CN102025613B - 隧道建立方法、装置及网络设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种隧道建立方法、装置及网络设备，方法包括：接收模块接收第一网络协议的第一报文，并根据预先配置的第一路由信息将第一网络协议的第一报文发送给处理模块；第一路由信息包括第一网络协议地址前缀和第一掩码长度，第一网络协议的第一报文包括第一目的地址；处理模块根据第一目的地址、第一掩码长度和预先配置的第二掩码长度，生成第二路由信息，并将第二路由信息存储到接收模块，以供接收模块根据第二路由信息转发接收到的第一网络协议的第二报文。采用本发明技术方案可以在现有网络中实施6rd隧道，并通过6rd隧道实现跨网络的报文的转发，以充分发挥6rd隧道的灵活性。

Description

隧道建立方法、装置及网络设备

技术领域

本发明涉及网络通信技术，尤其涉及一种隧道建立方法、装置及网络设备。

背景技术

因特网(Internet)自20世纪90年代诞生以来，对人类的生产和生活产生了巨大的影响。因特网内的设备通过共同遵循一套标准的通信协议，实现相互之间的通信。该标准协议是指网际协议(Internet Protocol；简称为：IP)。

在IP协议下，因特网上的每台设备都有一个IP地址，用于对设备进行区分。目前IP协议有版本4和版本6，分别简称为IPv4和IPv6。其中，IPv4版本下的IP地址被称为IPv4地址，该地址用32位二进制数表示，且常用点分十进制方式进行表示，例如：IPv4地址“5.6.7.8”，每一个数字代表一个字节的值。而IPv6版本下的IP地址被称为IPv6地址，该地址用128位二进制数表示，且常用冒号分隔的十六进制方式进行表示，例如IPv6地址“1234:0:0:0:0:0:1:1”，该IPv6地址中间有7个“:”，每2个冒号之间是16位的二进制数。如1234占用的2个字节，第1个字节的十进制的值为1*16+2＝18，第2个字节的十进制值为3*16+4＝52。当表示法中存在连续的“0”时，通常会把中间的“0”省略，如上面的IPv6地址可表示成“1234::1:1”。另外，因特网上的设备除了具有IP地址外，还有硬件地址。硬件地址一般是由设备的网卡生产商在出厂时写入的。目前常用的硬件地址是48位的地址，前24位为厂商编号，后24位为厂商自定义的编号。

在IPv4或者IPv6网络中，数据通常是以报文形式被逐跳进行转发的。图1所示为由计算机PC1、计算机PC2、路由器R1和路由器R2构成的小型IPv4网络。以图1所示网络结构为例说明在IPv4或者IPv6网络中转发报文的流程。在计算机PC1上方的路由信息“1.1.1.1/32 local”表明计算机PC1的IP地址为“1.1.1.1/24”；路由信息“0.0.0.0/0 1.1.1.2”表明计算机PC1访问其他设备时需要经由IP地址为“1.1.1.2”的设备转发报文。路由器R1具有两个接口fa 0/0和fa 0/1，且分别具有自己的IP地址“1.1.1.2/24”和“2.2.2.2/24”。路由器R1上方的路由信息“1.1.1.0/24 fa0/0”表明接口fa 0/0的直连网络为1.1.1.x；路由信息“3.3.3.0/24 2.2.2.3”表明路由器R1要访问网络3.3.3.x，需要经过IP地址为“2.2.2.3”的设备。同理，路由器R2也具有两个接口fa 0/0和fa 0/1，且分别具有自己的IP地址“2.2.2.3/24”和“3.3.3.3/24”。路由器R2上方的路由信息“3.3.3.0/24fa 0/1”表明接口fa 0/1的直连网络为3.3.3.x；路由信息“1.1.1.0/24 2.2.2.2”表明路由器R2要访问网络1.1.1.x，需要经过IP地址为“2.2.2.2”的设备。而计算机PC2上方的路由信息“3.3.3.4/32 local”表明计算机PC2的IP地址为“3.3.3.4/24”；路由信息“0.0.0.0/0 3.3.3.3”表明计算机PC2访问其他设备时需要经由IP地址为“3.3.3.3”的设备转发报文。结合上面的路由信息，当计算机PC1访问计算机PC2时，依次选中路由信息“0.0.0.0/01.1.1.2”、“3.3.3.0/24 2.2.2.3”、“3.3.3.0/24 fa 0/1”和“3.3.3.4/32 local”，而报文从计算机PC1依次被转发到路由器R1、路由器R2，并最终到达计算机PC2。

上面描述的是在同一网络类型(即IPv4网络)中转发报文的流程。而跨网络类型的报文，例如一IPv6网络中的设备跨越IPv4网络与另一IPv6网络中设备进行通信时的报文，将采用隧道(tunnel)进行转发。隧道是IPv4网络向IPv6网络过渡阶段的一种技术，用于通过已有的IPv4网络将IPv6网络互联起来，形成网络的网络。隧道技术的原理是将IPv6报文作为IPv4报文的数据部分，并重新添加IPv4报文头，实现IPv6报文在IPv4网络中的传输。目前常用的隧道方式有两种，分别为6to4隧道(6to4tunnel)和手工配置隧道(manual config tunnel)。

其中，在手工配置隧道中，IPv4报文的源IP地址和目的IP地址都是由管理员手动配置的，任何进入隧道的IPv6报文对应的IPv4报文的源IP地址和目的IP地址都是相同的。图2所示为跨网络类型的网络拓扑结构，包括：计算机PC1、路由器R1、路由器R2、路由器R3和计算机PC2。其中，计算机PC1和路由器R1形成IPv6网络；计算机PC2和路由器R3形成IPv6网络；路由器R1、路由器R2和路由器R3形成IPv4网络，路由器R1、路由器R2和路由器R3分别具有两个接口fa0/0和fa0/1，其在图2中分别示出PC1、PC2以及路由器R1、路由器R2和路由器R3的接口fa0/0和fa0/1的IP地址，其分别为2002::1.1.1.1::1、2002::2.2.2.3::1、2002::1.1.1.1::2、1.1.1.1/24、1.1.1.2/24、2.2.2.2/24、2.2.2.3/24和2002::2.2.2.3::1。基于手动配置隧道，计算机PC1和计算机PC2通信时，需要预先手动在路由器R1和路由器R3上配置隧道信息，即预先设置好IPv4报文的源IP地址和目的IP地址，且上述隧道信息与IPv6报文的地址信息没有关系。

