CN101854285A - 运营商级网络地址转换设备发现方法、设备和系统 - Google Patents

运营商级网络地址转换设备发现方法、设备和系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及网络通信领域，尤其涉及一种运营商级网络地址转换设备发现方法、设备和系统。该方法包括，向客户端设备发送携带运营商级网络地址转换CGN设备信息的消息，以使所述客户端设备根据所述CGN设备信息与CGN设备建立隧道，所述CGN设备信息包括CGN设备类型信息和CGN设备的地址信息。采用本发明实施例提供的技术方案，因为以网络设备向客户端设备发送携带CGN设备信息的消息，使客户端设备得到了CGN设备的类型和地址信息，能够根据CGN设备信息与CGN设备建立隧道，解决了运营商级网络地址转换设备发现的问题。

Description

运营商级网络地址转换设备发现方法、设备和系统
技术领域
本发明涉及网络通信领域，尤其涉及一种运营商级网络地址转换设备发现方法、设备和系统。
背景技术
随着网络终端的快速普及，越来越到的网络设备进入互联网，需要网际协议(Internet Protocol，IP)地址进行通信，导致当前采用的网际协议第四版(IPv4)IP地址逐步耗尽。而互联网协议第六版(IPv6)已经被认为是下一代互联网的核心标准。
因地址不足而切换到IPv6用户希望能够正常访问当前IPv4，并且，由于需要巨大的升级成本，现有的IPv4设备难以立刻升级到IPv6。因此，从IPv4到Ipv6的演进需要长期过程，目前，对这一演进过程的普遍看法已经从“IPv4到IPv6的过渡”变为“IPv4-IPv6共存”。
为了支持IPv4-IPv6演进过程中的网络互通，研究人员已经提出了多种互通技术，包括双栈(Dual-Stack)，隧道(tunnel)，翻译(Translation)等机制。但是这些技术开发数年来并没有得到太多应用，对IPv4-IPv6演进过程的推动作用有限。双栈技术最为简单，但是将所有网络基础设施、业务、应用和用户终端全部升级为双栈的成本极高。隧道技术和翻译技术都有很多种，但每种技术往往只能用于特定的演进场合，其复杂的技术特点决定了绝大多数用户不可能识别和选择适合自己的技术。
运营商级网络地址转换(Carrier Grade NAT，CGN)是一种在运营商中部署的设备，通过集成包括隧道和网络地址转换(NetworkAddress Translation，NAT)在内的多种演进机制来改善IPv4和IPv6的平滑过渡和推进演进过程。目前的CGN技术有多种方案，例如，一种是轻量级双栈中的CGN，它支持IPv6封装IPv4隧道，并将隧道内的IPv4私网地址转换为公网地址；另一种是基于“地址+端口号”发送的CGN，CGN可以将相同的公网地址通过隧道(或点到点链路)直接分配给不同主机使用，CGN并不需要地址转换，但是可以通过“地址+端口号”与隧道(或点到点链路)的绑定关系来区分使用相同地址的主机并发送报文。各方案尽管细节上有差别，但总体上CGN的特点已经明确。CGN设备部署在IPv4和IPv6网络边界，用户网络或主机能够通过CGN设备获得访问本地互联网服务提供商(Internet Service Provider，ISP)不支持的地址空间。
为了支持新地址版本，例如Ipv6，ISP可以简单的部署一个CGN设备，通过客户端设备和CGN设备之间建立的隧道，IPv6用户可以方便地访问IPv6互联网业务，而避免ISP网络的大规模升级。因此，CGN可以协助IPv6网络的快速部署。在IPv6网络演进的后期，ISP也可以建立一个纯IPv6网络，通过CGN设备为少量分散的IPv4用户服务，由于CGN支持NAT功能，非常有助于ISP解决演进后期的地址不足问题。此外，ISP采用统一的地址族还有利于网络的运营和维护。
