CN102045244A - Ipv4网络与新网互通的实现方法和系统 - Google Patents

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Abstract

一种第一网络与第二网络互通的实现方法，第一网络与第二网络采用不同的编址格式并通过互通功能单元实现互通的方法包括：互通报文生成传输步骤；互通报文封装传输步骤；互通报文解封装传输步骤；互通报文处理传输处理步骤。本发明采用地址复用的方式实现了不同编址格式网络互通及应用兼容。

Description

IPV4网络与新网互通的实现方法和系统
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其是一种IPV4网络与新网互通的实现方法和系统，以及不同编址格式网络之间的互通方法。
背景技术
目前IPV4公网地址已经接近耗尽，业界预测在数年内将完全耗尽，向IPV6迁移不可避免。但是向IPV6迁移的过程中，保证IPV4、IPV6地址的主机、网络之间的互通是关键因素，目前业界一般采用了NAT和6to4编址的方式来解决IPV4/V6主机之间的通信。在该方法下依赖于两个网络之间的网关设备进行地址格式的转换，每个IPV4地址需要映射到唯一的一个IPV6地址，IANA特别分配了一个IPV6地址前缀2002:0000::/16表示其后32bit是一个IPV4地址，从IPV4网络发往IPV6网络的报文，其源目标地址在网关被加上该IPV6前缀再发往IPV6网络，反向的报文则在网关去掉该前缀。
该方法的问题在于参与互通的IPV6主机也必须占用一个IPV4公网地址，而在整个IPV4向IPV6过渡的过程中均要占用，这个迁移过程目前看来非常之漫长，由于IPV4地址空间非常之紧张，无法支持该互通方案所需的地址数量。
另外，该互通问题不仅存在于IPV4、IPV6网络之间，而且也存在于IETF提出的新型编址网络和IPV4之间的互通，例如身份位置分离技术的代表LISP(Locator/Identifier Separation Protocol，身份位置分离协议)、HIP(Host Identity Protocol)协议均定义了新的标识格式，其与IPV4网络通信时也将被IPV4网络、主机当成新格式的IP地址，故其与IPV4互通面临和IPV6网络同样的问题。
互通的另外一个问题在于传统应用对新的IP地址格式的支持，在向新IP网络迁移的过程中，网络升级、主机操作系统/协议栈的升级相对容易，应用由于其多样性，很难与网络升级同步，因此老的应用兼容也是网络过渡时期的关键问题之一。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种不同编址格式的网络之间的互通实现方法和系统，以采用地址复用的方式实现网络互通及应用兼容。
为解决以上技术问题，本发明还提供一种IPV4网络与新网互通的实现方法，所述新网采用与IPV4网络不同的编址格式，该方法包括IPV4网络主机向新网主机发送报文的过程，所述过程包括以下步骤：
A1、IPV4网络主机发送第一互通报文，其源地址为IPV4网络主机的IPV4地址，目的地址为新网主机的兼容格式地址，所述兼容格式地址包括IPV4格式地址及端口号；
A2、所述IPV4网络主机通过IPV4网络将所述第一互通报文路由转发到互通功能单元，所述互通功能单元将所述第一互通报文封装为第二互通报文并通过新网路由转发到所述新网主机，所述第二互通报文的源地址为所述互通功能单元的新网地址，目的地址为所述新网主机的新网地址；
A3、所述新网主机的协议栈将所述第二互通报文解封装为所述第一互通报文后上报给所述新网主机的上层IPV4应用；
A4、新网主机的上层IPV4应用对所述第一互通报文进行处理。
进一步地，所述方法还包括新网主机向IPV4网络主机发送报文的过程，该过程包括以下步骤：
B1、所述新网主机的上层IPV4应用向所述新网主机的协议栈发送第一互通报文，其源地址为所述新网主机的兼容格式地址，目的地址为所述IPV4网络的IPV4地址；
B2、所述新网主机的协议栈将所述第一互通报文封装为第二互通报文，其源地址为新网主机的新网地址，目的地址为互通功能单元的新网地址；
B3、所述新网将所述第二互通报文路由转发给所述互通功能单元，所述互通功能单元将所述第二互通报文解封装为所述第一互通报文；
B4、所述IPV4网络将所述第一互通报文路由转发给所述IPV4网络主机，所述IPV4网络主机对所述第一互通报文进行处理。
进一步地，所述互通功能单元包括互通网关和互通映射服务器，步骤A1之前，所述互通映射服务器根据所述新网主机的请求为所述新网主机分配兼容格式地址，并保存所述新网主机的新网地址与所述兼容格式地址的对应关系，且所述兼容格式地址已在域名服务器(DNS)系统完成注册；所述IPV4网络主机通过DNS查询获得所述新网主机的兼容格式地址。