而在6to4隧道中，只需要配置IPv4报文的源IP地址，而目的IP地址是根据IPv6报文的目的IP地址映射形成的。该6to4隧道只适用于地址前缀为2002的IPv6报文。具体的映射方式为：当IPv6报文的目的IPv6地址的最高16位为2002时，将紧接着2002的后续32位的值对应成点分十进制形式，得到IPv4报文的目的IP地址；例如：IPv6地址2002:1011:1213:x:x:x:x:x将映射得到IPv4报文的目的IP地址16.17.18.19。基于图2所示的网络结构，在6to4隧道下，当计算机PC1和计算机PC2进行通信时，进入6to4隧道的第一个IPv6报文需要软件转发，不需要手动配置IPv4报文的目的IP地址，但是仅适用于地址前缀为2002的IPv6报文，而在实施过程中硬交换芯片只能从第17位开始提取并且只能生成48位的路由信息。

随着隧道技术的进一步发展，因特网工程任务组(Internet EngineeringTask Force；简称为：IETF)又提出了一种第6隧道(6rd tunnel)，属于IPv6快速部署的隧道(IPv6 Rapid Development tunnel)技术。在6rd隧道中，废除了地址前缀必须为2002::/16的限制。6rd隧道允许指定6rd前缀，即6rd前缀可以是任何的IPv6单播地址前缀，如2000，2001，2002等。6rd还允许指定掩码长度，如1，2，...，8，9，10，...16，...等，但一般前缀的掩码长度不会超过64。

由上述可知，6rd隧道中IPv6报文的地址前缀可以灵活定义，而不像6to4隧道那样是由2002固定开始的，因此，6to4隧道的地址映射方案无法满足6rd隧道的需求。而手工配置隧道中的IPv4报文的源IP地址和目的IP地址是固定的，与6rd隧道灵活的IPv6地址风格相违背，同样无法满足6rd隧道的需求。因此，如何建立并实施6rd隧道成为隧道技术发展过程中亟待解决的问题。

发明内容

本发明提供一种隧道建立方法、装置及网络设备，用以支持6rd隧道，实现跨网络报文的转发。

本发明提供一种隧道建立方法，包括：

接收模块接收第一网络协议的第一报文，并根据预先配置的第一路由信息将所述第一网络协议的第一报文发送给处理模块；所述第一路由信息包括第一网络协议地址前缀和第一掩码长度，所述第一网络协议的第一报文包括第一目的地址；

所述处理模块根据所述第一目的地址、所述第一掩码长度和预先配置的第二掩码长度，生成第二路由信息，并将所述第二路由信息存储到所述接收模块，以供所述接收模块根据所述第二路由信息转发接收到的所述第一网络协议的第二报文。

本发明提供一种隧道建立装置，包括：接收模块和处理模块；

所述接收模块包括接收发送子模块，用于接收第一网络协议的第一报文，并根据预先配置的第一路由信息将所述第一网络协议的第一报文发送给所述处理模块；所述第一路由信息包括第一网络协议地址前缀和第一掩码长度，所述第一网络协议的第一报文包括第一目的地址；

所述处理模块包括生成存储子模块，用于根据所述第一目的地址、所述第一掩码长度和预先配置的第二掩码长度，生成第二路由信息，并将所述第二路由信息存储到所述接收模块，以供所述接收模块根据所述第二路由信息转发接收到的所述第一网络协议的第二报文。

本发明提供一种网络设备，包括本发明提供的任一隧道建立装置。

本发明提供的隧道建立方法、装置及网络设备，采用根据接收到的第一网络协议的第一报文的目的地址和预先配置的第一路由信息，生成第二路由信息，以供对后续接收到的第一网络协议的第二报文进行硬件转发。通过预先配置包括第一网络协议地址前缀和第一掩码长度的第一路由信息，使得第一路由信息不再受地址前缀2002的限制，可以为任何第一网络协议的地址前缀，与6rd隧道相适应，因此，采用本发明技术方案可以在现有网络中实施6rd隧道，并通过6rd隧道实现跨网络的报文的转发，以充分发挥6rd隧道的灵活性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有在IPv4网络中进行报文转发时的网络结构示意图；

图2为现有技术中跨网络类型的网络拓扑结构示意图；

图3为本发明实施例一提供的隧道建立方法的流程图；

图4为本发明实施例二提供的隧道建立方法的流程图；

图5为本发明实施例三提供的接收模块转发第一网络协议第二报文的一种实施方法的流程图；

图6A为本发明实施例四提供的隧道建立方法所基于的网络结构的示意图；

图6B为本发明实施例四提供的隧道建立方法的流程图；

图7为本发明实施例五提供的的隧道建立装置的结构示意图；

图8为本发明实施例六提供的隧道建立装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明各实施例中，将以第一网络协议为IPv6协议，第二网络协议为IPv4协议进行说明，但并不限于此。本发明技术方案中的网络协议可以随着IP技术的发展而相应变化，也可以是任何类似于IPv6协议和IPv4协议之间关系的其他协议。

实施例一

图3为本发明实施例一提供的隧道建立方法的流程图。本实施例的执行主体可以为路由器，尤其为处于IPv6网络和IPv4网络交界的路由器，即该路由器同时处于IPv6网络和IPv4网络中。如图3所示，本实施例的隧道建立方法包括：

步骤301，接收模块接收第一网络协议的第一报文，并根据预先配置的第一路由信息将第一网络协议的第一报文发送给处理模块；所述第一路由信息包括第一网络协议地址前缀和第一掩码长度，所述第一网络协议的第一报文包括第一目的地址；

