CN101796769B - 用于改善控制服务器性能的因特网协议版本4上的因特网协议版本6转变方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于执行IPv4上的IPv6转变、以改善控制服务器的性能的方法和设备。当控制服务器根据IPv6终端的隧道创建请求所选择的边缘路由器从控制服务器接收到隧道创建请求消息时，边缘路由器通过控制服务器来向IPv6终端传送对于所接收的隧道创建请求消息的隧道创建应答消息，并且边缘路由器通过由接收到该隧道创建应答消息的IPv6终端所创建的隧道来执行IPv4上的IPv6转变，从而改善控制服务器的性能。因此，可以防止因为所有终端设置到控制服务器的控制隧道而发生的控制服务器的负载，并且可以保证由于订户数目增加而导致的服务可扩展性。

Description

用于改善控制服务器性能的因特网协议版本4上的因特网协议版本6转变方法和设备

技术领域

本发明涉及一种基于服务器的IPv4上的IPv6转变(IPv6 over IPv4transition)方法和设备，且更具体地，涉及一种用于改善控制服务器性能的基于控制服务器的IPv4上的IPv6转变方法和设备。

背景技术

一般地，基于控制服务器的IPv4上的IPv6转变方法是以下方法(被称为RFC 2529和RFC 3053)，所述方法用于创建到控制服务器的控制隧道，以便使得服务终端能够在控制服务器中注册其服务并且要求关于要通信的终端的转换地址信息。IPv6终端通过使用所创建的控制隧道来向控制服务器要求可以与接收终端(另一侧)的IPv6地址进行通信的IPv4地址，并且获得该IPv4地址。每个终端向控制服务器传送隧道创建请求消息，以便初始地创建控制隧道，从而在控制服务器中进行注册，使得可以管理前述信息。

作为用于IPv4上的IPv6转变的传统方法，存在翻译方法和基于服务器的转变方法。

所述翻译方法是其中在两个不同的IP版本网络之间提供网络地址翻译器、以使能IPv6和IPv4连接的方法。在该方法中，不得不对所有分组执行地址翻译，所以存在可扩展性的问题。

可以将基于服务器的转变(IPv4上的IPv6转变)方法分类为隧道代理(称为RFC 3053)、Teredo、和站内自动隧道寻址协议(ISATAP)。

隧道代理是用于中继隧道的装置，并且IPv4网络中的终端创建到IPv4和IPv6网络之间的网关的隧道。这里，创建控制隧道，以使得IPv4网络中的终端能够在服务器中注册其自己的信息，以与IPv6网络中的终端进行通信，并且获取信息，以与另一侧的终端进行通信。

接下来，Teredo使用与隧道代理方法类似的方法，但是其没有得到因特网分配编号机构(IANA)正式分配。然而，在该方法中，附加地定义用于Teredo的前缀，并且设计协议以包括其中IPv4网络中的终端在网络地址翻译(NAT)之下的可能性。然而，隧道代理方法描述了RFC 3063中的一般结构，但是在实践中考虑到地址翻译来实现该方法，所以Teredo和隧道代理方法彼此区别不大。另外，由于Teredo可以从IPv6地址中提取IPv4地址，所以终端可以直接彼此通信，而无需穿过诸如Teredo中继器之类的装置，并且这就是所述两种方法之间的区别。

ISATAP是在终端之间或在终端和路由器之间使用的自动隧穿方法，以提供IPv4内联网中的终端和相同内联网中的另一终端或连接到该内联网的IPv6公共网中的终端之间的通信。该方法是尚未由RFC标准化、但基本上在微软视窗(Microsoft Windows)操作系统中提供的协议。ISATAP地址使用接口标识符::0:5EFE:w.x.y.z，其中w.x.y.z是IPv4地址。可以将ISATAP接口标识符与对于IPv6单播地址有效的任何64位前缀进行组合。