进一步地，步骤A2具体包括：
a21、所述IPV4网络主机将所述第一互通报文路由转发到所述互通网关；
a22、所述互通网关向所述互通映射服务器查询获得所述新网主机的新网地址；
a23、所述互通网关将所述第一互通报文封装为所述第二互通报文并发送，所述第一互通报文的源地址为所述互通网关的新网地址。
进一步地，步骤A2具体包括：
a21、所述IPV4网络主机将所述第一互通报文路由转发到所述互通网关；
a22、所述互通网关将所述第一互通报文封装为过渡互通报文并发送给所述互通映射服务器，所述过渡互通报文的源地址为互通网关的新网地址，目的地址为用于路由到所述互通映射服务器的路由地址；
a23、所述互通映射服务器接收所述过渡互通报文，查询所述兼容格式地址对应的所述新网主机的新网地址，将所述过渡互通报文的目的地址改为所述新网主机的新网地址形成所述第二互通报文，并将所述第二互通报文路由转发给所述新网主机。
进一步地，所述互通网关在本地缓存新网主机的兼容格式地址与新网地址的对应关系，步骤a21后，所述互通网关先查询本地缓存，未查询到对应的新网地址时，再执行步骤a22。
进一步地，所述新网是IPV6网络或身份位置分离架构网络，所述新网地址指IPV6地址或表示身份的身份标识。
为解决以上技术问题，本发明还提供一种IPV4网络与新网互通的实现系统，所述系统包括IPV4网络主机、互通功能单元以及新网主机，其中，
所述IPV4网络主机，位于IPV4网络，具有IPV4地址，用于通过IPV4网络发送及接收第一互通报文，其源、目的地址是所述IPV4网络主机的IPV4地址或新网主机的兼容格式地址，所述兼容格式地址包括IPV4格式地址及端口号；
所述互通功能单元通过IPV4网络与所述IPV4网络主机连接，用于接收所述第一互通报文，将所述第一互通报文封装为第二互通报文并发送第二互通报文；还用于接收新网网络侧发送的所述第二互通报文，将所述第二互通报文解封装为第一互通报文并发送所述第一互通报文，所述第二互通报文的源、目的地址是所述互通功能单元的新网地址或新网主机的新网地址；
所述新网主机位于新网，具有与IPV4编址格式不同的新网地址及兼容格式地址，通过新网与所述互通功能单元连接，包括协议栈和上层IPV4应用，其中，所述上层IPV4应用不支持新网编码格式，用于生成及处理所述第一互通报文；所述协议栈支持新网编址格式，用于将所述上层IPV4应用生成的第一互通报文封装为所述第二互通报文并发送；还用于接收所述第二互通报文，将所述第二互通报文解封装为第一互通报文并发送。
进一步地，所述互通功能单元包括相连接的互通网关和互通映射服务器，其中：
所述互通映射服务器用于根据所述新网主机的请求为所述新网主机分配兼容格式地址，以及保存所述新网主机的新网地址与所述兼容格式地址的对应关系；
所述互通网关用于在本地缓存所述对应关系；还用于接收所述第一互通报文，根据所述兼容格式地址从本地缓存或所述互通映射服务器获得所述新网主机的新网地址，以及封装为所述第二互通报文并发送；所述互通功能单元的新网地址指所述互通网关的新网地址。
进一步地，所述互通功能单元包括相连接的互通网关和互通映射服务器，其中：
所述互通映射服务器用于根据所述新网主机的请求为所述新网主机分配兼容格式地址，以及保存所述新网主机的新网地址与所述兼容格式地址的对应关系；还用于接收互通网关发送的过渡互通报文，查询对应的新网地址，将所述过渡互通报文的目的地址改为所述新网主机的新网地址形成所述第二互通报文，并将所述第二互通报文路由转发给所述新网主机；
所述互通网关用于在本地缓存中报文所述对应关系；还用于接收所述第一互通报文，还用于根据所述兼容格式地址从本地缓存查询所述新网主机的新网地址，从本地缓存查询到时，将所述第一互通报文封装为所述第二互通报文并发送，所述第一互通报文的源地址为所述互通网关的新网地址，否则将所述第一互通报文封装为过渡互通报文并发送给所述互通映射服务器，所述过渡互通报文的源地址为互通网关的新网地址，目的地址为用于路由到所述互通映射服务器的路由地址。
进一步地，所述系统还包括与IPV4网络主机和新网主机连接的域名服务器，用于根据IPV4网络主机及新网主机的注册请求实现域名注册，以及根据查询请求返回IPV4网络主机的IPV4地址以及新网主机的兼容格式地址。
进一步地，所述新网是IPV6网络或身份位置分离架构网络，所述新网地址指IPV6地址或表示身份的身份标识。
为解决以上技术问题，本发明还提供一种第一网络与第二网络互通的实现方法，所述第一网络与第二网络采用不同的编址格式且互通功能单元实现互通，所述第一网络主机与第二网络主机之间的互通方法包括：
互通报文生成传输步骤，第一节点生成第一互通报文，且所述第一互通报文在第一节点与第二节点之间传输，所述第一互通报文的源、目的地址是所述第一网络主机的第一网络编址格式地址或所述第二网络主机的兼容格式地址，所运兼容格式地址包括第一网络编址格式地址及端口号；