首先，在执行步骤301之前，预先在路由器上配置第一路由信息，第一路由信息包括IPv6网络地址前缀和第一掩码长度。在本实施例中的第一路由信息即建立的一条隧道，例如：第一路由信息1000::/16 tunnel 1，其中1000为IPv6协议中的一个地址前缀；而第一掩码长度为16。其中，每个第一路由信息对应一个IPv6网络地址前缀和第一掩码长度的组合。不同IPV6地址前缀可以对应不同的第一掩码长度形成不同的第一路由信息；不同的IPv6地址前缀也可以对应相同的第一掩码长度形成不同的第一路由信息；同一个IPv6地址前缀也可以对应不同的第一掩码长度形成不同的第一路由信息。进一步，基于本发明技术方案中的后续步骤，第一路由信息可以结合6rd隧道进行适应性配置。

具体的，路由器的交换芯片(即接收模块)接收IPv6网络中的设备发送的第一个Pv6报文(即第一网络协议的第一报文)；然后根据第一个IPv6报文的目的地址(即第一目的地址)与预先配置的第一路由信息进行匹配；若有匹配中的第一路由信息，则交换芯片将根据该第一路由信息对应的操作行为将该第一个IPv6报文送到路由器的处理模块(该处理模块为软件处理模块，例如中央处理器)进行软件处理。其中，交换芯片通过与处理模块连接的接口将第一个IPv6报文发送给处理模块。

步骤303，处理模块根据第一目的地址、第一掩码长度和预先配置的第二掩码长度，生成第二路由信息，并将第二路由信息存储到接收模块，以供接收模块根据第二路由信息转发接收到的第一网络协议的第二报文。

其中，在路由器中除了预先配置第一路由信息外，在本发明技术方案中还预先配置了与第一路由信息相适应的第二掩码长度。第二掩码长度可以为1、2、...16、...、24...等任意值，并不限于IPv4地址的长度值32，但一般不会超过64。在本发明技术方案中，第二掩码长度可以结合当前网络协议的状况来进行配置，例如目前IPv4报文的地址长度为32，则在本实施例中优选配置第二掩码长度为32，以适应最长前缀匹配(Longest Prefix Match；简称为：LPM)原则，该技术方案既适应于6rd隧道灵活的地址风格，又可以与现有IPv4协议相兼容。

其中，第一网络协议的第二报文是指发送第一个IPv6报文的设备后续发送的IPv6报文。该步骤中的第二报文与第一报文具有相同的源IPv6地址和目的IPv6地址。第二路由信息主要用于使路由器直接由其交换芯片转发IPv6报文，以充分发挥交换芯片的高速转发的优势。

本实施例的隧道建立方法，通过根据第一路由信息生成可以直接由硬件转发IPv6报文所需的第二路由信息，以实现隧道的建立。其中，由于第一路由信息中的地址前缀以及第一掩码长度和第二掩码长度均可以灵活配置，使得据此生成的第二路由信息也具有较强的灵活性，因此，采用本实施例技术方案可以成功实施6rd隧道。其中6rd隧道与6to4隧道相比，具有以下优势：更易部署，更易于互联网地址管理机构分配IPv6地址前缀，以及允许不同IPS运营商内部部署IPV6隧道而对其他运营商却是透明的，提高隧道利用率等，因此，采用本实施例技术方案可以实施6rd隧道，在充分发挥6rd隧道的优势的同时，实现IPv6报文跨IPv4网络的传输。

基于上述，本实施例提供一种处理模块根据第一目的地址、第一掩码长度和预先配置的第二掩码长度，生成第二路由信息的具体实施方式。假设第一路由信息为1000::/16 tunnel 1，第一掩码长度为16，第二掩码长度为24，则该实施方式具体的包括以下步骤：

步骤3031，处理模块解析第一网络协议的第一报文，获取第一目的地址；例如路由器的软件处理模块解析第一个IPv6报文，获取目的IPv6地址1000:303:300::1。

步骤3032，处理模块根据第一掩码长度和第二掩码长度，获取第三掩码长度，并从第一目的地址的最高位开始，获取长度为第三掩码长度的比特信息，生成匹配路由；所述匹配路由对应的掩码长度为所述第三掩码长度；

具体的，处理模块将第一掩码长度16和第二掩码长度24进行相加，将其结果40作为第三掩码长度。然后从目的IPv6地址1000:303:300::1的最高位开始获取长度为第三掩码长度(即40位)的比特信息，将获取的比特信息作为匹配路由，且该匹配路由对应的掩码长度为第三掩码长度。匹配路由具体为：1000:303:300/40。

步骤3033，处理模块从第一目的地址的第一掩码长度位的下一位开始，获取长度为第二掩码长度的比特信息，并将获取的比特信息转换为第二网络协议的地址格式，生成第二网络协议的目的地址；

其中，第一掩码长度位是指从目的IPv6地址的最高位开始依次数到第一掩码长度时的比特位。例如：在上述目的IPv6地址中，其第一掩码长度位为第16位，即1000的最后一位。当获取到第一掩码长度位后，从该位开始依次取24位为“0303:30”，并将获取的“0303:30”进行格式转换获取地址“3.3.3”。其中，为了使所生成的目的IPv4地址符合现有IPv4地址长度要求，且能够获取唯一一个IPv4地址，本实施例对上述地址“3.3.3”进行如下处理：由于设置源IPv4地址为“1.1.1.1”，通过取源IPv4地址的高8位作为目的IPv4地址高8位，即目的IPv4地址的高8位为“1”，低位字节为“3.3.3”，组合后最终生成一个32位的第二网络协议的目的地址是指目的IPv4地址，其为1.3.3.3。其中，第二网络协议的第一报文是指根据第二路由信息由第一网络协议的第一报文转换而成的报文，即IPv4报文。

步骤3034，处理模块根据第二网络协议的目的地址，获取第二网络协议的硬件地址，并将匹配路由、第二网络协议的目的地址和硬件地址进行关联，以生成第二路由信息。

具体的，处理模块根据地址解析协议(Address Resolve Protocol；简称为：ARP)匹配获取目的IPv4地址1.3.3.3的硬件地址，例如获取到硬件地址00.00.00.11.11.12；然后处理模块将上述匹配路由1000:303:300/40、目的IPv4地址1.3.3.3和硬件地址00.00.00.11.11.12进行关联，上述信息以及其关联关系构成第二路由信息。根据该第二路由信息，路由器可以获知IPv6报文对应的IPv4封装地址，以及转发封装成的IPv4报文的硬件地址和出口信息等，并最终根据上述信息将封装成的IPv4报文转发出去。