CGN设备对于用户而言，属于一个网络服务的集中点，因而CGN的发现是用户获得服务的重要过程。用户需要了解CGN设备的信息，例如，CGN设备在ISP网络中的地址等。用户了解CGN设备的信息，最简单的方式是手工配置。但是，手工配置对于分散的大量用户而言并不可行，需要每个用户记忆CGN设备的信息，一旦CGN设备的信息变更，还需要通知每个用户。
因此，需要一种实用的解决CGN设备发现问题的方案。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种运营商级网络地址转换设备发现方法、设备和系统，解决了运营商级网络地址转换设备发现的问题。
本发明实施例的目的是通过以下技术方案实现的：
一种运营商级网络地址转换设备发现方法，包括：
向客户端设备发送携带运营商级网络地址转换CGN设备信息的消息，以使所述客户端设备根据所述CGN设备信息与CGN设备建立隧道，所述CGN设备信息包括CGN设备类型信息和CGN设备的地址信息。
一种网络设备，包括：
存储模块，用于存储CGN设备信息，所述CGN设备信息包括CGN设备类型信息和CGN设备的地址信息；
发送模块，用于向客户端设备发送携带CGN设备信息的消息，以使所述客户端设备根据所述CGN设备信息与CGN设备建立隧道。
一种运营商级网络地址转换方法，包括：
接收携带CGN设备信息的消息，所述CGN设备信息包括CGN设备类型信息和CGN设备的地址信息；
根据所述CGN设备信息与CGN设备建立隧道。
一种客户端设备，包括：
接收模块，用于接收携带CGN设备信息的消息，所述CGN设备信息包括CGN设备类型信息和CGN设备的地址信息；
建立模块，用于根据所述CGN设备信息与CGN设备建立隧道。
一种运营商级网络地址转换系统，包括，CGN设备和网络设备；其中，
所述CGN设备，用于与客户端设备之间建立隧道，使所述客户端设备访问IPv6或IPv4互联网业务；
所述网络设备，用于存储CGN设备信息，所述CGN设备信息包括CGN设备类型信息和CGN设备的地址信息，并用于向所述客户端设备发送携带CGN设备信息的消息，以使所述客户端设备根据所述CGN设备信息与CGN设备建立隧道。
采用本发明实施例提供的技术方案，因为以网络设备向客户端设备发送携带CGN设备信息的消息，使客户端设备得到了CGN设备的类型和地址信息，能够根据CGN设备信息与CGN设备建立隧道，解决了运营商级网络地址转换设备发现的问题。
附图说明
图1为本发明一个实施例中CGN设备发现方法流程图；
图2为本发明一个实施例中CGN设备信息示意图；
图3为本发明一个实施例中网络设备框图；
图4为本发明一个实施例中CGN方法流程图；
图5为本发明一个实施例中客户端设备框图；
图6为本发明一个实施例中运营商级网络地址转换系统框图；
图7为本发明实施例的一个具体应用场景中CGN设备发现方法流程图；
图8为本发明实施例的另一个具体应用场景中CGN设备发现方法流程图；
图9为本发明实施例的又一个具体应用场景中CGN设备发现方法流程图。
具体实施方式
以下结合图1至图6说明本发明一个实施例：
图1为本发明一个实施例中CGN设备发现方法流程图。该方法包括：
102、网络设备向客户端设备发送携带运营商级网络地址转换CGN设备信息的消息。所述CGN设备信息包括CGN设备类型信息和CGN设备的地址信息。所述CGN设备类型信息，可以是CGN设备支持的转换类型信息，也可以是CGN设备支持的隧道类型信息，还可以既表明CGN设备支持的转换类型信息也表明CGN设备支持的隧道类型信息。举例来说，所述网络设备可以是动态主机分配协议(Dynamic Host ConfigurationProtocol，DHCP)服务器、点对点协议(point to point protocol，PPP)服务器或IPv6路由器。相应的携带CGN设备信息的消息可以是DHCP应答消息、PPP消息或IPv6通告(Router Advertisement，RA)消息。CGN设备信息还可以包括以下一种或多种：CGN设备的优先级信息、CGN设备的隧道内层信息。举例来说，在CGN设备信息包括上述所有信息时，可以具体参照图2设置。