互通报文封装传输步骤，第二节点将所述第一互通报文封装为第二互通报文，且所述第二封装报文在所述第二节点与第三节点之间传输，所述第二互通报文的源、目的地址是互通功能单元或第二网络主机的第二网络编址格式地址；
互通报文解封装传输步骤，所述第三节点将所述第二互通报文解封装为第一互通报文，且所述第一互通报文在所述第三节点与第四节点之间传输；
互通报文处理传输处理步骤，所述第四节点对所述第一互通报文进行处理；
所述第一节点至第四节点依次分别是所述第一网络主机、互通功能单元、第二网络主机的协议层、第二网络主机的上层应用，或者，依次分别是所述第二网络的上层应用、第二网络主机的协议层、互通功能单元、第一网络主机。
进一步地，
所述互通功能单元包括互通网关和互通映射服务器，所述互通报文生成传输步骤之前，所述互通映射服务器根据所述第二网络主机的请求为所述第二网络主机分配兼容格式地址，并保存所述第二网络主机的第二网络编址格式地址与所述兼容格式地址的对应关系，且所述第二网络主机的兼容格式地址已在域名服务器(DNS)系统完成注册；所述第一网络主机通过DNS查询获得所述新网主机的兼容格式地址。
进一步地，
所述第二节点是所述互通功能单元时，所述互通网关在本地缓存中报文所述对应关系；所述互通报文封装传输步骤具体包括：所述互通网关接收所述第一互通报文，并根据所述兼容格式地址从本地缓存或所述互通映射服务器获得所述新网主机的新网地址，以及封装为所述第二互通报文并发送，所述第一互通报文的源地址为所述互通网关的第二网络地址。
进一步地，
所述第二节点是所述互通功能单元时，所述互通网关在本地缓存中报文所述对应关系；
所述互通报文封装传输步骤具体包括：
所述互通网关接收所述第一互通报文，根据所述兼容格式地址从本地缓存查询到所述新网主机的新网地址时，将所述第一互通报文封装为所述第二互通报文并发送；在本地缓存未查到时，将所述第一互通报文封装为过渡互通报文并发送给所述互通映射服务器，所述过渡互通报文的源地址为互通网关的第二网络编址格式地址，目的地址为用于路由到所述互通映射服务器的路由地址，再由所述互通映射服务器将所述路由地址修改为对应的第二网络主机的第二网络编址格式地址形成第二互通报文后发送出去。
进一步地，所示第一网络是IPV4网络，所述第一网络编址格式地址是IPV4地址，所述第二网络是IPV6网络或身份位置分离架构网络，所述第二网络编址格式地址指IPV6地址或表示身份的身份标识。
本发明互通实现方法和系统的主要思想是采用IPV4地址复用的方式，为新网主机分配一个兼容格式地址用于和IPV4网络互通，该兼容格式地址包括IPV4格式地址和端口号，此IPV4地址可在IPV4网络进行路由，从而在实现互通的同时解决IPV4地址不足的问题，另外对于新网主机而言，只要升级新网主机的协议栈，即可在新网主机中实现对原有IPV4应用程序的兼容。
附图说明
图1为本发明IPV4网络与新网互通的系统架构图；
图2为本发明新网的兼容格式地址的分配流程图；
图3为本发明IPV4网络主机访问新网主机的流程图；
图4为本发明新网主机访问IPV4网络主机的流程图；
图5为本发明不同编址格式的网络互通的流程图；
图6为本发明IPV4网络与新网互通的实现系统示意图。
具体实施方式
本发明将采用新编址格式的网络简称新网，其与IPV4网络采用不同的编址格式，新网可以是IPV6网络或身份位置分离架构网络。
本发明互通实现方法和系统的主要思想是采用IPV4地址复用的方式，为新网主机分配一个兼容格式地址用于和IPV4网络互通，该兼容格式地址包括IPV4格式地址和端口号，此IPV4地址可在IPV4网络进行路由，从而在实现互通的同时解决IPV4地址不足的问题，另外对于新网主机而言，只要升级新网主机的协议栈，即可在新网主机中实现对原有IPV4应用程序的兼容。
本发明IPV4网络与新网互通的系统架构如图1所示，其中101是IPV4网络主机Host1；102是新网主机Host2，比如采用IPV6或者LISPEID(Endpoint IDentifier)格式编址主机；103是IPV4网络；104是域名服务器(Domain Name Server，DNS)；105是连接IPV4网络和新网的互通网关；106是新网；107是互通映射服务器，用于新网主机的兼容格式地址分配及寻址。
新网主机除了采用正常流程分配的新网格式地址外，还为每个应用分配一个或多个IPV4地址+Port联合标识的地址，称为兼容格式地址，此IPV4地址可以在IPV4网络进行路由，路由指向新网边缘的互通网关，新网中均采用新网格式的地址进行路由。在所述系统中对于每个新网而言，其分配一个较小的IPV4公网地址段作为互通地址，再加上一个16位的端口号联合作为新网主机的兼容格式地址，相当于将互通地址空间扩大了216倍，从而解决了公网IP地址不足的问题。例如整个新网分配一个B类IPV4公网地址(掩码16位，可用主机IP地址为216-1)，加上端口号，则最大可以支持232-216个互通主机。考虑到一个主机上可能运行多个IPV4应用，可能需要占用多个端口号，因此实际可以支持的兼容主机数量要少一些，但也远远高于可以直接为新网分配的IPV4地址数量。