在上述技术方案中，可以根据第一掩码长度和第二掩码长度生成掩码长度(即地址位数)可以变化的匹配路由，且匹配路由可以根据任一IPV6协议支持的地址前缀生成。而6rd隧道废除了地址前缀必须为2002::/16的限制，提倡地址前缀可以灵活定义以及允许指定掩码长度等，因此，上述技术方案可用于实施6rd隧道，并充分发挥6rd隧道易于部署和地址前缀便于管理等优势，实现IPv6报文跨IPv4网络的传输。

进一步需要说明，上述配置第一掩码长度为16、第二掩码长度为24(实际是指不同于IPv4地址长度的数值)生成第二路由信息并基于该第二路由信息进行后续报文转发处理的方式适用于自动配置隧道模式，且第二掩码长度并不限于24，还可以为其他值；当第二掩码长度为IPv4地址的长度即32时也可以采用自动配置隧道模式转发后续报文。由于现有硬件交换芯片的结构在支持自动配置隧道模式时，目的IPv4地址是根据目的IPv6地址实时生成的，因此，本实施例提供的灵活设置第二掩码长度的技术方案可通过配置硬件交换芯片为自动配置隧道模式来实施。本发明技术方案在形成第二路由信息的时候通过采用自动配置隧道模式以及通过设置接收模块的封装方式为自动配置隧道模式，并允许灵活配置第二掩码长度，可以适应6rd隧道的特点。

实施例二

图4为本发明实施例二提供的隧道建立方法的流程图。本实施例基于实施例一，如图4所示，其与实施例一的区别在于步骤303具体包括：

步骤303a，处理模块根据第一目的地址、第一掩码长度和预先配置的第二掩码长度，生成第二路由信息；

具体的，处理模块可以采用上述步骤3031-步骤3034描述的方法生成第二路由信息，但并不限于此。其中，预先配置的第二掩码长度还可以为其他值，例如：32。

步骤303b，处理模块根据第二路由信息将第一网络协议的第一报文封装为第二网络协议的第一报文，并根据第二路由信息转发第二网络协议的第一报文；

具体的，处理模块根据IPv6报文的目的IPv6地址匹配中上述包括匹配路由1000:303:300/40和硬件地址00.00.00.11.11.12的第二路由信息；将目的IPv4地址1.3.3.3作为IPv4报文的头部信息，将IPv6报文作为IPv4报文的数据内容，将IPv6报文封装为IPv4报文；然后，将封装成的IPv4报文封装到硬件地址00.00.00.11.11.12对应的链路层头部，将IPv4报文转发出去。

步骤303c，处理模块在将第一网络协议的第一报文转发之后，再将第二路由信息存储到接收模块，以供接收模块根据第二路由信息转发接收到的第一网络协议的第二报文。

在本实施例中，第一个IPv6报文由处理模块转发，是一种软件转发方式，但并不限于此。例如还可以在处理模块将第二路由信息写入交换芯片后，由交换芯片根据第二路由信息将第一个IPv6报文封装成IPv4报文后转发出去。其中，由处理模块直接根据生成的第二路由信息对IPv6报文进行封装并转发，可以减少报文转发的延迟，因此对于第一个IPv6报文优选以软件进行转发。同时，处理模块将生成的第二路由信息存储到交换芯片中，再由交换芯片根据第二路由信息直接对后续接收到的IPv6报文进行硬件转发，可以充分利用硬件转发的优势，提高报文转发的速率。

进一步，基于手动配置隧道的方式具有操作简单、转发效率高等优势，在上述各实施例中，可以预先配置第二网络协议的源地址，即由IPv6报文封装成的IPv4报文对应的源IPv4地址，将该第二网络协议的源IPv4地址作为第二路由信息的一部分设置于第二路由信息中。基于该第二路由信息，当处理模块将第二路由信息存储到接收模块时，设置接收模块的封装方式为手动配置隧道方式，此时接收模块在接收到第二IPv6报文时可以按照手动配置隧道的方式直接将第二IPv6报文封装成IPv4报文，并以硬件转发方式直接转发封装成的IPv4报文，从而充分发挥手动配置隧道的优势。

进一步需要说明，当由自动配置隧道模式转换为手动配置隧道模式时，由于手动配置隧道模式需要预先指定IPv4报文头部的源IPv4地址和目的IPv4地址，上述指定信息即为第二路由信息中源IPv4地址和目的IPv4地址。由于现有技术中IPv4地址为32位，而为了与现有IPv4地址相兼容，在生成第二路由信息过程中必须指定第二掩码长度为32位，以保证生成唯一一个供手动配置隧道模式指定所需的目的IPv4地址。

基于上述为接收模块配置的手动配置隧道方式，本发明以下实施例三提供一种接收模块转发接收到的第一网络协议的第二报文(即第二IPv6报文)的实施方式。

实施例三

图5为本发明实施例三提供的接收模块转发第一网络协议第二报文的一种实施方法的流程图。如图5所示，本实施例的转发方法包括：

步骤501，接收模块接收第一网络协议的第二报文，所述第一网络协议的第二报文包括第二目的地址；

本步骤具体是指交换芯片接收第一个IPv6报文以外的IPv6报文，该IPv6报文中包括目的IPv6地址，例如目的IPv6地址1000:303:300::1；其中，由于第二IPv6报文和第一个IPv6报文是由同一设备发送并送往相同另一设备的，因此，第一个IPv6报文和第二IPv6报文具有相同的源IPv6地址和目的IPv6地址，亦即第一目的地址和第二目的地址相同。

步骤503，接收模块将第二目的地址和第二路由信息进行匹配，获取第二网络协议的源地址、目的地址和硬件地址以及出口信息；

其中，第二IPv6报文也需要封装成IPv4报文，然后通过IPv4网络进行转发，在本实施例中将第二IPv6报文封装生成的IPv4报文称为IPv4网络的第二IPv4报文。第二网络协议的源地址是指第二IPv4报文中的源IPv4地址。其中，第二IPv4报文和第一个IPv4报文具有相同的源IPv4地址和目的IPv4地址。本实施例中假设第二路由信息中包括的IPv4报文的源IPv4地址为1.1.1.1，且第二路由信息中包括的IPv4报文的目的IPv4地址为3.3.3.0(以第二掩码长度为32重新生成IPv4地址)。其中，第二路由信息中的IPv4报文的源IPv4地址是由管理员直接指定的，而IPv4报文的目的IPv4地址是根据第一个IPv6报文生成的。