如上所述，ISATAP地址包括：用于通过IPv4网络来传送ISATAP业务的IPv4源和目的地址，诸如IPv4兼容地址、6over4地址、和6to4地址。

然而，前述一般的IPv4上的IPv6转变方法具有以下问题，即当服务终端的数目增加时，控制隧道的数目增加，并且控制服务器具有隧道管理的负载。这是因为控制服务器测量每个控制隧道的生存期，并且在终止了来自终端的服务之后删除或维持控制隧道。另外，控制服务器使能了转发，以通过控制隧道而向要通信的终端传送数据。如上所述，维持控制隧道和通过控制隧道的数据转发可能导致控制服务器性能的降级。

发明内容

技术问题

本发明提供了一种IPv4上的IPv6转变方法和设备，用于容易地管理控制隧道、而不管服务终端的数目增加，并且使得能够进行通过所述隧道的数据转发，以改善控制服务器的性能和服务稳定性。

技术方案

根据本发明的一方面，提供了一种用于在连接在IPv6终端和控制服务器之间的路由器中执行IPv4上的IPv6转变以改善控制服务器的性能的方法，包括以下步骤：从在IPv6终端的隧道创建请求的基础上操作的控制服务器接收隧道创建请求消息；通过控制服务器来向IPv6终端传送对于所接收的隧道创建请求消息的隧道创建应答消息；以及通过由接收到该隧道创建应答消息的IPv6终端所创建的隧道来执行IPv4上的IPv6转变。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于在连接在IPv6终端和多个路由器之间的控制服务器中执行IPv4上的IPv6转变以改善控制服务器的性能的方法，包括以下步骤：通过IPv4网络来从IPv4网络中的IPv6终端接收隧道创建请求消息；从预先注册的路由器中选择边缘路由器，以创建所述边缘路由器和IPv6终端之间的隧道；向所选择的边缘路由器传送隧道创建请求消息；从所选择的边缘路由器接收与该隧道创建请求对应的隧道创建应答消息，并且向IPv6终端传送所接收的隧道创建应答消息；以及当接收到隧道创建应答消息并且通过所创建的隧道来从IPv6终端向边缘路由器传送所述消息时，从边缘路由器接收被IPv4上IPv6转变的消息。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于执行IPv4上的IPv6转变的连接在IPv6终端和控制服务器之间的设备，包括：IPv6终端接口，用于通过IPv4网络来与IPv6终端对接，并且设置与IPv6终端的隧道，以传送/接收消息；转发控制器，用于当控制服务器将所述设备选择为边缘路由器以设置隧道并且所述设备从控制服务器接收到隧道创建请求消息时，向控制服务器传送包括关于所述设备的信息的隧道创建应答消息，并且当IPv6终端从控制服务器接收到隧道创建应答消息时，执行IPv4上的IPv6转变；路由表，用于注册在隧道创建请求消息中包括的路由信息；以及控制服务器接口，用于当通过所创建的隧道来从IPv6终端接收消息时，通过IPv6来与控制服务器对接。

有益效果

如上所述，创建了由控制服务器所选择的边缘路由器和终端之间的控制隧道，并且可以容易地管理控制隧道，而不管服务终端数目的增加，并且数据转发是可能的。因此，可以防止因为所有终端设置到控制服务器的控制隧道而发生的控制服务器的负载，改善了控制服务器的性能并增加了服务稳定性，并且可以保证由于订户数目增加而导致的服务可扩展性。