新网主机的协议栈均升级支持新网编址格式，而上层应用软件则不支持新网编址格式时，由操作系统的TCP/IP协议栈来适配老的仅支持IPV4地址格式的应用软件。目前的操作系统中，应用均是采用Socket(套接字)接口来完成IP通信功能调用的，因此本发明的新网主机侧协议栈需要在Socket接口层完成不同地址格式的兼容处理。协议栈一般是指操作系统的TCP/IP协议软件模块，包括Socket接口模块。
需要说明的是，如果兼容格式地址中的IP地址存在多机共享情形，则不能参与普通的ARP(Address Resolution Protocol，地址解析协议)过程，否则将引起混乱。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
图2示出了本发明新网主机申请兼容格式地址的流程，该流程包括以下步骤：
步骤201，新网主机按照原网络流程在新网中注册并获得新网地址；
步骤202，所述新网主机协议栈向互通映射服务器发出兼容格式地址申请请求，请求中至少携带本主机的新网地址；
步骤203，互通映射服务器为其分配一个兼容格式地址，地址格式为一个IPV4公网地址加一个端口号，并且记录下所述主机的新网地址和兼容格式地址的对应关系；
步骤204，互通映射服务器向新网主机返回地址申请成功响应；
步骤205，新网主机采用现有的动态DNS规范(参见RFC2136)向DNS系统采用动态DNS请求注册其申请的兼容格式地址；
步骤206，DNS系统返回成功响应，过程结束。
步骤205-206中新网主机向DNS系统申请注册的过程，还可以采用以下方式实现：步骤202中，兼容格式地址申请请求还携带新网主机的域名，由互通映射服务器代新网主机在DNS系统中注册其域名和兼容格式地址；
新网主机也可以在上层IPV4应用调用Socket接口绑定本地地址时由协议栈向互通映射服务器申请兼容格式地址。
图3示出了IPV4网络主机访问新网主机的实施流程图。包括以下步骤：
步骤301，IPV4网络主机Host1需要和新网的Host2建立通信，其中Host2已经采用前述流程向互通映射服务器申请了其兼容IPV4地址及端口号，并且向DNS系统进行了注册；
步骤302，Host1发起DNS查询，查询Host2域名对应的地址，采用DNS SRV(DNS SRV是一种DNS查询记录类型，参见RFC2782)查询；
步骤303，DNS系统返回Host2注册的IPV4地址IPV4_B和端口号P2。
步骤304，Host1向Host2发出一个IP报文，其源地址为IPV4_A，目的IP地址、端口号分别为IPV4_B和P2。
步骤305，上述报文根据路由规则将到达具有IPV4编址格式地址的互通网关，该互通网关将报文进行封装，源地址为互通网关的新网地址，目的地址为互通映射服务器的入口地址或者IPV4_B的新网编址格式形式(两者均可路由到互通映射服务器，可统称为互通映射服务器的路由地址)；
由于IPV4地址+端口号作为一个兼容格式地址，多个主机可能共用一个IP地址，故该地址不能直接在IP的层面进行路由，而是必须通过互通映射服务器进行处理，转换成其对应的新网地址方可路由。
如果新网是IPV6网络，则这里的IPV4_B的新网编址格式形式指IPV4_B的IPV6形式，因在IPV6协议已经为IPV4地址的V6格式分配了一个固定前缀用于互通；如果新网是身份位置分离架构的网络也可以采用同样的方式，为V4地址分配一个特殊的前缀以用于互通。
步骤306，互通映射服务器收到报文后根据目的地址IPV4_B和端口号P2查询数据库，得到Host2注册的新网地址；
步骤307，互通映射服务器将报文外层封装目的地址改为Host2的新网地址，然后转发给Host2，Host2的协议栈收到报文后，剥离其外层封装，将内部报文(即步骤304中的IP报文)上报给上层应用进行处理。
报文经过互通映射服务器封装后，内层目的地址是新网主机的兼容格式地址(IPV4地址+端口号)，外层目的地址是新网主机的新网地址(比如是IPV6地址或身份位置分离架构网络的身份标识)，对于新网是身份位置分离架构网络的情况来说，为了将该封装报文转发给新网主机Host2，报文还要二层封装新网主机的路由标识，报文格式如下：
载荷|IPV4源地址+源端口|IPV4目的地址+目的端口|源身份标识|目的身份标识|源路由标识|目的路由标识
互通映射服务器可以采用以下两种方式实现对应关系的缓存：
方式一：步骤306中，互通映射服务器同步向互通网关发送消息通知兼容格式地址所对应的新网地址，互通网关缓存该对应关系；
方式二：互通映射服务器将封装后的报文转发给Host2后，Host2向源地址(互通网关的新网地址)发送一个响应报文，互通网关据此缓存Host2对应关系。