图2为本发明一个实施例中CGN设备信息示意图。
其中Code表明该信息为CGN设备信息；Len表明本CGN设备信息的长度；Type字段指明了CGN设备类型信息。所述CGN设备类型信息，可以是CGN设备支持的转换类型信息，例如是轻量级双栈类型的CGN还是支持基于“地址+端口号”发送的CGN类型；所述CGN设备类型信息，也可以是CGN设备支持的隧道类型信息，例如二层隧道协议(Layer 2Tunneling Protocol，L2TP)、通用路由封装(Generic RoutingEncapsulation，GRE)、IP协议安全通信协议族(IP Security，IPSEC)、IP中的IP(IP-in-IP)或其他本领域普通技术人员可以想到的隧道类型；所述CGN设备类型信息，还可以既表明CGN设备支持的转换类型信息也表明CGN设备支持的隧道类型信息，例如，将Type字段分为两个部分，分别表示CGN设备支持的转换类型信息和CGN设备支持的隧道类型信息，此时Type字段的这两个部分也可以不相连，也可以用统一的类型表示方式，例如转换类型是轻量级双栈类型的CGN而隧道类型是L2TP编为类型1，转换类型是轻量级双栈类型的CGN而隧道类型是GRE编为类型2，依此类推。Pref字段表明该CGN设备的优先级信息，当收到多个CGN设备信息时，客户端设备可以根据该信息优先选择某个CGN设备。Address字段指明了CGN设备的地址信息，所述CGN设备的地址信息可以是IPv4地址或IPv6地址。Sub-option表明了需要的其它信息，可以包括CGN设备的隧道内层信息，例如隧道内层允许的协议封装，隧道内层用户侧使用的地址等。
在CGN设备信息不完全包括上述所有信息时，可以缺省配置相应字段。
104、发送携带CGN设备信息的消息以使客户端设备与CGN设备建立隧道。举例来说，客户端设备可以根据需要决定是否建立隧道，并利用上述CGN设备信息建立相应的隧道，所述隧道可以是IPv6 over IPv4、IPv4 over IPv6隧道，IPv4 over IPv4或IPv6 over IPv6隧道。举例来说，当运营商网络是IPv4网络时，IPv6地址的客户端设备希望访问IPv6网络，则CGN设备602与客户端设备之间建立IPv6 over IPv4隧道，使客户端设备能够访问IPv6互联网业务。而当运营商网络类型、客户端设备地址、客户端设备希望访问的网络类型都相同时，客户端设备可以不建立隧道。
图3为本发明一个实施例中网络设备框图。举例来说，所述网络设备可以是DHCP服务器、PPP服务器或IPv6路由器。该网络设备包括：存储模块302和发送模块304；其中，
存储模块302，用于存储CGN设备信息，所述CGN设备信息包括CGN设备类型信息和CGN设备的地址信息。所述CGN设备类型信息，可以是CGN设备支持的转换类型信息，也可以是CGN设备支持的隧道类型信息，还可以既表明CGN设备支持的转换类型信息也表明CGN设备支持的隧道类型信息。所述CGN设备信息可以是CGN设备发送给网络设备的，也可以使在网络设备上人工配置的。CGN设备信息还可以包括以下一种或多种：CGN设备的优先级信息、CGN设备的隧道内层信息。
发送模块304，用于向客户端设备发送携带CGN设备信息的消息，以使所述客户端设备与CGN设备建立隧道。举例来说，在CGN设备信息包括上述所有信息时，可以具体参照图2设置。客户端设备可以根据需要决定是否建立隧道，并利用上述CGN设备信息建立相应的隧道，所述隧道可以是IPv6 over IPv4、IPv4 over IPv6隧道，IPv4 over IPv4或IPv6over IPv6隧道。
图4为本发明一个实施例中CGN方法流程图。该方法包括：