步骤505，接收模块根据获取的第二网络协议的源地址和目的地址，将第一网络协议的第二报文封装成第二网络协议的第二报文，并根据硬件地址和出口信息转发第二网络协议的第二报文。

具体的，交换芯片根据第二路由信息中的IPv4报文的源IPv4地址和目的IPv4地址，直接将第二IPv6报文封装成第二IPv4报文，接着将第二IPv4报文封装到硬件地址对应的链路层头部转发出去。其中，本实施例的接收模块的封装方式已被设置为手动配置隧道的方式，因此，第二IPv4报文的目的IPv4地址并不需要根据第二IPv6报文的目的IPv6地址再次生成，而是直接从第二路由信息中获取，这点与现有的自动配置隧道方式不同。

在上述技术方案中，第一路由信息中除了包括第一网络协议的相关地址外，同样还会包括第二网络协议的源地址，即源IPv4地址。其中，对对端设备而言，该第一路由信息中的源IPv4地址是指对端设备封装IPv6报文时所需的IPv4报文头部中的目的IPv4地址。当设备的交换芯片接收到对端发送的第二IPv4报文时，可以根据第一路由信息中的源IPv4地址和第二IPv4报文中的目的IPv4地址，接收第二IPv4报文；同时根据第二IPv4报文中的协议类型识别该第二IPv4报文中还包括一个第二IPv6报文，因此，将第二IPv4报文的头部剥掉，接收第二IPv6报文，并对该第二IPv6报文进行处理。

在此需要说明，每端的设备均有可能向对端设备发送报文，而每端的设备在接收到报文之后需要向其对端发送响应报文，因此，在本实施例中每端的设备具有相同的结构和功能。因此，对端设备对报文的处理方式也适用于本端设备对对端设备发送的报文进行处理。

下面将结合实际网络拓扑详细说明本发明技术方案的实施过程。

实施例四

图6A为本发明实施例四提供的隧道建立方法所基于的网络结构的示意图；图6B为本发明实施例四提供的隧道建立方法的流程图。如图6A所示，计算机PC1和路由器R1形成IPv6网络；计算机PC2和路由器R3之间形成IPv6网络；路由器R1、路由器R2和路由器R3之间形成IPv4网络。路由器R1和路由器R3之间形成通过IPv4网络传输IPv6报文的6rd隧道。其中，计算机PC1、计算机PC2、以及路由器R1、路由器R2和路由器R3的各接口的IP地址详见图6A所示。则本实施例的方法具体包括：

步骤601，上述5台设备启机，路由器R1、路由器R2和路由器R3安装相应的信息到交换芯片中。路由器R1和路由器R3安装路由信息1000::/16tunnel 1到交换芯片，同时设置该路由信息的行为为送软件处理。计算机PC1配置路由信息::/0 1000:101:100::2。

步骤602，计算机PC1构造源IPv6地址为1000:101:100::1、目的IPv6地址为1000:303:300::1的IPv6报文；计算机PC1查询路由信息::/01000:101:100::2，将该IPv6报文通过路由器R1的接口fa0/0转发到路由器R1。

步骤603，路由器R1收到上述IPv6报文后，根据交换芯片中的路由信息1000::/16 tunnel 1以及预先设置的行为(送软件处理)，将IPv6报文送入路由器R1的软件模块进行软件处理，并最终转发该IPv6报文。

具体的，路由器R1的软件模块根据交换芯片中配置的路由信息中的6rd前缀(prefix)1000::/16、预先配置的6rd隧道的掩码长度(mask-length)24和目的IPv6地址1000:303:300::1，生成新的IPv6路由信息：1000:303:300/40tunnel 1next-hop 1.1.1.2。

新的IPv6路由信息的合成方法具体为：根据6rd prefix 1000::/16获知从目的IPv6地址的第16位(即1000:303:300::1中第一个取值为“3”地址位)开始提取目的IPv4地址；并根据预设6rd mask-length 24获知需要从目的IPv6地址中提取24位(即0303:03)作为目的IPv4地址，该IPv4地址为1.3.3.3；其中，在本实施例中以取目的IPv4地址的高8位和源IPv4地址即1.1.1.1(亦即路由器R1的接口fa 0/1的IP地址)的高8位相同为例来获取唯一一个目的IPv4地址；最后根据上述信息生成掩码长度为16+24＝40位的IPv6匹配路由。

当IPv6报文命中新的IPv6匹配路由后，在IPv6报文的外层封装IPv4头，即源IPv4地址1.1.1.1，目的IPv4地址1.3.3.3形成IPv4报文；根据路由器R1预先存储的路由信息(1.3.3.0/24 1.1.1.2)可知：封装形成的IPv4报文的下一跳是IP地址为1.1.1.2的路由器R2，将封装形成的IPv4报文根据硬件地址00.00.00.11.11.12封装到链路层头部中发送给路由器R2。同时，路由器R1的软件模块将上述形成的包括以下：匹配路由1000:303:300/40，<源IPv4地址1.1.1.1，目的IPv4地址1.3.3.3>，目的MAC地址00.00.00.11.11.12，出口信息fa 0/1的新的IPv6路由信息设置到路由器R1的交换芯片中，同时设置该新的IPv6路由信息的行为为硬件(交换芯片直接)转发，并设置该IPv6路由信息所对应的报文封装模式为手动配置隧道模式，即对后续接收到的IPv6报文无需重新根据目的IPv6地址生成目的IPv4地址，可以直接从所存储的新的IPv6路由信息中获取。

步骤604，路由器R2的交换芯片收到路由器R1发来的IPv4报文后，根据交换芯片中预设的IPv4路由信息，直接将IPv4报文转发给路由器R3。此操作为普通的IPv4报文转发操作，具体转发过程可参见现有技术。