步骤305中，如果互通网关具有缓存Host2的兼容格式地址和新网地址的对应关系的缓存功能，互通网关可以首先查找本地缓存，若查找不到Host2兼容格式地址的信息，再将报文封装后转发给互通映射服务器，否则直接封装报文，转发给Host2。
另一种报文转发的实现方式是，在步骤305，所述互通网关不直接转发报文，而是向互通映射服务器查询所述兼容格式地址对应的新网地址，获得结果后，记录到本地，同时对报文进行封装，将该新网地址作为外层封装的目的地址，并且直接将封装后的报文转发给Host2，而无需经过互通映射服务器转发。
图4示出了一种新网主机访问IPV4网络主机的实施例流程图。包括以下步骤：
步骤401，位于新网的Host2已经采用注册流程分配了兼容格式地址IPV4_A、P1；
步骤402，Host2上层IPV4应用绑定了地址IPV4_B以及端口号P2，其发出一个报文，源地址为IPV4_B、端口号为P2，目标地址为IPV4_A，协议栈收到报文发送请求后将报文进行封装，其封装外层源地址改为Host2的新网地址Addr_New，外层目的地址为互通网关的新网地址或者IPV4_A的新网编址格式形式；
步骤403，互通网关收到所述报文后，记录下该报文源地址新网地址Addr_New和兼容格式地址IPV4_B、P2的对应关系，以便后续报文转发所用；
步骤404，所述互通网关剥离IP报文的外层封装，恢复内层的IPV4报文格式，并且按照该报文的目的地址IPV4_A进行转发；
步骤405，Host1收到报文后进行业务处理，根据业务流程其回复一条IP报文(比如上一条消息是一个TCP连接建立请求，则Host1需要回复一条响应消息)其目标地址为IPV4_B，端口号为P2；
步骤406，上述IP报文将到达新网的互通网关，其可以根据目标IP地址IPV4_B、端口号P2查询到对应的新网地址Addr_New，所述互通网关将收到的报文进行封装，外层源地址为互通网关的新网地址，目的地址为Host2的新网地址Addr_new；
步骤407，所述互通网关将封装好的报文转发给Host1，Host1的协议栈收到报文后，剥离外层封装，将内层IPV4格式的报文递交给上层应用。
在具体实现时，互通网关和互通映射服务器也可以合并为一个互通功能单元，IPV4网络主机向新网主机发送报文的过程(一)可以概括如下：
A1、IPV4网络主机发送第一互通报文，其源地址为IPV4网络主机的IPV4地址，目的地址为新网主机的兼容格式地址，所述兼容格式地址包括IPV4格式地址及端口号；
A2、所述IPV4网络主机通过IPV4网络将所述第一互通报文路由转发到互通功能单元，所述互通功能单元将所述第一互通报文封装为第二互通报文并通过新网路由转发到所述新网主机，所述第二互通报文的源地址为所述互通功能单元的新网地址，目的地址为所述新网主机的新网地址；
A3、所述新网主机的协议栈将所述第二互通报文解封装为所述第一互通报文后上报给所述新网主机的上层IPV4应用；
A4、新网主机的上层IPV4应用对所述第一互通报文进行处理。
新网主机向IPV4网络主机发送报文的过程(二)可以概括如下：
B1、所述新网主机的上层IPV4应用向所述新网主机的协议栈发送第一互通报文，其源地址为所述新网主机的兼容格式地址，目的地址为所述IPV4网络的IPV4地址；
B2、所述新网主机的协议栈将所述第一互通报文封装为第二互通报文，其源地址为新网主机的新网地址，目的地址为互通功能单元的新网地址；
B3、所述新网将所述第二互通报文路由转发给所述互通功能单元，所述互通功能单元将所述第二互通报文解封装为所述第一互通报文；
B4、所述IPV4网络将所述第一互通报文路由转发给所述IPV4网络主机，所述IPV4网络主机对所述第一互通报文进行处理。
由以上概括内容可以看出，过程(一)和过程(二)都经过了第一互通报文封装为第二互通报文再解封装为第一互通报文的过程，如图5所示，采用不同的编址格式第一网络与第二网络之间互通方法包括以下步骤：
步骤501：互通报文生成传输步骤，第一节点生成第一互通报文，且所述第一互通报文在第一节点与第二节点之间传输，所述第一互通报文的源、目的地址是所述第一网络主机的第一网络编址格式地址或所述第二网络主机的兼容格式地址，所述兼容格式地址包括第一网络编址格式地址及端口号；
步骤502：互通报文封装传输步骤，第二节点将所述第一互通报文封装为第二互通报文，且所述第二封装报文在所述第二节点与第三节点之间传输，所述第二互通报文的源、目的地址是互通功能单元或第二网络主机的第二网络编址格式地址；
步骤503：互通报文解封装传输步骤，所述第三节点将所述第二互通报文解封装为第一互通报文，且所述第一互通报文在所述第三节点与第四节点之间传输；
步骤504：互通报文处理传输处理步骤，所述第四节点对所述第一互通报文进行处理；