402、客户端设备接收携带CGN设备信息的消息。所述CGN设备信息包括CGN设备类型信息和CGN设备的地址信息。所述CGN设备类型信息，可以是CGN设备支持的转换类型信息，也可以是CGN设备支持的隧道类型信息，还可以既表明CGN设备支持的转换类型信息也表明CGN设备支持的隧道类型信息。举例来说，所述网络设备可以是DHCP服务器、PPP服务器或IPv6路由器。CGN设备信息还可以包括以下一种或多种：CGN设备的优先级信息、CGN设备的隧道内层信息。举例来说，在CGN设备信息包括上述所有信息时，可以具体参照图2设置。在CGN设备信息不完全包括上述所有信息时，可以缺省配置相应字段。
404、客户端设备根据CGN设备信息与CGN设备建立隧道。举例来说，客户端设备可以根据需要决定是否建立隧道，并利用上述CGN设备信息建立相应的隧道，所述隧道可以是IPv6 over IPv4、IPv4 over IPv6隧道，IPv4 over IPv4或IPv6 over IPv6隧道。举例来说，当运营商网络是IPv4网络时，IPv6地址的客户端设备希望访问IPv6网络，则CGN设备602与客户端设备之间建立IPv6 over IPv4隧道，使客户端设备能够访问IPv6互联网业务。而当运营商网络类型、客户端设备地址、客户端设备希望访问的网络类型都相同时，客户端设备可以不建立隧道。在获得CGN设备的上述信息后，本领域技术人员公知如何建立隧道，在此不再赘述。
图5为本发明一个实施例中客户端设备框图。所述客户端设备包括终端和客户前端设备(Customer Premises Equipment，CPE)。举例来说，所述终端可以是个人电脑、移动电话、个人数字助理等。所述客户前端设备可以是防火墙、机顶盒(Set top box，STB)、服务器、工作站、通信硬件，例如电缆调制解调器(Cable Modem)或数字用户线路调制解调器(DSL Modem)、局域网设备，例如集线器、网桥、交换机、广域网设备例如家庭网关、路由器、小办公室家庭办公室(Small officeHome office，SOHO)路由器等。该客户端设备包括：接收模块502和建立模块504；其中，
接收模块502，用于接收携带CGN设备信息的消息，所述CGN设备信息包括CGN设备类型信息和CGN设备的地址信息。所述CGN设备类型信息，可以是CGN设备支持的转换类型信息，也可以是CGN设备支持的隧道类型信息，还可以既表明CGN设备支持的转换类型信息也表明CGN设备支持的隧道类型信息。CGN设备信息还可以包括以下一种或多种：CGN设备的优先级信息、CGN设备的隧道内层信息。
建立模块504，用于根据所述CGN设备信息与CGN设备建立隧道。举例来说，建立模块504可以根据需要决定是否建立隧道，并利用上述CGN设备信息建立相应的隧道，所述隧道可以是IPv6 over IPv4、IPv4 overIPv6隧道，IPv4 over IPv4或IPv6 over IPv6隧道。举例来说，当运营商网络是IPv4网络时，IPv6地址的客户端设备希望访问IPv6网络，则CGN设备602与客户端设备之间建立IPv6 over IPv4隧道，使客户端设备能够访问IPv6互联网业务。而当运营商网络类型、客户端设备地址、客户端设备希望访问的网络类型都相同时，客户端设备可以不建立隧道。
图6为本发明一个实施例中运营商级网络地址转换系统框图。该系统包括：CGN设备602和网络设备604；其中，
CGN设备602，用于与客户端设备之间建立隧道，使客户端设备访问IPv6或IPv4互联网业务。举例来说，所述隧道可以是IPv6 over IPv4、IPv4 over IPv6隧道，IPv4 over IPv4或IPv6 over IPv6隧道。举例来说，当运营商网络是IPv4网络时，IPv6地址的客户端设备希望访问IPv6网络，则CGN设备602与客户端设备之间建立IPv6 over IPv4隧道，使客户端设备能够访问IPv6互联网业务。而当运营商网络类型、客户端设备地址、客户端设备希望访问的网络类型都相同时，客户端设备可以不建立隧道。客户端设备包括终端和客户前端设备，本领域普通技术人员可以理解，无论哪种客户端设备，CGN设备602都可以与其建立隧道。