附图说明

图1是图示了根据本发明实施例的基于服务器的IPv4上的IPv6转变系统中的通过边缘路由器的隧道配置的视图。

图2是图示了根据本发明实施例的边缘路由器的详细结构的视图。

图3是图示了根据本发明实施例的基于服务器的IPv4上的IPv6转变系统中的通过边缘路由器来设置隧道的处理的视图。

图4是图示了根据本发明实施例的由控制服务器执行的用于确定路由器以创建来自终端的隧道的操作的视图。

图5是图示了根据本发明实施例的基于服务器的IPv4上的IPv6转变系统中的从控制服务器向路由器传送的隧道请求消息的视图。

图6是图示了根据本发明实施例的基于服务器的IPv4上的IPv6转变系统中的从隧道边缘路由器向控制服务器传送的隧道应答消息的视图。

图7是图示了根据本发明实施例的处理用于IPv4上的IPv6转变的控制消息分组的操作的视图。

图8是图示了根据本发明实施例的基于服务器的IPv4上的IPv6转变系统中的数据转发的视图。

图9是图示了根据本发明实施例的基于服务器的IPv4上的IPv6转变系统中的检查边缘路由器和控制服务器之间的连接的操作的视图。

具体实施方式

现在，将参考附图来对本发明的示范实施例进行详细描述。贯穿说明书中，同样的附图标记指定同样的元件。在描述中，可能省略公知功能和结构的详细描述，从而不阻碍对于本发明的理解。

图1是图示了根据本发明实施例的基于服务器的IPv4上的IPv6转变系统的视图，所述系统包括隧道边缘路由器和服务器。

参考图1，IPv4上的IPv6转变系统包括：多个终端101；多个路由器102，用于形成隧道(称为IPv4上的IPv6隧道，并且在下文中，称为控制隧道)；和控制服务器103，用于根据来自终端101的隧道创建请求来选择用于可用隧道的边缘路由器102，并且通过所选择的边缘路由器102向/从终端101传送/接收消息。

终端101是IPv6终端，请求控制服务器103的隧道创建，并且根据该请求的结果而生成与路由器102的控制隧道。

可以将边缘路由器102配置为可以处理IPv4和IPv6数据两者的双栈路由器。另外，边缘路由器102通过控制隧道来与请求隧道创建的终端101进行通信，并且通过传送控制协议(TCP)来执行与控制服务器103的IPv6通信，从而传送IPv4/IPv6消息(隧道创建请求消息)。另外，当边缘路由器102尝试到控制服务器103的初始连接时，边缘路由器102向控制服务器传送用于注册请求的消息Init Msg.以通知它的存在，并且传送当前所设置的隧道的数目和可以被添加以进行设置的隧道的数目。

当终端101的数目增加时，控制服务器103添加(注册)新的路由器，存储关于所添加路由器的信息，并且周期性地检查关于所添加路由器的状态信息，以觉察是否可以使用所添加的路由器。另外，控制服务器103根据隧道的数目和可用性，来从多个所注册的路由器之中确定要形成与终端101的隧道的边缘路由器102。

参考图2来详细描述边缘路由器102的结构，所述边缘路由器102是用于在具有前述配置的IPv4上的IPv6转变系统中通过所创建隧道来转变终端101和控制服务器103之间的通信的装置。

图2是图示了根据本发明实施例的边缘路由器的详细结构的视图。

参考图2，边缘路由器102可以包括：IPv6终端接口111、转发控制器112、路由表113、和控制服务器接口114。

IPv6终端接口111通过IPv4网络来与终端101对接，并且设置与终端101的隧道，以传送/接收消息。

控制服务器103将转发控制器112选择为用于设置隧道的边缘路由器，以从控制服务器103接收隧道创建请求消息，并且通过使用在从控制服务器103接收的隧道创建请求消息中包括的信息来生成隧道接口。另外，当终端101从控制服务器103接收到隧道创建应答消息并且创建隧道时，转发控制器112通过所创建的隧道来转变终端101和控制服务器103之间的通信(称为IPv4上的IPv6转变)。另外，转发控制器112控制IPv6数据转发，向控制服务器103通知它的存在以创建隧道，并且传送其状态信息和在路由表113中注册的信息。这里，状态信息包括：在边缘路由器102中当前设置的隧道的数目和可以被添加以进行设置的隧道的数目。