对应于以上过程(一)第一节点至第四节点依次分别是所述第一网络主机、互通功能单元、第二网络主机的协议层、第二网络主机的上层应用；对应于过程(二)第一节点至第四节点依次分别是所述第二网络的上层应用、第二网络主机的协议层、互通功能单元、第一网络主机。
为实现以上方法，本发明还提供一种IPV4网络与新网互通的实现系统，所述系统包括IPV4网络主机、互通功能单元、新网主机以及与IPV4网络主机和新网主机连接的域名服务器，其中，
所述IPV4网络主机，位于IPV4网络，具有IPV4地址，用于通过IPV4网络发送及接收第一互通报文，其源、目的地址是所述IPV4网络主机的IPV4地址或新网主机的兼容格式地址，所述兼容格式地址包括IPV4格式地址及端口号；
所述互通功能单元，通过IPV4网络与所述IPV4网络主机连接，具有IPV4地址和新网地址，分别用于两个网络中报文的路由，用于接收所述第一互通报文，将所述第一互通报文封装为第二互通报文并发送第二互通报文；还用于接收新网网络侧发送的所述第二互通报文，将所述第二互通报文解封装为第一互通报文并发送所述第一互通报文，所述第二互通报文的源、目的地址是所述互通功能单元的新网地址或新网主机的新网地址；
具体地，所述互通功能单元包括相连接的互通网关和互通映射服务器。
为了实现互通网关的首报转发，互通映射服务器及互通网关具有以下功能：
互通映射服务器，具有新网地址，用于根据所述新网主机的请求为所述新网主机分配兼容格式地址，以及保存所述新网主机的新网地址与所述兼容格式地址的对应关系；
互通网关，具有IPV4地址和新网地址，分别用于两个网络中报文的路由，用于在本地缓存所述对应关系；还用于接收所述第一互通报文，根据所述兼容格式地址从本地缓存或所述互通映射服务器获得所述新网主机的新网地址，以及封装为所述第二互通报文并发送；所述互通功能单元的新网地址指所述互通网关的新网地址。
为了实现互通映射服务器的首报转发，互通映射服务器及互通网关具有以下功能：
互通映射服务器，具有新网地址，用于根据所述新网主机的请求为所述新网主机分配兼容格式地址，以及保存所述新网主机的新网地址与所述兼容格式地址的对应关系；还用于接收互通网关发送的过渡互通报文，查询对应的新网地址，将所述过渡互通报文的目的地址改为所述新网主机的新网地址形成所述第二互通报文，并将所述第二互通报文路由转发给所述新网主机；
互通网关，具有IPV4地址和新网地址，分别用于两个网络中报文的路由，用于在本地缓存中报文所述对应关系；还用于接收所述第一互通报文，还用于根据所述兼容格式地址从本地缓存查询所述新网主机的新网地址，从本地缓存查询到时，将所述第一互通报文封装为所述第二互通报文并发送，所述第一互通报文的源地址为所述互通网关的新网地址，否则将所述第一互通报文封装为过渡互通报文并发送给所述互通映射服务器，所述过渡互通报文的源地址为互通网关的新网地址，目的地址为用于路由到所述互通映射服务器的路由地址。
所述新网主机位于新网，具有与IPV4编址格式不同的新网地址及兼容格式地址，通过新网与所述互通功能单元连接，包括协议栈和上层IPV4应用，其中，所述上层IPV4应用不支持新网编码格式，用于生成及处理所述第一互通报文；所述协议栈支持新网编址格式，用于将所述上层IPV4应用生成的第一互通报文封装为所述第二互通报文并发送；还用于接收所述第二互通报文，将所述第二互通报文解封装为第一互通报文并发送。
域名服务器，用于根据IPV4网络主机及新网主机的注册请求实现域名注册，以及根据查询请求返回IPV4网络主机的IPV4地址以及新网主机的兼容格式地址。
本发明所说新网指IPV6网络或身份位置分离架构网络或其他采用不同于IPV4编址格式的网络，所述新网地址指IPV6地址或表示身份的身份标识。
本发明互通实现方法和系统的主要思想是采用IPV4地址复用的方式，为新网主机分配一个兼容格式地址用于和IPV4网络互通，该兼容格式地址包括IPV4格式地址和端口号，此IPV4地址可在IPV4网络进行路由，从而在实现互通的同时解决IPV4地址不足的问题，另外对于新网主机而言，只要升级新网主机的协议栈，即可在新网主机中实现对原有IPV4应用程序的兼容。

Claims (17)

1.一种IPV4网络与新网互通的实现方法，其特征在于，所述新网采用与IPV4网络不同的编址格式，该方法包括IPV4网络主机向新网主机发送报文的过程，所述过程包括以下步骤：
A1、IPV4网络主机发送第一互通报文，其源地址为IPV4网络主机的IPV4地址，目的地址为新网主机的兼容格式地址，所述兼容格式地址包括IPV4格式地址及端口号；
A2、所述IPV4网络主机通过IPV4网络将所述第一互通报文路由转发到互通功能单元，所述互通功能单元将所述第一互通报文封装为第二互通报文并通过新网路由转发到所述新网主机，所述第二互通报文的源地址为所述互通功能单元的新网地址，目的地址为所述新网主机的新网地址；
A3、所述新网主机的协议栈将所述第二互通报文解封装为所述第一互通报文后上报给所述新网主机的上层IPV4应用；
