv6/IPv6转换网关，在其中设立IVI6的地址对应于用户IPv6地址的映射关系数据库，
步骤(2)IPv4计算机向IPv6计算机发起通信，其中源地址为IPv4计算机的地址，目的地址为IPv6计算机的IPv6地址通过IPv6/IPv6转换后的IVI6地址的IPv4镜像；
步骤(3)：所述IVI转换网关接收分组，依次执行步骤(3.1)-步骤(3.4)；
步骤(3.1)：所述目标地址按步骤(1.1)设定的IPv6地址编码格式转换为IVI6地址，
步骤(3.2)：所述源地址按步骤(1.1)设定的IPv6地址编码格式转换为IVIG6地址，
步骤(3.3)：按RFC2765执行除地址转换之外的其它处理程序，并重新计算传输层校验和，从而形成所述IPv6分组；
步骤(3.4)：向所述IPv6/IPv6转换网关发送步骤(3.3)形成的IPv6分组；步骤(4)：所述IPv6/IPv6地址转换网关接到步骤(3.4)发送的所述IPv6分组后，执行以下步骤(4.1)-步骤(4.3)，形成IPv6分组并发送，
步骤(4.1)：把所述IPv6分组中的目标地址通过所述数据库转换为所述用户IPv6地址；
步骤(4.2)：重新计算传输层校验和，并形成IPv6分组；
步骤(4.3)：向所述IPv6计算机发送步骤(4.2)中所述IPv6分组；
步骤(5)：所述IPv6计算机接收分组；
步骤(6)：所述IPv6计算机向IPv4计算机发送IPv6分组，其中源地址地址为IPv6计算机的地址，目的地址为IPv4计算机的IPv4地址的镜像，即IVIG6地址；
步骤(7)：所述IPv6/IPv6转换网关接收IPv6分组，按以下步骤形成新的IPv6分组，
步骤(7.1)：通过所述数据库把所述用户IPv6源地址转换为IVI6地址，
步骤(7.2)：重新计算传输层校验和并形成IPv6分组，
步骤(7.3)：向所述IVI转换网关发送步骤(7.2)中所述的IPv6分组；
步骤(8)：IVI转换网关接收IPv6分组步骤(7.3)发送的所述IPv6分组，通过以下步骤(8.1)-步骤(8.3)形成IPv4分组并发送，
步骤(8.1)：所述目标地址按步骤(1.1)设定的IPv6地址编码格式转换为IPv4地址，
步骤(8.2)：所述源地址按步骤(1.1)设定的IPv6地址编码格式转换为IPv4地址，
步骤(8.3)：按RFC2765执行除地址转换之外的其它处理程序，并重新计算传输层校验和，从而形成所述IPv4分组；
步骤(8.4)：向IPv4计算机发送步骤(8.3)形成的IPv4分组；
步骤(9)：所述IPv4计算机接收步骤(8.4)发送的IPv4分组；
2.根据权利要求1中使用非特定IPv6地址的无状态IPv4/IPv6分组转换方法，其特征在于，IPv6/IPv6转换网关中的数据库可以由网络管理员根据地址情况预先配置好，也可以由用户计算机通过请求验证后自动生成；
3.根据权利要求1中使用非特定IPv6地址的无状态IPv4/IPv6分组转换方法，其特征在于，IPv6/IPv6转换网关的功能也可以集成在IVI转换网关中。
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