步骤605，路由器R3收到IPv4报文后，根据IPv4报文中的协议类型发现该IPv4报文里面封装有一个IPv6报文，将IPv4头部的目的IPv4地址和预先存储的源IPv4地址进行比较；如果存在与目的IPv4地址相同的源IPv4地址，则接收IPv4报文，并将IPv4报文头部剥掉，获取里面的IPv6报文；路由器R3查询预先配置的IPv6路由信息，将IPv6报文转发到计算机PC2。

步骤606，计算机PC2向计算机PC1发送IPv6格式的应答报文，其中应答报文的发送过程与计算机PC1向计算机PC2发送IPv6报文的过程类似，不再赘述。

步骤607，计算机PC1发送第二个IPv6报文给计算机PC2，第二个IPv6报文的源IPv6地址也为1000:101:100::1、目的IPv6地址也为1000:303:300::1。然后，将第二个IPv6报文转发给路由器R1。

步骤608，路由器R1的交换芯片收到第二个IPv6报文后，查询路由信息，根据LPM原则匹配到上述步骤603形成的新的IPv6路由信息中的匹配路由1000:303:300/40；由于该IPv6路由信息已经在步骤603中由软件模块安装到了交换芯片中，且其行为被指定为硬件转发，且对应的报文封装模式为手动配置隧道模式即不需要再次生成目的IPv4地址，因此，交换芯片可以根据上述IPv6路由信息直接在第二个IPv6报文的外层封装IPv4头，即源IPv4地址1.1.1.1，目的IPv4地址1.3.3.3形成第二个IPv4报文，并将形成的第二个IPv4报文转发到路由器R2。

步骤609，路由器R2、路由器R3和计算机PC2采用处理第一个IPv4报文的方式对第二个IPv4报文进行处理，最终实现计算机PC1向计算机PC2发送第二个IPv6报文。上述过程可参见步骤604-步骤606，在此不再赘述。

进一步，计算机PC1向计算机PC2发送的后续IPv6报文将由路由器R1直接进行硬件转发，以发挥硬件转发的速度优势实现报文的线速转发。

本实施例的隧道建立方法，通过根据第一个IPv6报文生成IPv6路由信息，并将该IPv6路由信息安装到交换芯片中，并设置命中该路由信息后的行为是硬件转发，使得后续报文可以直接进行硬件转发；同时，采用手动配置隧道模式使得交换芯片按照手动配置隧道方式直接将IPv6报文封装成IPv4报文，进一步提高报文转发速率。

由上述分析可知：本发明技术方案结合了6to4隧道和手动配置隧道各自的优点，并充分利用了LPM技术，可以在现有的交换芯片的条件下实现基于6rd隧道IPv6报文的硬件封装和转发，为高速(例如：10Gbps)6rd隧道的实现提供了基础。

实施例五

图7为本发明实施例五提供的的隧道建立装置的结构示意图。如图7所示，本实施例的隧道建立装置包括：接收模块71和处理模块72；接收模块71与处理模块72连接。

其中，接收模块71包括接收发送子模块711，该接收发送子模块711用于接收第一网络协议的第一报文，并根据预先配置的第一路由信息将第一网络协议的第一报文发送给处理模块72，由处理模块72对第一网络协议的第一报文进行软件处理。其中，第一路由信息包括第一网络协议地址前缀和第一掩码长度，第一网络协议地址前缀可以是IPv6协议的任意地址前缀，第一掩码长度并不限于16，可以任意设置，但一般不会超过64；且每个第一路由信息对应一个IPv6网络地址前缀，不同第一路由信息的第一掩码长度可以不同，且同一第一路由信息的第一掩码长度也可以配置为不同的值。第一网络协议的第一报文是指第一网络协议的第一个报文，该报文中包括第一目的地址，该第一目的地址是指第一网络协议的第一报文的目的地址，例如目的IPv6地址。

处理模块72包括生成存储子模块721，该生成存储子模块721用于根据第一目的地址、第一掩码长度和预先配置的第二掩码长度，生成第二路由信息，并将第二路由信息存储到接收模块71，以供接收模块71根据第二路由信息转发接收到的第一网络协议的第二报文。其中，第一网络协议的第二报文是指第一网络协议的第一报文之后的报文。第二掩码长度允许随意设置，可以为1、2、...16、...、24...等任意值，并不限于IPv4地址的长度值32，但一般不会超过64。在本发明技术方案中，第二掩码长度可以结合当前网络协议的状况来进行配置，例如目前IPv4报文的地址长度为32，则在本实施例中优选配置第一掩码长度为32，以适应最长前缀匹配(Longest Prefix Match；简称为：LPM)原则，该技术方案既适应于6rd隧道灵活的地址风格，又可以与现有IPv4协议相兼容。

本实施例的隧道建立装置，可用于执行本发明技术方案提供的隧道建立方法实施例的流程，通过根据第一路由信息生成可以直接由硬件转发IPv6报文所需的第二路由信息，以实现隧道的建立。其中，由于第一路由信息中的地址前缀以及第一掩码长度和第二掩码长度均可以灵活配置，使得据此生成的第二路由信息也具有较强的灵活性，因此，采用本实施例技术方案可以成功实施6rd隧道，可以在充分发挥6rd隧道的优势的同时，实现IPv6报文跨IPv4网络的传输。

在上述技术方案的基础上，本实施例的处理模块72还包括封装转发子模块722，用于在生成存储子模块721生成第二路由信息之后，根据第二路由信息将第一网络协议的第一报文封装为第二网络协议的第一报文，并根据第二路由信息转发所述第二网络的第一报文。该封装转发子模块722用于实施由处理模块72直接对第一网络协议的第一个报文进行转发的技术方案。

本实施例的生成存储子模块721具体包括：解析获取单元7211、路由生成单元7212、地址生成单元7213、关联生成单元7214和存储单元7215。生成存储子模块721的具体工作原理如下：