A4、新网主机的上层IPV4应用对所述第一互通报文进行处理。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括新网主机向IPV4网络主机发送报文的过程，该过程包括以下步骤：
B1、所述新网主机的上层IPV4应用向所述新网主机的协议栈发送第一互通报文，其源地址为所述新网主机的兼容格式地址，目的地址为所述IPV4网络的IPV4地址；
B2、所述新网主机的协议栈将所述第一互通报文封装为第二互通报文，其源地址为新网主机的新网地址，目的地址为互通功能单元的新网地址；
B3、所述新网将所述第二互通报文路由转发给所述互通功能单元，所述互通功能单元将所述第二互通报文解封装为所述第一互通报文；
B4、所述IPV4网络将所述第一互通报文路由转发给所述IPV4网络主机，所述IPV4网络主机对所述第一互通报文进行处理。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述互通功能单元包括互通网关和互通映射服务器，步骤A1之前，所述互通映射服务器根据所述新网主机的请求为所述新网主机分配兼容格式地址，并保存所述新网主机的新网地址与所述兼容格式地址的对应关系，且所述兼容格式地址已在域名服务器(DNS)系统完成注册；所述IPV4网络主机通过DNS查询获得所述新网主机的兼容格式地址。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤A2具体包括：
a21、所述IPV4网络主机将所述第一互通报文路由转发到所述互通网关；
a22、所述互通网关向所述互通映射服务器查询获得所述新网主机的新网地址；
a23、所述互通网关将所述第一互通报文封装为所述第二互通报文并发送，所述第一互通报文的源地址为所述互通网关的新网地址。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤A2具体包括：
a21、所述IPV4网络主机将所述第一互通报文路由转发到所述互通网关；
a22、所述互通网关将所述第一互通报文封装为过渡互通报文并发送给所述互通映射服务器，所述过渡互通报文的源地址为互通网关的新网地址，目的地址为用于路由到所述互通映射服务器的路由地址；
a23、所述互通映射服务器接收所述过渡互通报文，查询所述兼容格式地址对应的所述新网主机的新网地址，将所述过渡互通报文的目的地址改为所述新网主机的新网地址形成所述第二互通报文，并将所述第二互通报文路由转发给所述新网主机。
6.如权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述互通网关在本地缓存新网主机的兼容格式地址与新网地址的对应关系，步骤a21后，所述互通网关先查询本地缓存，未查询到对应的新网地址时，再执行步骤a22。
7.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述新网是IPV6网络或身份位置分离架构网络，所述新网地址指IPV6地址或表示身份的身份标识。
8.一种IPV4网络与新网互通的实现系统，其特征在于：所述系统包括IPV4网络主机、互通功能单元以及新网主机，其中，
所述IPV4网络主机，位于IPV4网络，具有IPV4地址，用于通过IPV4网络发送及接收第一互通报文，其源、目的地址是所述IPV4网络主机的IPV4地址或新网主机的兼容格式地址，所述兼容格式地址包括IPV4格式地址及端口号；
所述互通功能单元通过IPV4网络与所述IPV4网络主机连接，用于接收所述第一互通报文，将所述第一互通报文封装为第二互通报文并发送第二互通报文；还用于接收新网网络侧发送的所述第二互通报文，将所述第二互通报文解封装为第一互通报文并发送所述第一互通报文，所述第二互通报文的源、目的地址是所述互通功能单元的新网地址或新网主机的新网地址；
所述新网主机位于新网，具有与IPV4编址格式不同的新网地址及兼容格式地址，通过新网与所述互通功能单元连接，包括协议栈和上层IPV4应用，其中，所述上层IPV4应用不支持新网编码格式，用于生成及处理所述第一互通报文；所述协议栈支持新网编址格式，用于将所述上层IPV4应用生成的第一互通报文封装为所述第二互通报文并发送；还用于接收所述第二互通报文，将所述第二互通报文解封装为第一互通报文并发送。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述互通功能单元包括相连接的互通网关和互通映射服务器，其中：
所述互通映射服务器用于根据所述新网主机的请求为所述新网主机分配兼容格式地址，以及保存所述新网主机的新网地址与所述兼容格式地址的对应关系；
所述互通网关用于在本地缓存所述对应关系；还用于接收所述第一互通报文，根据所述兼容格式地址从本地缓存或所述互通映射服务器获得所述新网主机的新网地址，以及封装为所述第二互通报文并发送；所述互通功能单元的新网地址指所述互通网关的新网地址。