网络设备604，用于存储CGN设备602的信息，即CGN设备信息，所述CGN设备信息包括CGN设备类型信息和CGN设备的地址信息，并用于向客户端设备发送携带CGN设备信息的消息，以使客户端设备与CGN设备建立隧道。所述CGN设备信息可以是CGN设备602发送给网络设备604的，也可以使在网络设备604上人工配置的。所述CGN设备类型信息，可以是CGN设备支持的转换类型信息，也可以是CGN设备支持的隧道类型信息，还可以既表明CGN设备支持的转换类型信息也表明CGN设备支持的隧道类型信息。CGN设备信息还可以包括以下一种或多种：CGN设备的优先级信息、CGN设备的隧道内层信息。举例来说，在CGN设备信息包括上述所有信息时，可以具体参照图2设置。在CGN设备信息不完全包括上述所有信息时，可以缺省配置相应字段。客户端设备可以根据需要决定是否建立隧道，并利用上述CGN设备信息建立相应的隧道。
以下结合图7说明本发明实施例的一个具体应用场景：
图7为本发明实施例的一个具体应用场景中CGN设备发现方法流程图。该方法应用于网络设备是DHCP服务器的场景。该方法包括：
702、DHCP服务器接收DHCP请求。
704、DHCP服务器向客户端设备发送携带运营商级网络地址转换CGN设备信息的DHCP应答消息。所述CGN设备信息包括CGN设备类型信息和CGN设备的地址信息。所述CGN设备类型信息，可以是CGN设备支持的转换类型信息，也可以是CGN设备支持的隧道类型信息，还可以既表明CGN设备支持的转换类型信息也表明CGN设备支持的隧道类型信息。举例来说，CGN设备信息还可以包括以下一种或多种：CGN设备的优先级信息、CGN设备的隧道内层信息。在CGN设备信息包括上述所有信息时，可以具体参照图2设置。在CGN设备信息不完全包括上述所有信息时，可以缺省配置相应字段。
706、发送携带CGN设备信息的消息以使客户端设备与CGN设备建立隧道。举例来说，客户端设备可以根据需要决定是否建立隧道，并利用上述CGN设备信息建立相应的隧道，所述隧道可以是IPv6 over IPv4、IPv4 over IPv6隧道，IPv4 over IPv4或IPv6 over IPv6隧道。
图8为本发明实施例的另一个具体应用场景中CGN设备发现方法流程图。该方法应用于网络设备是PPP服务器的场景。该方法包括：
802、PPP服务器接收PPP请求。
804、PPP服务器向客户端设备发送携带运营商级网络地址转换CGN设备信息的PPP消息。所述CGN设备信息包括CGN设备类型信息和CGN设备的地址信息。所述CGN设备类型信息，可以是CGN设备支持的转换类型信息，也可以是CGN设备支持的隧道类型信息，还可以既表明CGN设备支持的转换类型信息也表明CGN设备支持的隧道类型信息。举例来说，CGN设备信息还可以包括以下一种或多种：CGN设备的优先级信息、CGN设备的隧道内层信息。在CGN设备信息包括上述所有信息时，可以具体参照图2设置。在CGN设备信息不完全包括上述所有信息时，可以缺省配置相应字段。
806、发送携带CGN设备信息的消息以使客户端设备与CGN设备建立隧道。举例来说，客户端设备可以根据需要决定是否建立隧道，并利用上述CGN设备信息建立相应的隧道，所述隧道可以是IPv6 over IPv4、IPv4 over IPv6隧道，IPv4 over IPv4或IPv6 over IPv6隧道。
图9为本发明实施例的又一个具体应用场景中CGN设备发现方法流程图。该方法应用于网络设备是IPv6路由器的场景。该方法包括：
902、IPv6路由器向客户端设备发送携带运营商级网络地址转换CGN设备信息的IPv6RA消息。所述CGN设备信息包括CGN设备类型信息和CGN设备的地址信息。所述CGN设备类型信息，可以是CGN设备支持的转换类型信息，也可以是CGN设备支持的隧道类型信息，还可以既表明CGN设备支持的转换类型信息也表明CGN设备支持的隧道类型信息。举例来说，CGN设备信息还可以包括以下一种或多种：CGN设备的优先级信息、CGN设备的隧道内层信息。在CGN设备信息包括上述所有信息时，可以具体参照图2设置。在CGN设备信息不完全包括上述所有信息时，可以缺省配置相应字段。