解析获取单元7211解析接收发送子模块711接收到的第一网络协议的第一报文，获取第一报文中的第一目的地址，并分别提供给路由生成单元7212和地址生成单元7213；路由生成单元7212根据第一掩码长度和第二掩码长度，获取第三掩码长度，并从第一目的地址的最高位开始，获取长度为第三掩码长度的比特信息，生成匹配路由；所述匹配路由对应的掩码长度为第三掩码长度；地址生成单元7213从第一目的地址的第一掩码长度位的下一位开始，获取长度为第二掩码长度的比特信息，并将获取的比特信息转换为第二网络协议的地址格式，生成第二网络协议的目的地址；其中，第二网络协议的目的地址是指将第一网络协议的报文封装成第二网络协议的报文对应的目的地址。关联生成单元7214分别与解析获取单元7211、路由生成单元7212和地址生成单元7213连接，用于根据第二网络协议的目的地址，获取第二网络协议的硬件地址，并将匹配路由、第二网络协议的目的地址和硬件地址进行关联，以生成第二路由信息；其中，第二网络协议的硬件地址是指用于转发第二网络协议的报文所需的MAC地址。存储单元7215与关联生成单元7214连接，用于将第二路由信息存储到接收模块71中。

本实施例上述技术方案提供的生成存储子模块可用于执行本发明方法实施例提供的生成第二路由信息的方法流程，所生成的第二路由信息灵活可变，适用于6rd隧道，为6rd隧道的实施，发挥6rd隧道的优势，实现IPv6报文跨IPv4网络的传输提供的基础。

进一步，在上述技术方案的基础上，本实施例预先设定第二网络协议的源地址，并将该第二网络协议的源地址作为第二路由信息的一部分设置在第二路由信息中。生成存储子模块721还包括设置单元7216，用于在存储单元7215将第二路由信息存储到接收模块71中时，设置接收模块71的封装方式为手动配置隧道方式。通过上述技术方案，接收模块71将根据手动配置隧道的方式直接将第二路由信息中的第二网络协议的源地址和目的地址封装到第一网络协议的报文的外层形成第二网络协议的报文，可以充分发挥手动配置隧道方式封装报文效率高的优势，提高转发报文的效率。

实施例六

图8为本发明实施例六提供的隧道建立装置的结构示意图。本实施例基于实施例五实现，如图8所示，本实施例的隧道建立装置中的接收模块71还包括接收转发子模块712和接收处理子模块713。

其中，接收转发子模块712包括：接收单元7121、地址获取单元7122和报文转发单元7123。其中，接收单元7121，用于接收第一网络协议的第二报文，所述第一网络协议的第二报文包括第二目的地址；其中，第二网络协议的第二报文是指第一个报文之后的报文，其中第二目的地址是指第二报文的目的地址。地址获取单元7122，与接收单元7121连接，用于将第二目的地址和第二路由信息进行匹配，获取第二网络协议的源地址、目的地址和硬件地址以及出口信息；报文转发单元7123，分别与接收单元7121和地址获取单元7122连接，用于根据第二网络协议的源地址和目的地址，将第一网络协议的第二报文封装为第二网络协议的第二报文，并根据硬件地址和出口信息转发第二网络协议的第二报文。

上述接收转发子模块可用于执行本发明方法实施例中提供的转发第一网络协议的第二报文的方法流程。

其中，接收处理子模块713用于接收第二网络协议的第二报文，并根据第二网络协议的第二报文的目的地址和第二网络协议的源地址，对第二网络协议的第二报文进行接收处理。具体的，该接收处理子模块713用于接收对端装置发送的报文，其中，对端装置发送的报文可以是对端装置直接发送的第一网络协议的报文进行封装后生成的第二网络协议的报文，也可以是对端装置对本端装置发送的第一网络协议的报文的响应报文经封装后生成的第二网络协议的报文。基于此，该接收处理子模块713与接收发送子模块711和接收转发子模块712连接。

通过上述接收处理子模块可以对接收到的第二网络协议的报文进行处理，以使本实施例的隧道建立装置同时具有发送与接收的功能。

在此说明，本发明上述实施例中第一网络协议是指IPv6协议，第一网络协议的第一报文和/或第二报文是指IPv6报文；第二网络协议是指IPv4协议，第二网络协议的第一报文和/或第二报文是指IPv4报文，但并不限于此，可以随着网络协议的发展而动态变化，只要具有类似IPv4协议和IPv6协议的关系即可。

本实施例的随到建立装置，同样可用于执行本发明方式实施例的流程，通过根据第一路由信息生成可以直接由硬件转发IPv6报文所需的第二路由信息，以实现隧道的建立。其中，由于第一路由信息中的地址前缀以及第一掩码长度和第二掩码长度均可以灵活配置，使得据此生成的第二路由信息也具有较强的灵活性，因此，采用本实施例技术方案可以成功实施6rd隧道，可以在充分发挥6rd隧道的优势的同时，实现IPv6报文跨IPv4网络的传输。

实施例七

本发明实施例七提供一种网络设备，包括隧道建立装置，其中该网络设备可以是路由器或交换机等设备，尤其是指处于IPv4网络和IPv6网络交界同时支持IPv4协议和IPv6协议的路由器或交换机等设备。其中，隧道建立装置可以采用本发明上述实施例提供的隧道建立装置，其结构以及工作原理可详见上述实施例的描述。

由于本实施例的网络设备具有本发明提供的隧道建立装置，同样可用于执行本发明提供的隧道建立方法的流程，且支持6rd隧道的实施，实现6rd隧道的硬件转发和封装，在充分发挥6rd隧道优势的同时，实现报文的线速转发。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (13)

1.一种隧道建立方法，其特征在于，包括：

接收模块接收第一网络协议的第一报文，并根据预先配置的第一路由信息将所述第一网络协议的第一报文发送给处理模块；所述第一路由信息包括第一网络协议地址前缀和第一掩码长度，所述第一网络协议的第一报文包括第一目的地址；

所述处理模块根据所述第一目的地址、所述第一掩码长度和预先配置的第二掩码长度，生成第二路由信息，并将所述第二路由信息存储到所述接收模块，以供所述接收模块根据所述第二路由信息转发接收到的所述第一网络协议的第二报文；