10.如权利要求8所述的系统，其特征在于：所述互通功能单元包括相连接的互通网关和互通映射服务器，其中：
所述互通映射服务器用于根据所述新网主机的请求为所述新网主机分配兼容格式地址，以及保存所述新网主机的新网地址与所述兼容格式地址的对应关系；还用于接收互通网关发送的过渡互通报文，查询对应的新网地址，将所述过渡互通报文的目的地址改为所述新网主机的新网地址形成所述第二互通报文，并将所述第二互通报文路由转发给所述新网主机；
所述互通网关用于在本地缓存中报文所述对应关系；还用于接收所述第一互通报文，还用于根据所述兼容格式地址从本地缓存查询所述新网主机的新网地址，从本地缓存查询到时，将所述第一互通报文封装为所述第二互通报文并发送，所述第一互通报文的源地址为所述互通网关的新网地址，否则将所述第一互通报文封装为过渡互通报文并发送给所述互通映射服务器，所述过渡互通报文的源地址为互通网关的新网地址，目的地址为用于路由到所述互通映射服务器的路由地址。
11.如权利要求8所述的系统，其特征在于：所述系统还包括与IPV4网络主机和新网主机连接的域名服务器，用于根据IPV4网络主机及新网主机的注册请求实现域名注册，以及根据查询请求返回IPV4网络主机的IPV4地址以及新网主机的兼容格式地址。
12.如权利要求8所述的系统，其特征在于：所述新网是IPV6网络或身份位置分离架构网络，所述新网地址指IPV6地址或表示身份的身份标识。
13.一种第一网络与第二网络互通的实现方法，其特征在于，所述第一网络与第二网络采用不同的编址格式且通过互通功能单元实现互通，所述第一网络主机与第二网络主机之间的互通方法包括：
互通报文生成传输步骤，第一节点生成第一互通报文，且所述第一互通报文在第一节点与第二节点之间传输，所述第一互通报文的源、目的地址是所述第一网络主机的第一网络编址格式地址或所述第二网络主机的兼容格式地址，所述兼容格式地址包括第一网络编址格式地址及端口号；
互通报文封装传输步骤，第二节点将所述第一互通报文封装为第二互通报文，且所述第二封装报文在所述第二节点与第三节点之间传输，所述第二互通报文的源、目的地址是互通功能单元或第二网络主机的第二网络编址格式地址；
互通报文解封装传输步骤，所述第三节点将所述第二互通报文解封装为第一互通报文，且所述第一互通报文在所述第三节点与第四节点之间传输；
互通报文处理传输处理步骤，所述第四节点对所述第一互通报文进行处理；
所述第一节点至第四节点依次分别是所述第一网络主机、互通功能单元、第二网络主机的协议层、第二网络主机的上层应用，或者，依次分别是所述第二网络的上层应用、第二网络主机的协议层、互通功能单元、第一网络主机。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于：
所述互通功能单元包括互通网关和互通映射服务器，所述互通报文生成传输步骤之前，所述互通映射服务器根据所述第二网络主机的请求为所述第二网络主机分配兼容格式地址，并保存所述第二网络主机的第二网络编址格式地址与所述兼容格式地址的对应关系，且所述第二网络主机的兼容格式地址已在域名服务器(DNS)系统完成注册；所述第一网络主机通过DNS查询获得所述新网主机的兼容格式地址。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于：
所述第二节点是所述互通功能单元时，所述互通网关在本地缓存中报文所述对应关系；所述互通报文封装传输步骤具体包括：所述互通网关接收所述第一互通报文，并根据所述兼容格式地址从本地缓存或所述互通映射服务器获得所述新网主机的新网地址，以及封装为所述第二互通报文并发送，所述第一互通报文的源地址为所述互通网关的第二网络地址。
16.如权利要求1 4所述的方法，其特征在于：
所述第二节点是所述互通功能单元时，所述互通网关在本地缓存中报文所述对应关系；
所述互通报文封装传输步骤具体包括：
所述互通网关接收所述第一互通报文，根据所述兼容格式地址从本地缓存查询到所述新网主机的新网地址时，将所述第一互通报文封装为所述第二互通报文并发送；在本地缓存未查到时，将所述第一互通报文封装为过渡互通报文并发送给所述互通映射服务器，所述过渡互通报文的源地址为互通网关的第二网络编址格式地址，目的地址为用于路由到所述互通映射服务器的路由地址，再由所述互通映射服务器将所述路由地址修改为对应的第二网络主机的第二网络编址格式地址形成第二互通报文后发送出去。
17.如权利要求13所述的方法，其特征在于：所示第一网络是IPV4网络，所述第一网络编址格式地址是IPV4地址，所述第二网络是IPV6网络或身份位置分离架构网络，所述第二网络编址格式地址指IPV6地址或表示身份的身份标识。
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