904、发送携带CGN设备信息的消息以使客户端设备与CGN设备建立隧道。举例来说，客户端设备可以根据需要决定是否建立隧道，并利用上述CGN设备信息建立相应的隧道，所述隧道可以是IPv4 over IPv6隧道或IPv6 over IPv6隧道。
采用本发明实施例提供的技术方案，因为以网络设备向客户端设备发送携带CGN设备信息的消息，使客户端设备得到了CGN设备的类型和地址信息，能够根据CGN设备信息与CGN设备建立隧道，解决了运营商级网络地址转换设备发现的问题。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于计算机可读存储介质中，所述存储介质可以是ROM/RAM，磁盘或光盘等。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种运营商级网络地址转换设备发现方法，其特征在于，包括：
向客户端设备发送携带运营商级网络地址转换CGN设备信息的消息，以使所述客户端设备根据所述CGN设备信息与CGN设备建立隧道，所述CGN设备信息包括CGN设备类型信息和CGN设备的地址信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述携带CGN设备信息的消息是动态主机分配协议DHCP应答消息；
在所述向客户端设备发送所述DHCP应答消息之前还包括，接收DHCP请求。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述携带CGN设备信息的消息是点对点协议PPP消息；
在所述向客户端设备发送所述PPP应答消息之前还包括，接收PPP请求。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述携带CGN设备信息的消息是网际协议第6版路由通告IPv6 RA消息。
5.根据权利要求1至4任一所述的方法，其特征在于，所述CGN设备类型信息，包括：
CGN设备支持的转换类型信息；或
CGN设备支持的隧道类型信息；或
CGN设备支持的转换类型信息和CGN设备支持的隧道类型信息。
6.根据权利要求1至4任一所述的方法，其特征在于，所述CGN设备信息，还包括以下一种或多种：
CGN设备的优先级信息；
CGN设备的隧道内层信息。
7.一种网络设备，其特征在于，包括：
存储模块，用于存储CGN设备信息，所述CGN设备信息包括CGN设备类型信息和CGN设备的地址信息；
发送模块，用于向客户端设备发送携带CGN设备信息的消息，以使所述客户端设备根据所述CGN设备信息与CGN设备建立隧道。
8.根据权利要求7所述的网络设备，其特征在于，
所述网络设备为DHCP服务器；或
所述网络设备为PPP服务器；或
所述网络设备为IPv6路由器。
9.一种运营商级网络地址转换方法，其特征在于，包括：
接收携带CGN设备信息的消息，所述CGN设备信息包括CGN设备类型信息和CGN设备的地址信息；
根据所述CGN设备信息与CGN设备建立隧道。
10.一种客户端设备，其特征在于，包括：
接收模块，用于接收携带CGN设备信息的消息，所述CGN设备信息包括CGN设备类型信息和CGN设备的地址信息；
建立模块，用于根据所述CGN设备信息与CGN设备建立隧道。
11.一种运营商级网络地址转换系统，其特征在于，包括，CGN设备和网络设备；其中，
所述CGN设备，用于与客户端设备之间建立隧道，使所述客户端设备访问IPv6或IPv4互联网业务；
所述网络设备，用于存储CGN设备信息，所述CGN设备信息包括CGN设备类型信息和CGN设备的地址信息，并用于向所述客户端设备发送携带CGN设备信息的消息，以使所述客户端设备根据所述CGN设备信息与CGN设备建立隧道。
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