路由表113注册关于由转发控制器112生成的隧道接口的路由信息(IPv4和IPv6地址等)。

控制服务器接口114执行对接以与通过TCP而连接的控制服务器103进行通信，并且当通过所创建隧道而从终端101接收到消息时，其通过IPv6来与控制服务器103进行对接。

另外，将参考图3来详细描述用于通过路由器来设置IPv6终端和控制服务器之间的隧道的处理。

图3是图示了根据本发明实施例的基于服务器的IPv4上的IPv6转变系统中的通过路由器来设置隧道的处理的视图。

参考图3，在操作201中，终端101通过IPv4网络来向路由器102传送隧道创建请求消息。相应地，路由器102通过消息中继来向控制服务器103传送隧道创建请求消息。这里，由于尚未生成来自终端101的控制隧道(称为IPv4上的IPv6隧道)并且需要IPv4消息类型，所以以IPv4消息类型来传送隧道创建请求消息。

另外，在操作202中，接收隧道创建请求消息的控制服务器103存储关于终端的信息(NAT、端口、IPv4私有地址、IPv4全局地址、IPv6地址等)，并且从多个路由器之中选择隧道的边缘路由器102，以考虑到当前隧道的数目、隧道的利用等来实际生成控制隧道。

相应地，所选择的边缘路由器102在操作203中从控制服务器103接收隧道创建请求消息，并且所选择的边缘路由器102在操作204中向控制服务器103传送隧道创建应答消息。这里，所选择的边缘路由器102通过使用在隧道创建请求消息中包括的信息来创建隧道接口，并且在路由表113中注册路由信息。

相应地，在操作205中，边缘路由器102通过控制服务器103来向终端101传送包括用于隧道创建的所接收信息的隧道创建应答消息。其后，在操作206中，终端101通过使用在隧道创建应答消息中包括的信息，来创建到边缘路由器102的控制隧道。这里，终端101通过所创建的控制隧道来向控制服务器103请求关于要通信的接收终端的信息。总之，终端101利用路由器102来设置控制隧道，并相应地，路由器102通过IPv6来与控制服务器103进行通信。

参考图4来详细描述用于设置隧道的处理中的控制服务器的操作。

图4是图示了根据本发明实施例的由控制服务器执行的用于确定路由器以创建来自终端的隧道的操作的视图。

参考图4，在操作301中，当要注册新的路由器请求时，控制服务器103添加(注册)该新路由器，并且在操作302中，控制服务器103存储关于由新路由器设置的隧道的数目或可用隧道的类型的信息，并且设置连接。当服务终端的数目增加时，通过在控制服务器103中按需地注册新路由器，可以从所注册路由器之中选择恰当的路由器作为边缘路由器102，以创建隧道。

接下来，当控制服务器103在操作303中从终端101接收到隧道创建请求消息时，控制服务器103检索预先存储的边缘路由器信息，并且在操作304中从所述路由器中选择边缘路由器，以形成与终端101的隧道。这里，控制服务器103确定为了每个路由器设置的隧道的数目、隧道的可用性、和用于隧道的数据量，并且选择恰当的路由器。

其后，控制服务器103在操作305中向所选择的边缘路由器102传送隧道创建请求消息，以指示设置隧道，在操作306中从边缘路由器102接收包括设置隧道的结果的隧道创建应答消息，并且在操作307中向终端101传送所接收的隧道创建应答消息。这里，在图5中图示了隧道创建请求消息的结构。隧道创建请求消息包括：IP报头、cmd、类型(Type)、Nat、生存期、终端的IPv4地址(称为转交地址(CoA))、以及终端的IPv6地址的字段，并且当终端属于CoA和Nat时，隧道创建请求消息还包括私有CoA字段。这里，cmd字段代表操作，类型字段代表隧道类型(例如，IPv4上的IPv6等)，而Nat端口(NatPort)代表终端是否属于Nat。

在图6中图示了隧道创建应答消息的结构，并且其包括：IP报头、cmd、结果、理由、和终端的IPv6地址字段。这里，结果字段代表隧道设置结果，而理由字段代表失败情况下的缘由。