所述处理模块根据所述第一目的地址、所述第一掩码长度和预先配置的第二掩码长度，生成第二路由信息，包括：

所述处理模块解析所述第一网络协议的第一报文，获取所述第一目的地址；

所述处理模块根据所述第一掩码长度和所述第二掩码长度，获取第三掩码长度，并从所述第一目的地址的最高位开始，获取长度为所述第三掩码长度的比特信息，生成匹配路由；所述匹配路由对应的掩码长度为所述第三掩码长度；

所述处理模块从所述第一目的地址的第一掩码长度位的下一位开始，获取长度为所述第二掩码长度的比特信息，并将获取的比特信息转换为第二网络协议的地址格式，生成所述第二网络协议的目的地址；

所述处理模块根据所述第二网络协议的目的地址，获取所述第二网络协议的硬件地址，并将所述匹配路由、所述第二网络协议的目的地址和所述第二网络协议的硬件地址进行关联，以生成所述第二路由信息。

2.根据权利要求1所述的隧道建立方法，其特征在于，所述处理模块生成所述第二路由信息之后还包括：

所述处理模块根据所述第二路由信息将所述第一网络协议的第一报文封装为第二网络协议的第一报文，并根据所述第二路由信息转发所述第二网络协议的第一报文。

3.根据权利要求1所述的隧道建立方法，其特征在于，所述第二路由信息中还包括所述第二网络协议的源地址；

所述处理模块在将所述第二路由信息存储到所述接收模块时，还包括设置所述接收模块的封装方式为手动配置隧道的方式。

4.根据权利要求3所述的隧道建立方法，其特征在于，所述接收模块根据所述第二路由信息转发接收到的所述第一网络协议的第二报文包括：

所述接收模块接收所述第一网络协议的第二报文，所述第一网络协议的第二报文包括第二目的地址；

所述接收模块将所述第二目的地址和所述第二路由信息进行匹配，获取所述第二网络协议的源地址、所述第二网络协议的目的地址和所述第二网络协议的硬件地址以及出口信息；

所述接收模块根据所述第二网络协议的源地址和所述第二网络协议的目的地址，将所述第一网络协议的第二报文封装为所述第二网络协议的第二报文，并根据所述第二网络协议的硬件地址和所述出口信息转发所述第二网络协议的第二报文。

5.根据权利要求1所述的隧道建立方法，其特征在于，所述第一路由信息还包括第二网络协议的源地址；

当所述接收模块接收到所述第二网络协议的第二报文时，根据所述第二网络协议的第二报文的目的地址和所述第二网络协议的源地址，对所述第二网络协议的第二报文进行接收处理。

6.根据权利要求2-5任一项所述的隧道建立方法，其特征在于，所述第一网络协议为IPv6协议，所述第二网络协议为IPv4协议。

7.一种隧道建立装置，其特征在于，包括：接收模块和处理模块；

所述接收模块包括接收发送子模块，用于接收第一网络协议的第一报文，并根据预先配置的第一路由信息将所述第一网络协议的第一报文发送给所述处理模块；所述第一路由信息包括第一网络协议地址前缀和第一掩码长度，所述第一网络协议的第一报文包括第一目的地址；

所述处理模块包括生成存储子模块，用于根据所述第一目的地址、所述第一掩码长度和预先配置的第二掩码长度，生成第二路由信息，并将所述第二路由信息存储到所述接收模块，以供所述接收模块根据所述第二路由信息转发接收到的所述第一网络协议的第二报文；

所述生成存储子模块包括：

解析获取单元，用于解析所述第一网络协议的第一报文，获取所述第一目的地址；

路由生成单元，用于根据所述第一掩码长度和所述第二掩码长度，获取第三掩码长度，并从所述第一目的地址的最高位开始，获取长度为所述第三掩码长度的比特信息，生成匹配路由；所述匹配路由对应的掩码长度为所述第三掩码长度；

地址生成单元，用于从所述第一目的地址的第一掩码长度位的下一位开始，获取长度为所述第二掩码长度的比特信息，并将获取的比特信息转换为第二网络协议的地址格式，生成所述第二网络协议的目的地址；

关联生成单元，用于根据所述第二网络协议的目的地址，获取所述第二网络协议的硬件地址，并将所述匹配路由、所述第二网络协议的目的地址和所述第二网络协议的硬件地址进行关联，以生成所述第二路由信息；

存储单元，用于将所述第二路由信息存储到所述接收模块。

8.根据权利要求7所述的隧道建立装置，其特征在于，所述处理模块还包括：

封装转发子模块，用于在所述生成存储子模块生成所述第二路由信息之后，根据所述第二路由信息将所述第一网络协议的第一报文封装为第二网络协议的第一报文，并根据所述第二路由信息转发所述第二网络的第一报文。

9.根据权利要求7所述的隧道建立装置，其特征在于，所述第二路由信息中还包括所述第二网络协议的源地址；

所述生成存储子模块还包括：设置单元，用于在所述存储单元将所述第二路由信息存储到所述接收模块时，设置所述接收模块的封装方式为手动配置隧道的方式。

10.根据权利要求9所述的隧道建立装置，其特征在于，所述接收模块还包括：接收转发子模块；

所述接收转发子模块，包括：

接收单元，用于接收所述第一网络协议的第二报文，所述第一网络协议的第二报文包括第二目的地址；

地址获取单元，用于将所述第二目的地址和所述第二路由信息进行匹配，获取所述第二网络协议的源地址、所述第二网络协议的目的地址和所述第二网络协议的硬件地址以及出口信息；

报文转发单元，用于根据所述第二网络协议的源地址和所述第二网络协议的目的地址，将所述第一网络协议的第二报文封装为所述第二网络协议的第二报文，并根据所述第二网络协议的硬件地址和所述出口信息转发所述第二网络协议的第二报文。

11.根据权利要求7所述的隧道建立装置，其特征在于，所述第一路由信息还包括第二网络协议的源地址；

所述接收模块还包括：

接收处理子模块，用于接收所述第二网络协议的第二报文，并根据所述第二网络协议的第二报文的目的地址和所述第二网络协议的源地址，对所述第二网络协议的第二报文进行接收处理。

12.根据权利要求8-11任一项所述的隧道建立装置，其特征在于，所述第一网络协议为IPv6协议，所述第二网络协议为IPv4协议。

13.一种网络设备，其特征在于，包括权利要求7-12任一项所述的隧道建立装置。

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