参考图7来详细描述IPv4上的IPv6系统中的用于创建控制隧道并处理通过所创建的控制隧道而收发的控制消息分组的操作。

图7是图示了根据本发明实施例的处理用于IPv4上的IPv6转变的控制消息分组的操作的视图。

参考图7，在操作401中，控制服务器103通过IPv4从终端101接收控制隧道创建请求消息。相应地，在操作402中，控制服务器103向路由器102传送控制隧道创建请求消息，从路由器102接收控制隧道创建应答消息，并且向终端101传送控制隧道创建应答消息。

终端101接收控制隧道应答消息，并生成控制隧道。其后，在操作405中，终端101通过使用所创建的控制隧道来向控制服务器103请求关于要通信的接收终端的信息。这里，使用IPv4上的IPv6控制隧道。在该情况下，IPv4报头包括：包含作为目的地被放置在隧道边缘上的路由器102的信息，并且IPv6报头包括：包含作为目的地的控制服务器103的信息。

相应地，在操作406中，由于在信息请求消息中包括的IPv4报头指明路由器102，所以路由器102执行IPv6查找并向控制服务器103传送包括查找信息的接收终端信息请求消息。其后，在操作407中，路由器102从控制服务器103接收对于信息请求的应答消息。相应地，在操作408中，路由器102通过具有作为终端101的目的地的控制终端来传送对于信息请求的应答消息。

如上所述，在图8中图示了使用所创建控制隧道在传送/接收终端之间进行的数据转发。这里，由于在用于生成控制隧道的点处的路由器中设置IPv6路由信息，所以使用该控制隧道的数据转发是可能的。参考图8，在传送终端101和边缘路由器102之间创建第一控制隧道，并且通过该控制隧道而转发的分组在有效载荷间隔中包括数据，并且在IPv6和IPv4报头以及在IPv4报头中分别包括关于接收终端的信息和关于路由器102的信息。另外，在路由器102和接收终端104之间创建第二控制隧道，并且通过第二控制隧道而转发的分组在有效载荷间隔中包括数据，并且在IPv6报头和IPv4报头中包括关于接收终端的信息。

如图9所图示的，路由器102和控制服务器103使用TCP连接来周期性地检查对方状态(opposing status)。

参考图9，在操作501中，在其中路由器102尝试到控制服务器103的连接的情况下，路由器102向控制服务器103初始地传送用于注册请求的消息Init Msg.以通知其存在，并且传送关于在路由器102中设置的终端的数目和可以被添加以进行设置的隧道的数目的信息。其后，控制服务器103通过使用所接收的信息来检查是否可以使用路由器102，并且向路由器102传送包括其信息(地址)的注册请求应答消息。

相应地，在操作502中，路由器102从控制服务器103接收注册请求应答消息，并且在操作503中，设置与控制服务器103的连接。

其后，在操作504中，路由器102从控制服务器103接收用于周期性状态维护的状态信息请求消息，并且在操作505中，路由器102向控制服务器103传送状态信息应答消息。相应地，控制服务器103可以周期性地检查路由器102是否处于可用状态中。这里，如果在预定时间内没有应答，则控制服务器103识别出边缘路由器102不可用，并且不传送隧道创建消息。

尽管已经参考本发明的示范实施例而具体示出并描述了本发明，但是本领域的技术人员将理解，可以在其中进行形式和细节上的各种改变，而不脱离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围。

Claims (13)

1.一种用于在连接在IPv6终端和控制服务器之间的路由器中执行IPv4上的IPv6转变以改善控制服务器的性能的方法，包括以下步骤：

从控制服务器接收IPv6终端发送的隧道创建请求消息；

通过控制服务器来向IPv6终端传送对于所接收的隧道创建请求消息的隧道创建应答消息；以及

通过由接收到隧道创建应答消息的IPv6终端所创建的隧道来执行IPv4上的IPv6转变。

2.根据权利要求1的方法，在所述从控制服务器接收IPv6终端发送的隧道创建请求消息的步骤之后还包括：用于由该路由器在路由表中注册在隧道创建请求消息中包括的路由信息的步骤。

3.根据权利要求2的方法，其中，该路由器通过使用通过所创建的隧道从IPv6终端接收的消息和该路由表，来执行所述执行IPv4上的IPv6转变的步骤。

4.根据权利要求3的方法，其中，向接收终端转发具有关于通过所创建的隧道从IPv6终端接收的消息的IPv6报头信息和包括关于所述路由器的信息的IPv4报头的消息。

5.根据权利要求1的方法，其中，所述执行IPv4上的IPv6转变的步骤包括以下步骤：

通过所创建的隧道来从IPv6终端接收包括IPv6报头和IPv4报头信息的消息；以及

对所接收的消息中包括的IPv4报头信息执行IPv6查找，并且向控制服务器传送包括通过该IPv6查找所获得的信息的消息。

6.一种用于在连接到多个路由器的控制服务器中执行IPv4上的IPv6转变以改善控制服务器的性能的方法，包括以下步骤：

通过IPv4网络来从IPv4网络中的IPv6终端接收隧道创建请求消息；

从预先注册的路由器中选择边缘路由器，以创建所述边缘路由器和IPv6终端之间的隧道；

向所选择的边缘路由器传送隧道创建请求消息；

从所选择的边缘路由器接收与该隧道创建请求消息对应的隧道创建应答消息，并且向IPv6终端传送所接收的隧道创建应答消息；以及

当通过所创建的隧道来从接收到该隧道创建应答消息的IPv6终端向边缘路由器传送消息并且该边缘路由器使用通过所创建的隧道从IPv6终端接收的消息而执行IPv4上的IPv6转变时，从该边缘路由器接收转变的消息。

7.根据权利要求6的方法，还包括：用于注册在IPv4网络中新添加的路由器的步骤。

8.根据权利要求7的方法，其中，所述注册新添加的路由器的步骤包括以下步骤：

从新路由器接收包括状态信息的注册请求消息；

通过使用状态信息来检查新路由器是否可用；

当新路由器处于可用状态中时，通过使用该状态信息来设置与新路由器的连接；

向新路由器传送对于注册请求消息的注册应答消息；以及

传送/接收用于周期性地检查关于新路由器的状态信息的消息。

9.根据权利要求6的方法，还包括：用于在预先设置的预定时间之后、删除在边缘路由器和IPv6终端之间创建的隧道的步骤。

10.根据权利要求6的方法，其中，通过使用关于所注册的路由器的状态信息来执行所述选择边缘路由器的步骤。

11.一种用于执行IPv4上的IPv6转变的连接在IPv6终端和控制服务器之间的设备，包括：

IPv6终端接口，用于通过IPv4网络来与IPv6终端对接，并且设置与IPv6终端的隧道，以传送/接收消息；

转发控制器，用于当该控制服务器将所述设备选择为边缘路由器以设置隧道并且所述设备从控制服务器接收到隧道创建请求消息时，向控制服务器传送包括关于所述设备的信息的隧道创建应答消息，并且当IPv6终端从控制服务器接收到隧道创建应答消息并设置隧道时，执行IPv4上的IPv6转变；

路由表，用于注册在隧道创建请求消息中包括的路由信息；以及

控制服务器接口，用于当通过所创建的隧道来从IPv6终端接收消息时，通过IPv6来与控制服务器对接。

12.根据权利要求11的设备，其中，所述转发控制器从IPv6终端接收包括IPv6报头和IPv4报头信息的消息，并且对所接收的消息中包括的IPv4报头信息执行IPv6查找，以向控制服务器传送包括通过该IPv6查找所获得的信息的消息。

13.根据权利要求11的设备，其中，所述转发控制器向该控制服务器周期性地传送状态信息。

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